tailrec requires many Returns
[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  * @version  $Id$
25  */
26 #ifndef FIRM_IR_IRGRAPH_H
27 #define FIRM_IR_IRGRAPH_H
28
29 #include <stddef.h>
30
31 #include "firm_types.h"
32 #include "begin.h"
33
34 /**
35  * @page ir_graph   The struct ir_graph
36  *
37  * This struct contains all information about a procedure.
38  * It's allocated directly to memory.
39  *
40  * The fields of ir_graph:
41  *
42  * - ent             The entity describing this procedure.
43  *
44  * The beginning and end of a graph:
45  *
46  * - start_block     This ir_node is the block that contains the unique
47  *                   start node of the procedure.  With it it contains
48  *                   the Proj's on starts results.
49  *                   Further all Const nodes are placed in the start block.
50  * - start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
51  *
52  * - end_block       This ir_node is the block that contains the unique
53  *                   end node of the procedure.  This block contains no
54  *                   further nodes.
55  * - end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
56  *
57  * The following nodes are Projs from the Start node, held in ir_graph for
58  * simple access:
59  *
60  * - frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
61  *                   the procedure as output.  This is the Proj node on the
62  *                   third output of the start node.  This output of the start
63  *                   node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
64  *                   variables are modeled as data flow edges.  Static
65  *                   allocated arrays can not be represented as data flow
66  *                   edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
67  *                   frame.
68  *
69  * - globals         This models a pointer to a space in the memory where
70  *                   _all_ global things are held.  Select from this pointer
71  *                   with a Sel node the pointer to a global variable /
72  *                   procedure / compiler known function... .
73  *
74  * - tls             This models a pointer to a space in the memory where
75  *                   thread local things are held.  Select from this pointer
76  *                   with a Sel node the pointer to a thread local variable.
77  *
78  * - args            The ir_node that produces the arguments of the method as
79  *                   its result.  This is a Proj node on the fourth output of
80  *                   the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
81  *
82  * - proj_args       The proj nodes of the args node.
83  *
84  * - no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
85  *                   so there is this globally reachable node.
86  *
87  * Data structures that are private to a graph:
88  *
89  * - obst            An obstack that contains all nodes.
90  *
91  * - current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
92  *                   one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
93  *                   to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
94  *                   Only needed for ir construction.
95  *
96  * - params/n_loc    An int giving the number of local variables in this
97  *                  procedure.  This is needed for ir construction. Name will
98  *                   be changed.
99  *
100  * - value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
101  *                   for optimizing use in iropt.c.
102  *
103  * - Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
104  *                   during ir construction.
105  *
106  * - visited         A int used as flag to traverse the ir_graph.
107  *
108  * - block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
109  */
110
111 /** Global variable holding the current ir graph.
112  *
113  *  This global variable is used by the ir construction
114  *  interface in ircons and by the optimizations.
115  *  Further it is set by all walker functions.
116  */
117 FIRM_API ir_graph *current_ir_graph;
118
119 FIRM_API ir_graph *get_current_ir_graph(void);
120 FIRM_API void set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
121
122 /**
123  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
124  *
125  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
126  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
127  *
128  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
129  *               the procedure parameters.
130  *
131  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
132  * represent a procedure in FIRM.
133  *
134  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
135  * to point to this graph. Further it allocates the following nodes needed
136  * for every procedure:
137  *
138  * - The start block containing a start node and Proj nodes for its
139  *   seven results (X, M, P, P, P, T, P).
140  * - The end block containing an end node. This block is not matured
141  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
142  *   (Maturing a block means fixing its number of predecessors.)
143  * - The current block, which is empty and also not matured.
144  *
145  * Further it enters the global store into the data structure of the start
146  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
147  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
148  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
149  * graph after calling ir_graph.
150  *
151  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
152  * if no global cse was performed on the graph.
153  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
154  * (and during construction: did actually change something).
155  * Code placement is necessary.
156  *
157  * @see new_pseudo_ir_graph()
158  */
159 FIRM_API ir_graph *new_ir_graph(ir_entity *ent, int n_loc);
160
161 /** Frees the passed irgraph.
162  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
163  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
164  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
165  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
166  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
167  * graph, nor the entity standing for this graph.
168  */
169 FIRM_API void free_ir_graph(ir_graph *irg);
170
171 /**
172  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
173  *
174  *   @param thing     an arbitrary pointer
175  *
176  *   @return
177  *       true if the thing is a IR graph, else false
178  */
179 FIRM_API int is_ir_graph(const void *thing);
180
181 /** Returns the entity of an IR graph. */
182 FIRM_API ir_entity *get_irg_entity(const ir_graph *irg);
183 /** Sets the entity of an IR graph. */
184 FIRM_API void set_irg_entity(ir_graph *irg, ir_entity *ent);
185
186 /** Returns the frame type of an IR graph. */
187 FIRM_API ir_type *get_irg_frame_type(ir_graph *irg);
188 /** Sets the frame type of an IR graph. */
189 FIRM_API void set_irg_frame_type(ir_graph *irg, ir_type *ftp);
190
191 /** Returns the start block of an IR graph. */
192 FIRM_API ir_node *get_irg_start_block(const ir_graph *irg);
193 /** Sets the start block of an IR graph. */
194 FIRM_API void set_irg_start_block(ir_graph *irg, ir_node *node);
195
196 /** Returns the Start node of an IR graph. */
197 FIRM_API ir_node *get_irg_start(const ir_graph *irg);
198 /** Sets the Start node of an IR graph. */
199 FIRM_API void set_irg_start(ir_graph *irg, ir_node *node);
200
201 /** Returns the end block of an IR graph. */
202 FIRM_API ir_node *get_irg_end_block(const ir_graph *irg);
203 /** Sets the end block of an IR graph. */
204 FIRM_API void set_irg_end_block(ir_graph *irg, ir_node *node);
205
206 /** Returns the End node of an IR graph. */
207 FIRM_API ir_node *get_irg_end(const ir_graph *irg);
208 /** Sets the End node of an IR graph. */
209 FIRM_API void set_irg_end(ir_graph *irg, ir_node *node);
210
211 /** Returns the node that represents the initial control flow of the given
212  * IR graph. */
213 FIRM_API ir_node *get_irg_initial_exec(const ir_graph *irg);
214 /** Sets the node that represents the initial control of the given IR graph. */
215 FIRM_API void set_irg_initial_exec(ir_graph *irg, ir_node *node);
216
217 /** Returns the node that represents the frame pointer of the given IR graph. */
218 FIRM_API ir_node *get_irg_frame(const ir_graph *irg);
219 /** Sets the node that represents the frame pointer of the given IR graph. */
220 FIRM_API void set_irg_frame(ir_graph *irg, ir_node *node);
221
222 /** Returns the node that represents the initial memory of the given IR graph. */
223 FIRM_API ir_node *get_irg_initial_mem(const ir_graph *irg);
224 /** Sets the node that represents the initial memory of the given IR graph. */
225 FIRM_API void set_irg_initial_mem(ir_graph *irg, ir_node *node);
226
227 /** Returns the node that represents the argument pointer of the given IR graph. */
228 FIRM_API ir_node *get_irg_args(const ir_graph *irg);
229 /** Sets the node that represents the argument pointer of the given IR graph. */
230 FIRM_API void set_irg_args(ir_graph *irg, ir_node *node);
231
232 /** Returns the NoMem node of the given IR graph. */
233 FIRM_API ir_node *get_irg_no_mem(const ir_graph *irg);
234 FIRM_API void set_irg_no_mem(ir_graph *irg, ir_node *node);
235
236 /** Returns the number of value numbers of an IR graph. */
237 FIRM_API int get_irg_n_locs(ir_graph *irg);
238
239 /** Returns the graph number. */
240 FIRM_API long get_irg_graph_nr(const ir_graph *irg);
241
242 /**
243  * Returns the graph number. This is a unique number for the graph and is
244  * smaller than get_irp_last_idx()
245  * Note: you cannot use this number for get_irp_irg()
246  */
247 FIRM_API size_t get_irg_idx(const ir_graph *irg);
248
249 /**
250  * Get the node for an index.
251  * @param irg The graph.
252  * @param idx The index you want the node for.
253  * @return    The node with that index or NULL, if there is no node with that
254  *            index.
255  * @note      The node you got might be dead.
256  */
257 FIRM_API ir_node *get_idx_irn(const ir_graph *irg, unsigned idx);
258
259
260 /** The states of an ir graph.
261  *
262  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
263  *
264  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
265  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
266  *
267  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All standard Firm nodes are
268  * allowed.
269  *
270  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
271  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
272  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
273  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
274  *
275  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
276  * (and probably most standard Firm are removed).
277  */
278 typedef enum {
279         phase_building,  /**< The graph is still being constructed. */
280         phase_high,      /**< The construction of the graph is finish, high level nodes may be present. */
281         phase_low,       /**< High level nodes are removed. */
282         phase_backend    /**< The graph is taken by the backend.  Machine specific nodes may be present. */
283 } irg_phase_state;
284
285 /** Returns the phase_state of an IR graph. */
286 FIRM_API irg_phase_state get_irg_phase_state(const ir_graph *irg);
287
288 /** Sets the phase state of an IR graph. */
289 FIRM_API void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
290
291 /** state: op_pin_state_pinned
292    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
293    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
294    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
295    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
296    the node.
297    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
298 FIRM_API op_pin_state get_irg_pinned(const ir_graph *irg);
299
300 /** state: callee_information_state
301  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
302  *  computed by an analysis.
303  *
304  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
305  *  information must be computed for the whole program, or not?
306  */
307 typedef enum {
308         irg_callee_info_none,
309         irg_callee_info_consistent,
310         irg_callee_info_inconsistent
311 } irg_callee_info_state;
312
313 /** Returns the callee_info_state of an IR graph. */
314 FIRM_API irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
315
316 /** Sets the callee_info_state of an IR graph. */
317 FIRM_API void set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
318
319 /** property:
320  *  Tells how to handle an ir graph in inlining.
321  */
322 typedef enum {
323         irg_inline_any,            /**< No restriction on inlining. Default. */
324         irg_inline_forbidden,      /**< The graph must not be inlined. */
325         irg_inline_recomended,     /**< The graph should be inlined. */
326         irg_inline_forced,         /**< The graph must be inlined. */
327         irg_inline_forced_no_body  /**< The graph must be inlined. No body is allowed
328                                         to be emitted. */
329 } irg_inline_property;
330
331 /** Returns the inline property of a graph. */
332 FIRM_API irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
333 /** Sets the inline property of a graph. */
334 FIRM_API void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
335
336 /**
337  * Returns the mask of the additional graph properties.
338  * The properties are automatically inherited from the method type
339  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
340  * set_irg_additional_properties().
341  *
342  * @return a bitset of mtp_additional_properties values
343  */
344 FIRM_API mtp_additional_properties get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
345
346 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
347 FIRM_API void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
348                                             mtp_additional_properties property_mask);
349
350 /** Sets one additional graph property. */
351 FIRM_API void add_irg_additional_properties(ir_graph *irg,
352                                             mtp_additional_properties flag);
353
354 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
355 FIRM_API void set_irg_link(ir_graph *irg, void *thing);
356 FIRM_API void *get_irg_link(const ir_graph *irg);
357
358 /** Increments visited flag by one.
359  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
360 FIRM_API void inc_irg_visited(ir_graph *irg);
361 FIRM_API ir_visited_t get_irg_visited(const ir_graph *irg);
362 FIRM_API void set_irg_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
363 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
364  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
365 FIRM_API ir_visited_t get_max_irg_visited(void);
366 FIRM_API void set_max_irg_visited(int val);
367 FIRM_API ir_visited_t inc_max_irg_visited(void);
368
369 /** Increments block_visited by one.
370  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
371 FIRM_API void inc_irg_block_visited(ir_graph *irg);
372 FIRM_API ir_visited_t get_irg_block_visited(const ir_graph *irg);
373 FIRM_API void set_irg_block_visited(ir_graph *irg, ir_visited_t i);
374
375 /**
376  * Debug helpers: You can indicate whether you are currently using visited or
377  * block_visited flags. If NDEBUG is not defined, then the compiler will abort
378  * if 2 parties try to use the flags.
379  */
380 typedef enum ir_resources_t {
381         IR_RESOURCE_NONE          = 0,
382         IR_RESOURCE_BLOCK_VISITED = 1 << 0,  /**< Block visited flags are used. */
383         IR_RESOURCE_BLOCK_MARK    = 1 << 1,  /**< Block mark bits are used. */
384         IR_RESOURCE_IRN_VISITED   = 1 << 2,  /**< IR-node visited flags are used. */
385         IR_RESOURCE_IRN_LINK      = 1 << 3,  /**< IR-node link fields are used. */
386         IR_RESOURCE_LOOP_LINK     = 1 << 4,  /**< IR-loop link fields are used. */
387         IR_RESOURCE_PHI_LIST      = 1 << 5   /**< Block Phi lists are used. */
388 } ir_resources_t;
389 ENUM_BITSET(ir_resources_t)
390
391 #ifndef NDEBUG
392 FIRM_API void ir_reserve_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
393 FIRM_API void ir_free_resources(ir_graph *irg, ir_resources_t resources);
394 FIRM_API ir_resources_t ir_resources_reserved(const ir_graph *irg);
395 #else
396 #define ir_reserve_resources(irg,resources)  (void)0
397 #define ir_free_resources(irg,resources)     (void)0
398 #define ir_resources_reserved(irg)           0
399 #endif
400
401 /**
402  * graph state. This is used for 2 things:
403  * - stating properties about a graph
404  * - disallow certain transformations for the graph (typically highlevel
405  *   constructs are disallowed after lowering them)
406  */
407 typedef enum {
408         /**
409          * Should not construct more nodes which irarch potentially breaks down
410          */
411         IR_GRAPH_STATE_ARCH_DEP                  = 1U << 0,
412         /**
413          * mode_b nodes have been lowered so you should not create any new nodes
414          * with mode_b (except for Cmp)
415          */
416         IR_GRAPH_STATE_MODEB_LOWERED             = 1U << 1,
417         /**
418          * There are normalisations where there is no "best" representative.
419          * In this case we first normalise into 1 direction (!NORMALISATION2) and
420          * later in the other (NORMALISATION2).
421          */
422         IR_GRAPH_STATE_NORMALISATION2            = 1U << 2,
423         /**
424          * Define the semantic of Load(Sel(x)), if x has a bit offset (Bitfields!).
425          * Normally, the frontend is responsible for bitfield masking operations.
426          * Set IMPLICIT_BITFIELD_MASKING, if the lowering phase must insert masking
427          * operations.
428          */
429         IR_GRAPH_STATE_IMPLICIT_BITFIELD_MASKING = 1U << 3,
430         /**
431          * Allow localopts to remove edges to unreachable code.
432          * Warning: It is only safe to enable this when you are sure that you
433          * apply all localopts to the fixpunkt. (=in optimize_graph_df)
434          */
435         IR_GRAPH_STATE_OPTIMIZE_UNREACHABLE_CODE = 1U << 4,
436         /** graph contains no critical edges */
437         IR_GRAPH_STATE_NO_CRITICAL_EDGES         = 1U << 5,
438         /** graph contains no Bad nodes */
439         IR_GRAPH_STATE_NO_BADS                   = 1U << 6,
440         /**
441          * there exists no (obviously) unreachable code in the graph.
442          * Unreachable in this context is code that you can't reach by following
443          * execution flow from the start block.
444          */
445         IR_GRAPH_STATE_NO_UNREACHABLE_CODE       = 1U << 7,
446         /** graph contains at most one return */
447         IR_GRAPH_STATE_ONE_RETURN                = 1U << 8,
448         /** dominance information about the graph is valid */
449         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_DOMINANCE      = 1U << 9,
450         /** postdominance information about the graph is valid */
451         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_POSTDOMINANCE  = 1U << 10,
452         /**
453          * out edges (=iredges) are enable and there is no dead code that can be
454          * reached by following them
455          */
456         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUT_EDGES      = 1U << 11,
457         /** outs (irouts) are computed and up to date */
458         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_OUTS           = 1U << 12,
459         /** loopinfo is computed and up to date */
460         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_LOOPINFO       = 1U << 13,
461         /** entity usage information is computed and up to date */
462         IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_ENTITY_USAGE   = 1U << 14,
463         /** extended basic blocks have been formed and are up to date */
464         IR_GRAPH_STATE_VALID_EXTENDED_BLOCKS     = 1U << 15,
465         /** graph contains as many returns as possible */
466         IR_GRAPH_STATE_MANY_RETURNS              = 1U << 16,
467 } ir_graph_state_t;
468 ENUM_BITSET(ir_graph_state_t)
469
470 /** set some state flags on the graph (this does not clear the other flags) */
471 FIRM_API void set_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
472 /** clear some state flags of the graph */
473 FIRM_API void clear_irg_state(ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
474 /** query whether a set of graph state flags are activated */
475 FIRM_API int is_irg_state(const ir_graph *irg, ir_graph_state_t state);
476
477 /** Set a description for local value n. */
478 FIRM_API void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
479
480 /** Get the description for local value n. */
481 FIRM_API void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
482
483 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
484  * after every irg_walk_graph().
485  */
486 FIRM_API unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
487
488 /** Returns the last irn index for this graph. */
489 FIRM_API unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
490
491 /** Returns the floating point model of this graph. */
492 FIRM_API unsigned get_irg_fp_model(const ir_graph *irg);
493
494 /** Sets a floating point model for this graph. */
495 FIRM_API void set_irg_fp_model(ir_graph *irg, unsigned model);
496
497 /**
498  * Access custom graph data.
499  * The data must have been registered with
500  * register_additional_graph_data() before.
501  * @param graph The graph to get the data from.
502  * @param type The type of the data you registered.
503  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
504  * @return A pointer of type @p type.
505  */
506 #define get_irg_data(graph,type,off) \
507         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
508
509 /**
510  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
511  * @param data The pointer to the custom data.
512  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
513  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
514  */
515 #define get_irg_data_base(data,off) \
516         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
517
518 /**
519  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
520  * @param size The size of the additional data required.
521  * @return A positive number, if the operation was successful, which
522  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
523  * registration failed.
524  */
525 FIRM_API size_t register_additional_graph_data(size_t size);
526
527 #include "end.h"
528
529 #endif