fixed/warnings make it possible to build without interprocedural view and enable...
[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 "irop.h"
33 #include "iropt.h"
34 #include "irextbb.h"
35 #include "typerep.h"
36
37 /**
38  * @page ir_graph   The struct ir_graph
39  *
40  * This struct contains all information about a procedure.
41  * It's allocated directly to memory.
42  *
43  * The fields of ir_graph:
44  *
45  * - ent             The entity describing this procedure.
46  *
47  * The beginning and end of a graph:
48  *
49  * - start_block     This ir_node is the block that contains the unique
50  *                   start node of the procedure.  With it it contains
51  *                   the Proj's on starts results.
52  *                   Further all Const nodes are placed in the start block.
53  * - start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
54  *
55  * - end_block       This ir_node is the block that contains the unique
56  *                   end node of the procedure.  This block contains no
57  *                   further nodes.
58  * - end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
59  *
60  * The following nodes are Projs from the Start node, held in ir_graph for
61  * simple access:
62  *
63  * - frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
64  *                   the procedure as output.  This is the Proj node on the
65  *                   third output of the start node.  This output of the start
66  *                   node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
67  *                   variables are modeled as data flow edges.  Static
68  *                   allocated arrays can not be represented as data flow
69  *                   edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
70  *                   frame.
71  *
72  * - globals         This models a pointer to a space in the memory where
73  *                   _all_ global things are held.  Select from this pointer
74  *                   with a Sel node the pointer to a global variable /
75  *                   procedure / compiler known function... .
76  *
77  * - tls             This models a pointer to a space in the memory where
78  *                   thread local things are held.  Select from this pointer
79  *                   with a Sel node the pointer to a thread local variable.
80  *
81  * - args            The ir_node that produces the arguments of the method as
82  *                   it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
83  *                   the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
84  *
85  * - proj_args       The proj nodes of the args node.
86  *
87  * - bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
88  *                   so there is this globally reachable node.
89  *
90  * - no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
91  *                   so there is this globally reachable node.
92  *
93  * Data structures that are private to a graph:
94  *
95  * - obst            An obstack that contains all nodes.
96  *
97  * - current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
98  *                   one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
99  *                   to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
100  *                   Only needed for ir construction.
101  *
102  * - params/n_loc    An int giving the number of local variables in this
103  *                  procedure.  This is needed for ir construction. Name will
104  *                   be changed.
105  *
106  * - value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
107  *                   for optimizing use in iropt.c.
108  *
109  * - Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
110  *                   during ir construction.
111  *
112  * - visited         A int used as flag to traverse the ir_graph.
113  *
114  * - block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
115  */
116
117 /** Global variable holding the current ir graph.
118  *
119  *  This global variable is used by the ir construction
120  *  interface in ircons and by the optimizations.
121  *  Further it is set by all walker functions.
122  */
123 extern ir_graph *current_ir_graph;
124
125 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
126 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
127
128 #ifdef INTERPROCEDURAL_VIEW
129 /** This flag indicate the current view. The behavior of some methods
130  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
131 int get_interprocedural_view(void);
132 void set_interprocedural_view(int state);
133 #else
134 #define get_interprocedural_view()  0
135 #endif
136
137 /**
138  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
139  *
140  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
141  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
142  *
143  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
144  *               the procedure parameters.
145  *
146  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
147  * represent a procedure in FIRM.
148  *
149  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
150  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
151  * Further it allocates the following nodes needed for every
152  * procedure:
153  *
154  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
155  *   seven results (X, M, P, P, P, T, P).
156  * - The end block containing an end node. This block is not matured
157  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
158  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
159  * - The current block, which is empty and also not matured.
160  *
161  * Further it enters the global store into the data structure of the start
162  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
163  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
164  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
165  * graph after calling ir_graph.
166  *
167  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
168  * if no global cse was performed on the graph.
169  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
170  * (and during construction: did actually change something).
171  * Code placement is necessary.
172  *
173  * @see new_pseudo_ir_graph()
174  */
175 ir_graph *new_ir_graph (ir_entity *ent, int n_loc);
176
177 /** Frees the passed irgraph.
178  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
179  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
180  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
181  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
182  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
183  * graph, nor the entity standing for this graph.
184  */
185 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
186
187 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
188
189 /**
190  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
191  *
192  *   @param thing     an arbitrary pointer
193  *
194  *   @return
195  *       true if the thing is a ir graph, else false
196  */
197 int      is_ir_graph(const void *thing);
198
199 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
200 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
201 ir_entity *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
202 void       set_irg_entity (ir_graph *irg, ir_entity *ent);
203
204 ir_type *get_irg_frame_type (ir_graph *irg);
205 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, ir_type *ftp);
206
207 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
208 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
209
210 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
211 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
212
213 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
214 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
215
216 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
217 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
218
219 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
220    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
221    the normal end node. */
222 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
223 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
224
225 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
226 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
227
228 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
229 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
230 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
231 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
232
233 /** Returns the node that represents the global pointer. */
234 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
235 /** Sets the node that represents the global pointer. */
236 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
237
238 /** Returns the node that represents the tls pointer. */
239 ir_node *get_irg_tls (const ir_graph *irg);
240 /** Sets the node that represents the tls pointer. */
241 void     set_irg_tls (ir_graph *irg, ir_node *node);
242
243 /** Returns the node that represents the initial memory. */
244 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
245 /** Sets the node that represents the initial memory. */
246 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
247
248 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
249 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
250 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
251 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
252
253 /** Returns the node that represents the value parameter base pointer. */
254 ir_node *get_irg_value_param_base (const ir_graph *irg);
255 /** Sets the node that represents the value parameter base pointer. */
256 void     set_irg_value_param_base (ir_graph *irg, ir_node *node);
257
258 /** Returns an array of the nodes of the argument pointer. */
259 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
260 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
261 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
262
263 /** Returns the current block of a graph. */
264 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
265 /** Sets the current block of a graph. */
266 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
267
268 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
269 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
270 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
271
272 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
273 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
274 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
275
276 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
277 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
278
279 /** Returns the graph number. */
280 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
281
282 /********************************************************************************/
283 /* States of an ir_graph.                                                       */
284 /********************************************************************************/
285
286 /*
287    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
288    states.  */
289
290 /** The states of an ir graph.
291  *
292  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
293  *
294  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
295  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
296  *
297  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All standard Firm nodes are
298  * allowed.
299  *
300  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
301  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
302  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
303  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
304  *
305  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
306  * (and probably most standard Firm are removed).
307  */
308 typedef enum {
309         phase_building,  /**< The graph is still being constructed. */
310         phase_high,      /**< The construction of the graph is finish, high level nodes may be present. */
311         phase_low,       /**< High level nodes are removed. */
312         phase_backend    /**< The graph is taken by the backend.  Machine specific nodes may be present. */
313 } irg_phase_state;
314
315 /** returns the phase_state of an IR graph. */
316 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
317
318 /** sets the phase state of an IR graph. */
319 void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
320
321 #define set_irg_phase_low(irg)  set_irg_phase_state(irg, phase_low)
322
323 /** state: op_pin_state_pinned
324    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
325    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
326    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
327    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
328    the node.
329    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
330 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
331
332 /** state: outs_state
333  *  Outs are the back edges or def-use edges of ir nodes.
334  *  Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent */
335 typedef enum {
336         outs_none,         /**< Outs are not computed, no memory is allocated. */
337         outs_consistent,   /**< Outs are computed and correct. */
338         outs_inconsistent  /**< Outs have been computed, memory is still allocated,
339                                 but the graph has been changed since. */
340 } irg_outs_state;
341 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
342 void           set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
343
344 /** state:  extended basic block state. */
345 typedef enum {
346         extblk_none    = 0,  /**< No extended basic block information is constructed. Default. */
347         extblk_valid   = 1,  /**< Extended basic block information is valid. */
348         extblk_invalid = 2   /**< Extended basic block information is constructed but invalid. */
349 } irg_extblk_state;
350 irg_extblk_state get_irg_extblk_state(const ir_graph *irg);
351 void             set_irg_extblk_inconsistent(ir_graph *irg);
352
353 /** state: dom_state
354  * Signals the state of the dominator / post dominator information.
355  */
356 typedef enum {
357         dom_none,             /**< dominator are not computed, no memory is allocated */
358         dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
359         dom_inconsistent      /**< dominator information is computed but the graph has been changed since */
360 } irg_dom_state;
361
362 /** returns the dominator state of an IR graph. */
363 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
364
365 /** returns the post dominator state of an IR graph. */
366 irg_dom_state get_irg_postdom_state(const ir_graph *irg);
367
368 /** sets the dominator and post dominator state of an IR graph to inconsistent. */
369 void set_irg_doms_inconsistent(ir_graph *irg);
370
371 /** state: loopinfo_state
372  *  Loop information describes the loops within the control and
373  *  data flow of the procedure.
374  */
375 typedef enum {
376         loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
377         loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
378         loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
379         loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
380         loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
381
382         loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
383                                                   are used in a switch. */
384
385         /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
386         loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
387         /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
388         loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
389
390         /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
391         loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
392         /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
393         loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
394
395         /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
396         loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
397         /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
398         loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
399
400         /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
401         loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
402         /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
403         loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
404 } irg_loopinfo_state;
405
406 /** Return the current loop information state. */
407 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
408
409 /** Sets the current loop information state. */
410 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
411
412 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
413  *  If state is 'none' does not change. */
414 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
415 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
416  *  If state is 'none' does not change.
417  *  Does this for all irgs. */
418 void set_irp_loopinfo_inconsistent(void);
419
420 /** state: callee_information_state
421  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
422  *  computed by an analysis.
423  *
424  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
425  *  information must be computed for the whole program, or not?
426  */
427 typedef enum {
428         irg_callee_info_none,
429         irg_callee_info_consistent,
430         irg_callee_info_inconsistent
431 } irg_callee_info_state;
432
433 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
434 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
435
436 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
437 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
438
439 /** property:
440  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
441  */
442 typedef enum {
443         irg_inline_any,            /**< No restriction on inlineing. Default. */
444         irg_inline_forbidden,      /**< The graph may not be inlined. */
445         irg_inline_recomended,     /**< The graph should be inlined. */
446         irg_inline_forced,         /**< The graph must be inlined. */
447         irg_inline_forced_no_body  /**< The graph must be inlined. No body is allowed
448                                         to be emitted. */
449 } irg_inline_property;
450
451 /** Returns the inline property of a graph. */
452 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
453 /** Sets the inline property of a graph. */
454 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
455
456 /**
457  * Returns the mask of the additional graph properties.
458  * The properties are automatically inherited from the method type
459  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
460  * set_irg_additional_property().
461  *
462  * @return a bitset of mtp_additional_property values
463  */
464 unsigned get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
465
466 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
467 void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg, unsigned property_mask);
468
469 /** Sets one additional graph property. */
470 void set_irg_additional_property(ir_graph *irg, mtp_additional_property flag);
471
472 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
473 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
474 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
475
476 /** Increments visited flag by one.
477  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
478 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
479 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
480 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
481 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
482  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
483 unsigned long get_max_irg_visited (void);
484 void          set_max_irg_visited (int val);
485 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
486
487 /** Increments block_visited by one.
488  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
489 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
490 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
491 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
492
493 /**
494  * Debug helpers: You can indicate whether you are currently using visited or
495  * block_visited flags. If NDEBUG is not defined, then the compiler will abort
496  * if 2 parties try to use the flags.
497  */
498 #ifndef NDEBUG
499 void     set_using_block_visited(ir_graph *irg);
500 void     clear_using_block_visited(ir_graph *irg);
501 int      using_block_visited(const ir_graph *irg);
502 void     set_using_visited(ir_graph *irg);
503 void     clear_using_visited(ir_graph *irg);
504 int      using_visited(const ir_graph *irg);
505 void     set_using_irn_link(ir_graph *irg);
506 void     clear_using_irn_link(ir_graph *irg);
507 int      using_irn_link(const ir_graph *irg);
508 #else
509 static INLINE void set_using_block_visited(ir_graph *irg) { (void) irg; }
510 static INLINE void clear_using_block_visited(ir_graph *irg) { (void) irg; }
511 static INLINE int using_block_visited(const ir_graph *irg) { (void) irg; return 0; }
512 static INLINE void set_using_visited(ir_graph *irg) { (void) irg; }
513 static INLINE void clear_using_visited(ir_graph *irg) { (void) irg; }
514 static INLINE int using_visited(const ir_graph *irg) { (void) irg; return 0; }
515 static INLINE void set_using_irn_link(ir_graph *irg) { (void) irg; }
516 static INLINE void clear_using_irn_link(ir_graph *irg) { (void) irg; }
517 static INLINE int using_irn_link(const ir_graph *irg) { (void) irg; return 0; }
518 #endif
519
520 /** Normalization: Move Proj nodes into the same block as its predecessors */
521 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
522
523 /** set a description for local value n */
524 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
525
526 /** get the description for local value n */
527 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
528
529 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
530  * after every irg_walk_graph().
531  */
532 unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
533
534 /** Returns the last irn index for this graph. */
535 unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
536
537 /** Returns the floating point model of this graph. */
538 unsigned get_irg_fp_model(const ir_graph *irg);
539
540 /** Sets a floating point model for this graph. */
541 void set_irg_fp_model(ir_graph *irg, unsigned model);
542
543 /**
544  * Access custom graph data.
545  * The data must have been registered with
546  * register_additional_graph_data() before.
547  * @param graph The graph to get the data from.
548  * @param type The type of the data you registered.
549  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
550  * @return A pointer of type @p type.
551  */
552 #define get_irg_data(graph,type,off) \
553         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
554
555 /**
556  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
557  * @param data The pointer to the custom data.
558  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
559  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
560  */
561 #define get_irg_data_base(data,off) \
562         (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
563
564 /**
565  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
566  * @param size The size of the additional data required.
567  * @return A positive number, if the operation was successful, which
568  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
569  * registration failed.
570  */
571 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
572
573 #endif