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