1d04f12692744a2835a3ad97e5f7d619e34f6c05
[libfirm] / include / libfirm / lowering.h
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
3  *
4  * This file is part of libFirm.
5  *
6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
9  * packaging of this file.
10  *
11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
13  * Agreement provided with the Software.
14  *
15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief   Lowering of high level constructs.
23  * @author  Michael Beck
24  * @version $Id$
25  */
26 #ifndef FIRM_LOWERING_H
27 #define FIRM_LOWERING_H
28
29 #include "firm_types.h"
30 /**
31  * A type telling where to add hidden parameters.
32  */
33 typedef enum add_hidden_params {
34         ADD_HIDDEN_ALWAYS_IN_FRONT = 0,   /**< always add hidden parameters in front (default). */
35         ADD_HIDDEN_ALWAYS_LAST     = 1,   /**< always add hidden parameters last, did not work for variadic functions. */
36         ADD_HIDDEN_SMART           = 2    /**< add hidden parameters last for non-variadic and first for variadic functions. */
37 } add_hidden;
38
39 /**
40  * Additional flags for the lowering.
41  */
42 enum lowering_flags {
43         LF_NONE              = 0, /**< no additional flags */
44         LF_COMPOUND_PARAM    = 1, /**< lower calls with compound parameters */
45         LF_COMPOUND_RETURN   = 2, /**< lower calls with compound returns */
46         LF_RETURN_HIDDEN     = 4, /**< return the hidden address instead of void */
47         LF_SMALL_CMP_IN_REGS = 8  /**< return small compound values in registers */
48 };
49
50 /** Maximum number of registers that can be used to return compound values. */
51 #define MAX_REGISTER_RET_VAL 2
52
53 /**
54  * A struct containing all control parameters for
55  * lower_compound_ret_calls().
56  */
57 typedef struct {
58         int        def_ptr_alignment;   /**< Default alignment for data pointer. */
59         unsigned   flags;               /**< A bitmask of enum lowering_flags. */
60         add_hidden hidden_params;       /**< Where to add hidden parameters. */
61
62         /**
63          * A function returning a pointer type for a given type.
64          * If this pointer is NULL, a new pointer type is always created.
65          */
66         ir_type *(*find_pointer_type)(ir_type *e_type, int alignment);
67
68         /**
69          * If the LF_SMALL_CMP_IN_REGS flag is set, this function will be called
70          * to decide, whether a compound value should be returned in registers.
71          * This function must return the number of used registers and fill in the modes
72          * of the registers to use. Up to MAX_REGISTER_RET_VAL registers can be used.
73          */
74         int (*ret_compound_in_regs)(ir_type *compound_tp, ir_mode **modes);
75 } lower_params_t;
76
77 /**
78  * Lower calls with compound parameter and return types.
79  * This function does the following transformations:
80  *
81  * If LF_COMPOUND_PARAM is set:
82  *
83  * - Copy compound parameters to a new location on the callers
84  *   stack and transmit the address of this new location
85  *
86  * If LF_COMPOUND_RETURN is set:
87  *
88  * - Adds a new (hidden) pointer parameter for
89  *   any return compound type. The return type is replaced by void
90  *   or if LOWERING_FLAGS_RETURN_HIDDEN is set by the address.
91  *
92  * - Use of the hidden parameters in the function code.
93  *
94  * - Change all calls to functions with compound return
95  *   by providing space for the hidden parameter on the callers
96  *   stack.
97  *
98  * - Replace a possible block copy after the function call.
99  *
100  * General:
101  *
102  * - Changes the types of methods and calls to the lowered ones
103  *
104  * - lower all method types of existing entities
105  *
106  * In pseudo-code, the following transformation is done:
107  *
108    @code
109    struct x ret = func(a, b);
110    @endcode
111  *
112  * is translated into
113    @code
114    struct x ret;
115    func(&ret, a, b);
116    @endcode
117  *
118  * If the function returns only one possible result, the copy-on-return
119  * optimization is done, ie.
120    @code
121    struct x func(a) {
122      struct x ret;
123      ret.a = a;
124      return ret;
125    }
126    @endcode
127  *
128  * is transformed into
129  *
130    @code
131    void func(struct x *ret, a) {
132      ret->a = a;
133    }
134    @endcode
135  *
136  * @param params  A structure containing the control parameter for this
137  *                transformation.
138  *
139  * During the transformation, pointer types must be created or reused.
140  * The caller can provide params->find_pointer_type for this task to
141  * reduce the number of created pointer types.
142  * If params->find_pointer_type is NULL, new pointer types
143  * are always created automatically.
144  */
145 void lower_calls_with_compounds(const lower_params_t *params);
146
147 /**
148  *  * Lower CopyB nodes of size smaller that max_size into Loads/Stores
149  */
150 void lower_CopyB(ir_graph *irg, unsigned max_size, unsigned native_mode_bytes);
151
152 /**
153  * Lowers all Switches (Cond nodes with non-boolean mode) depending on spare_size.
154  * They will either remain the same or be converted into if-cascades.
155  *
156  * @param irg        The ir graph to be lowered.
157  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
158  *                   (Default in edgfe: 128)
159  */
160 void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned spare_size);
161
162 /**
163  * Creates an ir_graph pass for lower_switch().
164  *
165  * @param name       the name of this pass or NULL
166  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
167  *                   (Default in edgfe: 128)
168  *
169  * @return  the newly created ir_graph pass
170  */
171 ir_graph_pass_t *lower_switch_pass(const char *name, unsigned spare_size);
172
173 /**
174  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
175  *
176  * @param method   the method type of the emulation function entity
177  * @param op       the emulated ir_op
178  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
179  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
180  * @param context  the context parameter
181  */
182 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
183                                           const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
184                                           void *context);
185
186 /**
187  * The lowering parameter description.
188  */
189 typedef struct _lwrdw_param_t {
190         int enable;                   /**< if true lowering is enabled */
191         int little_endian;            /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
192         ir_mode *high_signed;         /**< the double word signed mode to be lowered, typically Ls */
193         ir_mode *high_unsigned;       /**< the double word unsigned mode to be lowered, typically Lu */
194         ir_mode *low_signed;          /**< the word signed mode to be used, typically Is */
195         ir_mode *low_unsigned;        /**< the word unsigned mode to be used, typically Iu */
196
197         /** callback that creates the intrinsic entity */
198         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;
199         void *ctx;                    /**< context parameter for the creator function */
200 } lwrdw_param_t;
201
202 /**
203  * Lower all double word operations.
204  *
205  * @param param  parameter for lowering
206  */
207 void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
208
209 /**
210  * Creates an ir_prog pass for lower_dw_ops().
211  *
212  * @param name   the name of this pass or NULL
213  * @param param  parameter for lowering
214  *
215  * @return  the newly created ir_prog pass
216  */
217 ir_prog_pass_t *lower_dw_ops_pass(const char *name, const lwrdw_param_t *param);
218
219 /**
220  * Default implementation. Context is unused.
221  */
222 ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
223                                     const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
224                                     void *context);
225
226 /**
227  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
228  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
229  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
230  *
231  * @param irg               the graph to lower
232  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
233  *                          constructs
234  *
235  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
236  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
237  */
238 void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg, int lower_bitfields);
239
240 /**
241  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
242  *
243  * @param name              the name of this pass or NULL
244  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
245  *                          constructs
246  *
247  * @return  the newly created ir_graph pass
248  */
249 ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name, int lower_bitfields);
250
251 /**
252  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
253  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
254  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
255  * Lowers all graphs.
256  *
257  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
258  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
259  */
260 void lower_highlevel(int lower_bitfields);
261
262 /**
263  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
264  */
265 void lower_const_code(void);
266
267 /**
268  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
269  *
270  * @param name     the name of this pass or NULL
271  *
272  * @return  the newly created ir_prog pass
273  */
274 ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
275
276 typedef struct lower_mode_b_config_t {
277         /* mode that is used to transport 0/1 values */
278         ir_mode *lowered_mode;
279         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
280         ir_mode *lowered_set_mode;
281         /* whether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
282         int lower_direct_cmp;
283 } lower_mode_b_config_t;
284
285 /**
286  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
287  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
288  * inputs are Cond and Psi nodes.
289  *
290  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
291  *
292  * @param irg      the firm graph to lower
293  * @param config   configuration for mode_b lowerer
294  */
295 void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg, const lower_mode_b_config_t *config);
296
297 /**
298  * Creates an ir_graph pass for ir_lower_mode_b().
299  *
300  * @param name     the name of this pass or NULL
301  * @param config   configuration for mode_b lowerer
302  *
303  * @return  the newly created ir_graph pass
304  */
305 ir_graph_pass_t *ir_lower_mode_b_pass(
306         const char *name, const lower_mode_b_config_t *config);
307
308 /**
309  * An intrinsic mapper function.
310  *
311  * @param node   the IR-node that will be mapped
312  * @param ctx    a context
313  *
314  * @return  non-zero if the call was mapped
315  */
316 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
317
318 enum ikind {
319         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
320         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
321 };
322
323 /**
324  * An intrinsic call record.
325  */
326 typedef struct _i_call_record {
327         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
328         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
329         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
330         void          *ctx;       /**< mapper context */
331         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
332 } i_call_record;
333
334 /**
335  * An intrinsic instruction record.
336  */
337 typedef struct _i_instr_record {
338         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
339         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
340         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
341         void          *ctx;       /**< mapper context */
342         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
343 } i_instr_record;
344
345 /**
346  * An intrinsic record.
347  */
348 typedef union _i_record {
349         i_call_record  i_call;
350         i_instr_record i_instr;
351 } i_record;
352
353 /**
354  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
355  *
356  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
357  * which is responsible for rebuilding the graph.
358  *
359  * current_ir_graph is always set.
360  *
361  * @param list             an array of intrinsic map records
362  * @param length           the length of the array
363  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
364  *
365  * @return number of found intrinsics.
366  */
367 unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length, int part_block_used);
368
369 /**
370  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
371  *
372  * @param name             the name of this pass or NULL
373  * @param list             an array of intrinsic map records
374  * @param length           the length of the array
375  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
376  */
377 ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(
378         const char *name,
379         i_record *list, int length, int part_block_used);
380
381 /**
382  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
383  * Replaces the call by a Abs node.
384  *
385  * @return always 1
386  */
387 int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
388
389 /**
390  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
391  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
392  *
393  * @return always 1
394  */
395 int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
396
397 /**
398  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
399  *
400  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
401  */
402 int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
403
404 /**
405  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
406  *
407  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
408  */
409 int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
410
411 /**
412  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
413  *
414  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
415  */
416 int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
417
418 /**
419  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
420  *
421  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
422  */
423 int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
424
425 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
426 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
427
428 /**
429  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
430  *
431  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
432  */
433 int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
434
435 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
436 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
437
438 /**
439  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
440  *
441  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
442  */
443 int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
444
445 /**
446  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
447  *
448  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
449  */
450 int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
451
452 /**
453  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
454  *
455  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
456  */
457 int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
458
459 /**
460  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
461  *
462  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
463  */
464 int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
465
466 /**
467  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
468  *
469  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
470  */
471 int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
472
473 /**
474  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
475  *
476  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
477  */
478 int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
479
480 /**
481  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
482  *
483  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
484  */
485 int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
486
487 /**
488  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
489  *
490  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
491  */
492 int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
493
494 /**
495  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
496  *
497  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
498  */
499 int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
500
501 /**
502  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
503  *
504  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
505  */
506 int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
507
508 /**
509  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
510  *
511  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
512  */
513 int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
514
515 /**
516  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
517  *
518  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
519  */
520 int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
521
522 /**
523  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
524  *
525  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
526  */
527 int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
528
529 /**
530  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
531  *
532  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
533  */
534 int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
535
536 /**
537  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
538  *
539  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
540  */
541 int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
542
543 /**
544  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
545  *
546  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
547  */
548 int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
549
550 /**
551  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
552  *
553  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
554  */
555 int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
556
557 /**
558  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
559  *
560  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
561  */
562 int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
563
564 /**
565  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
566  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
567  *
568  * @return always 1
569  */
570 int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
571
572 /**
573  * A runtime routine description.
574  */
575 typedef struct _runtime_rt {
576         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
577         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
578         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
579         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
580         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
581         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
582         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
583         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
584 } runtime_rt;
585
586 /**
587  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
588  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
589  * rt(arg_0, ..., arg_n).
590  *
591  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
592  * modes of rt's argument.
593  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
594  * it gets a NoMem.
595  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
596  *
597  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
598  *
599  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
600  *
601  * Some examples:
602  *
603  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
604    @code
605   runtime_rt rt_Div = {
606     ent("int rt_Div(int, int)"),
607     mode_T,
608     mode_Is,
609     pn_Div_M,
610     pn_Div_X_regular,
611     pn_Div_X_except,
612     pn_Div_M,
613     pn_Div_res
614   };
615   i_instr_record map_Div = {
616     INTRINSIC_INSTR,
617     op_Div,
618     i_mapper_RuntimeCall,
619     &rt_Div,
620     NULL
621   };
622   @endcode
623  *
624  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
625   @code
626   runtime_rt rt_Float2Double = {
627     ent("double rt_Float2Div(float)"),
628     get_type_mode("double"),
629     NULL,
630     -1,
631     -1,
632     -1,
633     -1,
634     -1
635   };
636   i_instr_record map_Float2Double = {
637     INTRINSIC_INSTR,
638     op_Conv,
639     i_mapper_RuntimeCall,
640     &rt_Float2Double,
641     NULL
642   };
643   @endcode
644  */
645 int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
646
647 #endif /* FIRM_LOWERING_H */