47bede5d5aeb707c1f2a5c65cc98cc81671a0715
[libfirm] / include / libfirm / lowering.h
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2007 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, ir_mode *mode, 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  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
149  *
150  * @param method   the method type of the emulation function entity
151  * @param op       the emulated ir_op
152  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
153  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
154  * @param context  the context parameter
155  */
156 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
157                                           const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
158                                           void *context);
159
160 /**
161  * The lowering parameter description.
162  */
163 typedef struct _lwrdw_param_t {
164         int enable;                   /**< if true lowering is enabled */
165         int little_endian;            /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
166         ir_mode *high_signed;         /**< the double word signed mode to be lowered, typically Ls */
167         ir_mode *high_unsigned;       /**< the double word unsigned mode to be lowered, typically Lu */
168         ir_mode *low_signed;          /**< the word signed mode to be used, typically Is */
169         ir_mode *low_unsigned;        /**< the word unsigned mode to be used, typically Iu */
170
171         /** callback that creates the intrinsic entity */
172         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;
173         void *ctx;                    /**< context parameter for the creator function */
174 } lwrdw_param_t;
175
176 /**
177  * Lower all double word operations.
178  */
179 void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
180
181 /**
182  * Default implementation. Context is unused.
183  */
184 ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
185                                     const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
186                                     void *context);
187
188 /**
189  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
190  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
191  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
192  *
193  * @param irg  the graph to lower
194  *
195  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
196  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
197  */
198 void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg);
199
200 /**
201  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
202  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
203  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
204  * Lowers all graphs.
205  *
206  * @Note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
207  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
208  */
209 void lower_highlevel(void);
210
211 typedef struct lower_mode_b_config_t {
212         /* mode that is used to transport 0/1 values */
213         ir_mode *lowered_mode;
214         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
215         ir_mode *lowered_set_mode;
216         /* wether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
217         int lower_direct_cmp;
218 } lower_mode_b_config_t;
219
220 /**
221  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
222  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
223  * inputs are Cond and Psi nodes.
224  *
225  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
226  *
227  * @param irg            the firm graph to lower
228  * @param config         configuration for mode_b lowerer
229  */
230 void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg, const lower_mode_b_config_t *config);
231
232 /**
233  * An intrinsic mapper function.
234  *
235  * @param node   the IR-node that will be mapped
236  * @param ctx    a context
237  *
238  * @return  non-zero if the call was mapped
239  */
240 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
241
242 enum ikind {
243         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
244         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
245 };
246
247 /**
248  * An intrinsic call record.
249  */
250 typedef struct _i_call_record {
251         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
252         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
253         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
254         void          *ctx;       /**< mapper context */
255         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
256 } i_call_record;
257
258 /**
259  * An intrinsic instruction record.
260  */
261 typedef struct _i_instr_record {
262         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
263         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
264         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
265         void          *ctx;       /**< mapper context */
266         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
267 } i_instr_record;
268
269 /**
270  * An intrinsic record.
271  */
272 typedef union _i_record {
273         i_call_record  i_call;
274         i_instr_record i_instr;
275 } i_record;
276
277 /**
278  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
279  *
280  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
281  * which is responsible for rebuilding the graph.
282  *
283  * current_ir_graph is always set.
284  *
285  * @param list             an array of intrinsic map records
286  * @param length           the length of the array
287  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
288  *
289  * @return number of found intrinsics.
290  */
291 unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length, int part_block_used);
292
293 /**
294  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
295  * Replaces the call by a Abs node.
296  *
297  * @return always 1
298  */
299 int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
300
301 /**
302  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
303  *
304  * @return 0 if the sqrt call was removed, 0 else.
305  */
306 int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
307
308 /**
309  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
310  *
311  * @return 0 if the cbrt call was removed, 0 else.
312  */
313 int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
314
315 /**
316  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
317  *
318  * @return 0 if the pow call was removed, 0 else.
319  */
320 int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
321
322 /**
323  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
324  *
325  * @return 0 if the exp call was removed, 0 else.
326  */
327 int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
328
329 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
330 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
331
332 /**
333  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
334  *
335  * @return 0 if the log call was removed, 0 else.
336  */
337 int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
338
339 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
340 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
341
342 /**
343  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
344  *
345  * @return 0 if the sin call was removed, 0 else.
346  */
347 int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
348
349 /**
350  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
351  *
352  * @return 0 if the cos call was removed, 0 else.
353  */
354 int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
355
356 /**
357  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
358  *
359  * @return 0 if the tan call was removed, 0 else.
360  */
361 int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
362
363 /**
364  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
365  *
366  * @return 0 if the asin call was removed, 0 else.
367  */
368 int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
369
370 /**
371  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
372  *
373  * @return 0 if the tan call was removed, 0 else.
374  */
375 int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
376
377 /**
378  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
379  *
380  * @return 0 if the atan call was removed, 0 else.
381  */
382 int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
383
384 /**
385  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
386  *
387  * @return 0 if the sinh call was removed, 0 else.
388  */
389 int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
390
391 /**
392  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
393  *
394  * @return 0 if the cosh call was removed, 0 else.
395  */
396 int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
397
398 /**
399  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
400  *
401  * @return 0 if the tanh call was removed, 0 else.
402  */
403 int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
404
405 /**
406  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
407  *
408  * @return 0 if the strcmp call was removed, 0 else.
409  */
410 int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
411
412 /**
413  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
414  *
415  * @return 0 if the strncmp call was removed, 0 else.
416  */
417 int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
418
419 /**
420  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
421  *
422  * @return 0 if the memcpy call was removed, 0 else.
423  */
424 int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
425
426 /**
427  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
428  *
429  * @return 0 if the memset call was removed, 0 else.
430  */
431 int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
432
433 /**
434  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
435  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
436  *
437  * @return always 1
438  */
439 int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
440
441 /**
442  * A runtime routine description.
443  */
444 typedef struct _runtime_rt {
445         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
446         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
447         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
448         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
449         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
450         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
451         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
452         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
453 } runtime_rt;
454
455 /**
456  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
457  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
458  * rt(arg_0, ..., arg_n).
459  *
460  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
461  * modes of rt's argument.
462  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
463  * it gets a NoMem.
464  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
465  *
466  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
467  *
468  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
469  *
470  * Some examples:
471  *
472  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
473    @code
474   runtime_rt rt_Div = {
475     ent("int rt_Div(int, int)"),
476     mode_T,
477     mode_Is,
478     pn_Div_M,
479     pn_Div_X_regular,
480     pn_Div_X_except,
481     pn_Div_M,
482     pn_Div_res
483   };
484   i_instr_record map_Div = {
485     INTRINSIC_INSTR,
486     op_Div,
487     i_mapper_RuntimeCall,
488     &rt_Div,
489     NULL
490   };
491   @endcode
492  *
493  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
494   @code
495   runtime_rt rt_Float2Double = {
496     ent("double rt_Float2Div(float)"),
497     get_type_mode("double"),
498     NULL,
499     -1,
500     -1,
501     -1,
502     -1,
503     -1
504   };
505   i_instr_record map_Float2Double = {
506     INTRINSIC_INSTR,
507     op_Conv,
508     i_mapper_RuntimeCall,
509     &rt_Float2Double,
510     NULL
511   };
512   @endcode
513  */
514 int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
515
516 #endif /* FIRM_LOWERING_H */