- add pass for combo()
[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, 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  *  * 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  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
164  *
165  * @param method   the method type of the emulation function entity
166  * @param op       the emulated ir_op
167  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
168  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
169  * @param context  the context parameter
170  */
171 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
172                                           const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
173                                           void *context);
174
175 /**
176  * The lowering parameter description.
177  */
178 typedef struct _lwrdw_param_t {
179         int enable;                   /**< if true lowering is enabled */
180         int little_endian;            /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
181         ir_mode *high_signed;         /**< the double word signed mode to be lowered, typically Ls */
182         ir_mode *high_unsigned;       /**< the double word unsigned mode to be lowered, typically Lu */
183         ir_mode *low_signed;          /**< the word signed mode to be used, typically Is */
184         ir_mode *low_unsigned;        /**< the word unsigned mode to be used, typically Iu */
185
186         /** callback that creates the intrinsic entity */
187         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;
188         void *ctx;                    /**< context parameter for the creator function */
189 } lwrdw_param_t;
190
191 /**
192  * Lower all double word operations.
193  */
194 void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
195
196 /**
197  * Default implementation. Context is unused.
198  */
199 ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
200                                     const ir_mode *imode, const ir_mode *omode,
201                                     void *context);
202
203 /**
204  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
205  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
206  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
207  *
208  * @param irg  the graph to lower
209  *
210  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
211  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
212  */
213 void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg, int lower_bitfields);
214
215 /**
216  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
217  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
218  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
219  * Lowers all graphs.
220  *
221  * @Note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
222  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
223  */
224 void lower_highlevel(int lower_bitfields);
225
226 /**
227  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
228  */
229 void lower_const_code(void);
230
231 typedef struct lower_mode_b_config_t {
232         /* mode that is used to transport 0/1 values */
233         ir_mode *lowered_mode;
234         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
235         ir_mode *lowered_set_mode;
236         /* wether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
237         int lower_direct_cmp;
238 } lower_mode_b_config_t;
239
240 /**
241  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
242  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
243  * inputs are Cond and Psi nodes.
244  *
245  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
246  *
247  * @param irg            the firm graph to lower
248  * @param config         configuration for mode_b lowerer
249  */
250 void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg, const lower_mode_b_config_t *config);
251
252 /**
253  * An intrinsic mapper function.
254  *
255  * @param node   the IR-node that will be mapped
256  * @param ctx    a context
257  *
258  * @return  non-zero if the call was mapped
259  */
260 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
261
262 enum ikind {
263         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
264         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
265 };
266
267 /**
268  * An intrinsic call record.
269  */
270 typedef struct _i_call_record {
271         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
272         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
273         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
274         void          *ctx;       /**< mapper context */
275         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
276 } i_call_record;
277
278 /**
279  * An intrinsic instruction record.
280  */
281 typedef struct _i_instr_record {
282         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
283         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
284         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
285         void          *ctx;       /**< mapper context */
286         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
287 } i_instr_record;
288
289 /**
290  * An intrinsic record.
291  */
292 typedef union _i_record {
293         i_call_record  i_call;
294         i_instr_record i_instr;
295 } i_record;
296
297 /**
298  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
299  *
300  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
301  * which is responsible for rebuilding the graph.
302  *
303  * current_ir_graph is always set.
304  *
305  * @param list             an array of intrinsic map records
306  * @param length           the length of the array
307  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
308  *
309  * @return number of found intrinsics.
310  */
311 unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length, int part_block_used);
312
313 /**
314  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
315  *
316  * @param name             the name of this pass or NULL
317  * @param verify           should this pass be verified?
318  * @param dump             should this pass result be dumped?
319  * @param list             an array of intrinsic map records
320  * @param length           the length of the array
321  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
322  */
323 ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(
324         const char *name,
325         int verify,
326         int dump,
327         i_record *list, int length, int part_block_used);
328
329 /**
330  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
331  * Replaces the call by a Abs node.
332  *
333  * @return always 1
334  */
335 int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
336
337 /**
338  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
339  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
340  *
341  * @return always 1
342  */
343 int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
344
345 /**
346  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
347  *
348  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
349  */
350 int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
351
352 /**
353  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
354  *
355  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
356  */
357 int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
358
359 /**
360  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
361  *
362  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
363  */
364 int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
365
366 /**
367  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
368  *
369  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
370  */
371 int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
372
373 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
374 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
375
376 /**
377  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
378  *
379  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
380  */
381 int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
382
383 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
384 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
385
386 /**
387  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
388  *
389  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
390  */
391 int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
392
393 /**
394  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
395  *
396  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
397  */
398 int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
399
400 /**
401  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
402  *
403  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
404  */
405 int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
406
407 /**
408  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
409  *
410  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
411  */
412 int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
413
414 /**
415  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
416  *
417  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
418  */
419 int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
420
421 /**
422  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
423  *
424  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
425  */
426 int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
427
428 /**
429  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
430  *
431  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
432  */
433 int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
434
435 /**
436  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
437  *
438  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
439  */
440 int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
441
442 /**
443  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
444  *
445  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
446  */
447 int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
448
449 /**
450  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
451  *
452  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
453  */
454 int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
455
456 /**
457  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
458  *
459  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
460  */
461 int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
462
463 /**
464  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
465  *
466  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
467  */
468 int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
469
470 /**
471  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
472  *
473  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
474  */
475 int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
476
477 /**
478  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
479  *
480  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
481  */
482 int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
483
484 /**
485  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
486  *
487  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
488  */
489 int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
490
491 /**
492  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
493  *
494  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
495  */
496 int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
497
498 /**
499  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
500  *
501  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
502  */
503 int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
504
505 /**
506  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
507  *
508  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
509  */
510 int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
511
512 /**
513  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
514  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
515  *
516  * @return always 1
517  */
518 int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
519
520 /**
521  * A runtime routine description.
522  */
523 typedef struct _runtime_rt {
524         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
525         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
526         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
527         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
528         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
529         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
530         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
531         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
532 } runtime_rt;
533
534 /**
535  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
536  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
537  * rt(arg_0, ..., arg_n).
538  *
539  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
540  * modes of rt's argument.
541  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
542  * it gets a NoMem.
543  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
544  *
545  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
546  *
547  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
548  *
549  * Some examples:
550  *
551  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
552    @code
553   runtime_rt rt_Div = {
554     ent("int rt_Div(int, int)"),
555     mode_T,
556     mode_Is,
557     pn_Div_M,
558     pn_Div_X_regular,
559     pn_Div_X_except,
560     pn_Div_M,
561     pn_Div_res
562   };
563   i_instr_record map_Div = {
564     INTRINSIC_INSTR,
565     op_Div,
566     i_mapper_RuntimeCall,
567     &rt_Div,
568     NULL
569   };
570   @endcode
571  *
572  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
573   @code
574   runtime_rt rt_Float2Double = {
575     ent("double rt_Float2Div(float)"),
576     get_type_mode("double"),
577     NULL,
578     -1,
579     -1,
580     -1,
581     -1,
582     -1
583   };
584   i_instr_record map_Float2Double = {
585     INTRINSIC_INSTR,
586     op_Conv,
587     i_mapper_RuntimeCall,
588     &rt_Float2Double,
589     NULL
590   };
591   @endcode
592  */
593 int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
594
595 #endif /* FIRM_LOWERING_H */