8fb7cd65f78bb034e6cf6ee3be02efae574646b0
[libfirm] / include / libfirm / lowering.h
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2011 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  */
25 #ifndef FIRM_LOWERING_H
26 #define FIRM_LOWERING_H
27
28 #include <stddef.h>
29
30 #include "firm_types.h"
31
32 #include "begin.h"
33
34 /**
35  * @defgroup ir_lowering  Lowering
36  *
37  * Lowering is the process of transforming a highlevel representation
38  * (a representation closer to the sourcecode) into a lower-level representation
39  * (something closer to the target machine).
40  *
41  * @{
42  */
43
44 /**
45  * Lower small CopyB nodes to Load/Store nodes, preserve medium-sized CopyB
46  * nodes and replace large CopyBs by a call to memcpy, depending on the given
47  * parameters.
48  *
49  * Small CopyB nodes (size <= max_small_size) are turned into a series of
50  * loads and stores.
51  * Medium-sized CopyB nodes (max_small_size < size < min_large_size) are
52  * left untouched.
53  * Large CopyB nodes (size >= min_large_size) are turned into a memcpy call.
54  *
55  * @param irg                 The graph to be lowered.
56  * @param max_small_size      The maximum number of bytes for a CopyB node so
57  *                            that it is still considered 'small'.
58  * @param min_large_size      The minimum number of bytes for a CopyB node so
59  *                            that it is regarded as 'large'.
60  * @param allow_misalignments Backend can handle misaligned loads and stores.
61  */
62 FIRM_API void lower_CopyB(ir_graph *irg, unsigned max_small_size,
63                           unsigned min_large_size, int allow_misalignments);
64
65 /**
66  * Lowers all Switches (Cond nodes with non-boolean mode) depending on spare_size.
67  * They will either remain the same or be converted into if-cascades.
68  *
69  * @param irg        The ir graph to be lowered.
70  * @param small_switch  If switch has <= cases then change it to an if-cascade.
71  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
72  *                   (Default in edgfe: 128)
73  * @param allow_out_of_bounds   backend can handle out-of-bounds values
74  *                              (values bigger than minimum and maximum proj
75  *                               number)
76  */
77 FIRM_API void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned small_switch,
78                            unsigned spare_size, int allow_out_of_bounds);
79
80 /**
81  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
82  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
83  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
84  *
85  * @param irg               the graph to lower
86  *
87  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
88  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
89  */
90 FIRM_API void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg);
91
92 /**
93  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
94  *
95  * @param name              the name of this pass or NULL
96  *
97  * @return  the newly created ir_graph pass
98  */
99 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name);
100
101 /**
102  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
103  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
104  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
105  * Lowers all graphs.
106  *
107  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
108  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
109  */
110 FIRM_API void lower_highlevel(void);
111
112 /**
113  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
114  */
115 FIRM_API void lower_const_code(void);
116
117 /**
118  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
119  *
120  * @param name     the name of this pass or NULL
121  *
122  * @return  the newly created ir_prog pass
123  */
124 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
125
126 /**
127  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
128  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
129  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
130  *
131  * @param mux  The mux node that may be lowered.
132  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
133  */
134 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
135
136 /**
137  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
138  * given, to select the mux nodes to lower.
139  *
140  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
141  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
142  *                 to lower all mux nodes.
143  */
144 FIRM_API void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
145
146 /**
147  * Creates an ir_graph pass for lower_mux().
148  *
149  * @param name     the name of this pass or NULL
150  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
151  *                 to lower all mux nodes.
152  *
153  * @return  the newly created ir_graph pass
154  */
155 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_mux_pass(const char *name,
156                                          lower_mux_callback *cb_func);
157
158 /**
159  * An intrinsic mapper function.
160  *
161  * @param node   the IR-node that will be mapped
162  * @param ctx    a context
163  *
164  * @return  non-zero if the call was mapped
165  */
166 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
167
168 enum ikind {
169         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
170         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
171 };
172
173 /**
174  * An intrinsic call record.
175  */
176 typedef struct i_call_record {
177         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
178         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
179         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
180         void          *ctx;       /**< mapper context */
181         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
182 } i_call_record;
183
184 /**
185  * An intrinsic instruction record.
186  */
187 typedef struct i_instr_record {
188         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
189         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
190         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
191         void          *ctx;       /**< mapper context */
192         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
193 } i_instr_record;
194
195 /**
196  * An intrinsic record.
197  */
198 typedef union i_record {
199         i_call_record  i_call;
200         i_instr_record i_instr;
201 } i_record;
202
203 /**
204  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
205  *
206  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
207  * which is responsible for rebuilding the graph.
208  *
209  * current_ir_graph is always set.
210  *
211  * @param list             an array of intrinsic map records
212  * @param length           the length of the array
213  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
214  *
215  * @return number of found intrinsics.
216  */
217 FIRM_API size_t lower_intrinsics(i_record *list, size_t length,
218                                    int part_block_used);
219
220 /**
221  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
222  *
223  * @param name             the name of this pass or NULL
224  * @param list             an array of intrinsic map records
225  * @param length           the length of the array
226  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
227  */
228 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(const char *name, i_record *list,
229                                                size_t length, int part_block_used);
230
231 /**
232  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
233  * Replaces the call by a Abs node.
234  *
235  * @return always 1
236  */
237 FIRM_API int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
238
239 /**
240  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
241  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
242  *
243  * @return always 1
244  */
245 FIRM_API int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
246
247 /**
248  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
249  *
250  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
251  */
252 FIRM_API int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
253
254 /**
255  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
256  *
257  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
258  */
259 FIRM_API int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
260
261 /**
262  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
263  *
264  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
265  */
266 FIRM_API int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
267
268 /**
269  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
270  *
271  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
272  */
273 FIRM_API int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
274
275 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
276 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
277
278 /**
279  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
280  *
281  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
282  */
283 FIRM_API int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
284
285 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
286 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
287
288 /**
289  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
290  *
291  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
292  */
293 FIRM_API int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
294
295 /**
296  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
297  *
298  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
299  */
300 FIRM_API int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
301
302 /**
303  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
304  *
305  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
306  */
307 FIRM_API int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
308
309 /**
310  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
311  *
312  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
313  */
314 FIRM_API int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
315
316 /**
317  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
318  *
319  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
320  */
321 FIRM_API int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
322
323 /**
324  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
325  *
326  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
327  */
328 FIRM_API int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
329
330 /**
331  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
332  *
333  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
334  */
335 FIRM_API int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
336
337 /**
338  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
339  *
340  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
341  */
342 FIRM_API int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
343
344 /**
345  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
346  *
347  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
348  */
349 FIRM_API int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
350
351 /**
352  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
353  *
354  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
355  */
356 FIRM_API int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
357
358 /**
359  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
360  *
361  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
362  */
363 FIRM_API int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
364
365 /**
366  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
367  *
368  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
369  */
370 FIRM_API int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
371
372 /**
373  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
374  *
375  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
376  */
377 FIRM_API int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
378
379 /**
380  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
381  *
382  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
383  */
384 FIRM_API int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
385
386 /**
387  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
388  *
389  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
390  */
391 FIRM_API int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
392
393 /**
394  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
395  *
396  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
397  */
398 FIRM_API int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
399
400 /**
401  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
402  *
403  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
404  */
405 FIRM_API int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
406
407 /**
408  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
409  *
410  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
411  */
412 FIRM_API int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
413
414 /**
415  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
416  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
417  *
418  * @return always 1
419  */
420 FIRM_API int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
421
422 /**
423  * A runtime routine description.
424  */
425 typedef struct runtime_rt {
426         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
427         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
428         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
429         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
430         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
431         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
432         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
433 } runtime_rt;
434
435 /**
436  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
437  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
438  * rt(arg_0, ..., arg_n).
439  *
440  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
441  * modes of rt's argument.
442  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
443  * it gets a NoMem.
444  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
445  *
446  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
447  *
448  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
449  *
450  * Some examples:
451  *
452  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
453    @code
454   runtime_rt rt_Div = {
455     ent("int rt_Div(int, int)"),
456     mode_T,
457     mode_Is,
458     pn_Div_M,
459     pn_Div_X_regular,
460     pn_Div_X_except,
461     pn_Div_M,
462     pn_Div_res
463   };
464   i_instr_record map_Div = {
465     INTRINSIC_INSTR,
466     op_Div,
467     i_mapper_RuntimeCall,
468     &rt_Div,
469     NULL
470   };
471   @endcode
472  *
473  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
474   @code
475   runtime_rt rt_Float2Double = {
476     ent("double rt_Float2Div(float)"),
477     get_type_mode("double"),
478     NULL,
479     -1,
480     -1,
481     -1,
482     -1,
483     -1
484   };
485   i_instr_record map_Float2Double = {
486     INTRINSIC_INSTR,
487     op_Conv,
488     i_mapper_RuntimeCall,
489     &rt_Float2Double,
490     NULL
491   };
492   @endcode
493  */
494 FIRM_API int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
495
496 /** @} */
497
498 #include "end.h"
499
500 #endif