BugFixes:
[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  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
310  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
311  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
312  *
313  * @param mux  The mux node that may be lowered.
314  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
315  */
316 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
317
318 /**
319  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
320  * given, to select the mux nodes to lower.
321  *
322  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
323  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
324  *                 to lower all mux nodes.
325  */
326 void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
327
328 /**
329  * An intrinsic mapper function.
330  *
331  * @param node   the IR-node that will be mapped
332  * @param ctx    a context
333  *
334  * @return  non-zero if the call was mapped
335  */
336 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
337
338 enum ikind {
339         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
340         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
341 };
342
343 /**
344  * An intrinsic call record.
345  */
346 typedef struct _i_call_record {
347         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
348         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
349         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
350         void          *ctx;       /**< mapper context */
351         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
352 } i_call_record;
353
354 /**
355  * An intrinsic instruction record.
356  */
357 typedef struct _i_instr_record {
358         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
359         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
360         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
361         void          *ctx;       /**< mapper context */
362         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
363 } i_instr_record;
364
365 /**
366  * An intrinsic record.
367  */
368 typedef union _i_record {
369         i_call_record  i_call;
370         i_instr_record i_instr;
371 } i_record;
372
373 /**
374  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
375  *
376  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
377  * which is responsible for rebuilding the graph.
378  *
379  * current_ir_graph is always set.
380  *
381  * @param list             an array of intrinsic map records
382  * @param length           the length of the array
383  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
384  *
385  * @return number of found intrinsics.
386  */
387 unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length, int part_block_used);
388
389 /**
390  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
391  *
392  * @param name             the name of this pass or NULL
393  * @param list             an array of intrinsic map records
394  * @param length           the length of the array
395  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
396  */
397 ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(
398         const char *name,
399         i_record *list, int length, int part_block_used);
400
401 /**
402  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
403  * Replaces the call by a Abs node.
404  *
405  * @return always 1
406  */
407 int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
408
409 /**
410  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
411  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
412  *
413  * @return always 1
414  */
415 int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
416
417 /**
418  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
419  *
420  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
421  */
422 int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
423
424 /**
425  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
426  *
427  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
428  */
429 int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
430
431 /**
432  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
433  *
434  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
435  */
436 int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
437
438 /**
439  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
440  *
441  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
442  */
443 int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
444
445 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
446 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
447
448 /**
449  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
450  *
451  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
452  */
453 int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
454
455 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
456 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
457
458 /**
459  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
460  *
461  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
462  */
463 int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
464
465 /**
466  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
467  *
468  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
469  */
470 int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
471
472 /**
473  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
474  *
475  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
476  */
477 int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
478
479 /**
480  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
481  *
482  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
483  */
484 int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
485
486 /**
487  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
488  *
489  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
490  */
491 int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
492
493 /**
494  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
495  *
496  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
497  */
498 int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
499
500 /**
501  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
502  *
503  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
504  */
505 int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
506
507 /**
508  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
509  *
510  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
511  */
512 int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
513
514 /**
515  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
516  *
517  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
518  */
519 int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
520
521 /**
522  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
523  *
524  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
525  */
526 int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
527
528 /**
529  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
530  *
531  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
532  */
533 int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
534
535 /**
536  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
537  *
538  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
539  */
540 int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
541
542 /**
543  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
544  *
545  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
546  */
547 int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
548
549 /**
550  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
551  *
552  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
553  */
554 int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
555
556 /**
557  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
558  *
559  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
560  */
561 int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
562
563 /**
564  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
565  *
566  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
567  */
568 int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
569
570 /**
571  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
572  *
573  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
574  */
575 int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
576
577 /**
578  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
579  *
580  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
581  */
582 int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
583
584 /**
585  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
586  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
587  *
588  * @return always 1
589  */
590 int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
591
592 /**
593  * A runtime routine description.
594  */
595 typedef struct _runtime_rt {
596         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
597         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
598         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
599         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
600         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
601         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
602         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
603         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
604 } runtime_rt;
605
606 /**
607  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
608  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
609  * rt(arg_0, ..., arg_n).
610  *
611  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
612  * modes of rt's argument.
613  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
614  * it gets a NoMem.
615  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
616  *
617  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
618  *
619  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
620  *
621  * Some examples:
622  *
623  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
624    @code
625   runtime_rt rt_Div = {
626     ent("int rt_Div(int, int)"),
627     mode_T,
628     mode_Is,
629     pn_Div_M,
630     pn_Div_X_regular,
631     pn_Div_X_except,
632     pn_Div_M,
633     pn_Div_res
634   };
635   i_instr_record map_Div = {
636     INTRINSIC_INSTR,
637     op_Div,
638     i_mapper_RuntimeCall,
639     &rt_Div,
640     NULL
641   };
642   @endcode
643  *
644  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
645   @code
646   runtime_rt rt_Float2Double = {
647     ent("double rt_Float2Div(float)"),
648     get_type_mode("double"),
649     NULL,
650     -1,
651     -1,
652     -1,
653     -1,
654     -1
655   };
656   i_instr_record map_Float2Double = {
657     INTRINSIC_INSTR,
658     op_Conv,
659     i_mapper_RuntimeCall,
660     &rt_Float2Double,
661     NULL
662   };
663   @endcode
664  */
665 int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
666
667 #endif /* FIRM_LOWERING_H */