be46d602221ef23f87131f3b5375a3b2b2ccb581
[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  * @version $Id$
25  */
26 #ifndef FIRM_LOWERING_H
27 #define FIRM_LOWERING_H
28
29 #include <stddef.h>
30
31 #include "firm_types.h"
32
33 #include "begin.h"
34
35 /**
36  * Lower small CopyB nodes to Load/Store nodes, preserve medium-sized CopyB
37  * nodes and replace large CopyBs by a call to memcpy, depending on the given
38  * parameters.
39  *
40  * Small CopyB nodes (size <= max_small_size) are turned into a series of
41  * loads and stores.
42  * Medium-sized CopyB nodes (max_small_size < size < min_large_size) are
43  * left untouched.
44  * Large CopyB nodes (size >= min_large_size) are turned into a memcpy call.
45  *
46  * @param irg                 The graph to be lowered.
47  * @param max_small_size      The maximum number of bytes for a CopyB node so
48  *                            that it is still considered 'small'.
49  * @param min_large_size      The minimum number of bytes for a CopyB node so
50  *                            that it is regarded as 'large'.
51  */
52 FIRM_API void lower_CopyB(ir_graph *irg, unsigned max_small_size,
53                           unsigned min_large_size);
54
55 /**
56  * Lowers all Switches (Cond nodes with non-boolean mode) depending on spare_size.
57  * They will either remain the same or be converted into if-cascades.
58  *
59  * @param irg        The ir graph to be lowered.
60  * @param small_switch  If switch has <= cases then change it to an if-cascade.
61  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
62  *                   (Default in edgfe: 128)
63  * @param allow_out_of_bounds   backend can handle out-of-bounds values
64  *                              (values bigger than minimum and maximum proj
65  *                               number)
66  */
67 FIRM_API void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned small_switch,
68                            unsigned spare_size, int allow_out_of_bounds);
69
70 /**
71  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
72  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
73  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
74  *
75  * @param irg               the graph to lower
76  *
77  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
78  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
79  */
80 FIRM_API void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg);
81
82 /**
83  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
84  *
85  * @param name              the name of this pass or NULL
86  *
87  * @return  the newly created ir_graph pass
88  */
89 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name);
90
91 /**
92  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
93  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
94  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
95  * Lowers all graphs.
96  *
97  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
98  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
99  */
100 FIRM_API void lower_highlevel(void);
101
102 /**
103  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
104  */
105 FIRM_API void lower_const_code(void);
106
107 /**
108  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
109  *
110  * @param name     the name of this pass or NULL
111  *
112  * @return  the newly created ir_prog pass
113  */
114 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
115
116 /**
117  * Function which creates a "set" instraction. A "set" instruction takes a
118  * condition value (a value with mode_b) as input and produces a value in a
119  * general purpose integer mode.
120  * Most architectures have special intrinsics for this. But if all else fails
121  * you can just produces the an if-like construct.
122  */
123 typedef ir_node* (*create_set_func)(ir_node *cond);
124
125 /**
126  * implementation of create_set_func which produces a Mux node with 0/1 input
127  */
128 FIRM_API ir_node *ir_create_mux_set(ir_node *cond, ir_mode *dest_mode);
129
130 /**
131  * implementation of create_set_func which produces a cond with control
132  * flow
133  */
134 FIRM_API ir_node *ir_create_cond_set(ir_node *cond, ir_mode *dest_mode);
135
136 typedef struct lower_mode_b_config_t {
137         /* mode that is used to transport 0/1 values */
138         ir_mode *lowered_mode;
139         /* callback for creating set-like instructions */
140         create_set_func create_set;
141         /* whether direct Cond(Cmp) should also be lowered */
142         int lower_direct_cmp;
143 } lower_mode_b_config_t;
144
145 /**
146  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
147  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
148  * inputs are Cond and Psi nodes.
149  *
150  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
151  *
152  * @param irg      the firm graph to lower
153  * @param config   configuration for mode_b lowerer
154  */
155 FIRM_API void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg,
156                               const lower_mode_b_config_t *config);
157
158 /**
159  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
160  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
161  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
162  *
163  * @param mux  The mux node that may be lowered.
164  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
165  */
166 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
167
168 /**
169  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
170  * given, to select the mux nodes to lower.
171  *
172  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
173  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
174  *                 to lower all mux nodes.
175  */
176 FIRM_API void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
177
178 /**
179  * Creates an ir_graph pass for lower_mux().
180  *
181  * @param name     the name of this pass or NULL
182  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
183  *                 to lower all mux nodes.
184  *
185  * @return  the newly created ir_graph pass
186  */
187 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_mux_pass(const char *name,
188                                          lower_mux_callback *cb_func);
189
190 /**
191  * An intrinsic mapper function.
192  *
193  * @param node   the IR-node that will be mapped
194  * @param ctx    a context
195  *
196  * @return  non-zero if the call was mapped
197  */
198 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
199
200 enum ikind {
201         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
202         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
203 };
204
205 /**
206  * An intrinsic call record.
207  */
208 typedef struct i_call_record {
209         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
210         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
211         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
212         void          *ctx;       /**< mapper context */
213         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
214 } i_call_record;
215
216 /**
217  * An intrinsic instruction record.
218  */
219 typedef struct i_instr_record {
220         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
221         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
222         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
223         void          *ctx;       /**< mapper context */
224         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
225 } i_instr_record;
226
227 /**
228  * An intrinsic record.
229  */
230 typedef union i_record {
231         i_call_record  i_call;
232         i_instr_record i_instr;
233 } i_record;
234
235 /**
236  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
237  *
238  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
239  * which is responsible for rebuilding the graph.
240  *
241  * current_ir_graph is always set.
242  *
243  * @param list             an array of intrinsic map records
244  * @param length           the length of the array
245  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
246  *
247  * @return number of found intrinsics.
248  */
249 FIRM_API size_t lower_intrinsics(i_record *list, size_t length,
250                                    int part_block_used);
251
252 /**
253  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
254  *
255  * @param name             the name of this pass or NULL
256  * @param list             an array of intrinsic map records
257  * @param length           the length of the array
258  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
259  */
260 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(const char *name, i_record *list,
261                                                size_t length, int part_block_used);
262
263 /**
264  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
265  * Replaces the call by a Abs node.
266  *
267  * @return always 1
268  */
269 FIRM_API int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
270
271 /**
272  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
273  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
274  *
275  * @return always 1
276  */
277 FIRM_API int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
278
279 /**
280  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
281  *
282  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
283  */
284 FIRM_API int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
285
286 /**
287  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
288  *
289  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
290  */
291 FIRM_API int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
292
293 /**
294  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
295  *
296  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
297  */
298 FIRM_API int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
299
300 /**
301  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
302  *
303  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
304  */
305 FIRM_API int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
306
307 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
308 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
309
310 /**
311  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
312  *
313  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
314  */
315 FIRM_API int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
316
317 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
318 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
319
320 /**
321  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
322  *
323  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
324  */
325 FIRM_API int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
326
327 /**
328  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
329  *
330  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
331  */
332 FIRM_API int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
333
334 /**
335  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
336  *
337  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
338  */
339 FIRM_API int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
340
341 /**
342  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
343  *
344  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
345  */
346 FIRM_API int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
347
348 /**
349  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
350  *
351  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
352  */
353 FIRM_API int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
354
355 /**
356  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
357  *
358  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
359  */
360 FIRM_API int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
361
362 /**
363  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
364  *
365  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
366  */
367 FIRM_API int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
368
369 /**
370  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
371  *
372  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
373  */
374 FIRM_API int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
375
376 /**
377  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
378  *
379  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
380  */
381 FIRM_API int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
382
383 /**
384  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
385  *
386  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
387  */
388 FIRM_API int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
389
390 /**
391  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
392  *
393  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
394  */
395 FIRM_API int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
396
397 /**
398  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
399  *
400  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
401  */
402 FIRM_API int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
403
404 /**
405  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
406  *
407  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
408  */
409 FIRM_API int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
410
411 /**
412  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
413  *
414  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
415  */
416 FIRM_API int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
417
418 /**
419  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
420  *
421  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
422  */
423 FIRM_API int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
424
425 /**
426  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
427  *
428  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
429  */
430 FIRM_API int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
431
432 /**
433  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
434  *
435  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
436  */
437 FIRM_API int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
438
439 /**
440  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
441  *
442  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
443  */
444 FIRM_API int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
445
446 /**
447  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
448  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
449  *
450  * @return always 1
451  */
452 FIRM_API int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
453
454 /**
455  * A runtime routine description.
456  */
457 typedef struct runtime_rt {
458         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
459         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
460         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
461         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
462         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
463         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
464         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
465 } runtime_rt;
466
467 /**
468  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
469  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
470  * rt(arg_0, ..., arg_n).
471  *
472  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
473  * modes of rt's argument.
474  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
475  * it gets a NoMem.
476  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
477  *
478  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
479  *
480  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
481  *
482  * Some examples:
483  *
484  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
485    @code
486   runtime_rt rt_Div = {
487     ent("int rt_Div(int, int)"),
488     mode_T,
489     mode_Is,
490     pn_Div_M,
491     pn_Div_X_regular,
492     pn_Div_X_except,
493     pn_Div_M,
494     pn_Div_res
495   };
496   i_instr_record map_Div = {
497     INTRINSIC_INSTR,
498     op_Div,
499     i_mapper_RuntimeCall,
500     &rt_Div,
501     NULL
502   };
503   @endcode
504  *
505  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
506   @code
507   runtime_rt rt_Float2Double = {
508     ent("double rt_Float2Div(float)"),
509     get_type_mode("double"),
510     NULL,
511     -1,
512     -1,
513     -1,
514     -1,
515     -1
516   };
517   i_instr_record map_Float2Double = {
518     INTRINSIC_INSTR,
519     op_Conv,
520     i_mapper_RuntimeCall,
521     &rt_Float2Double,
522     NULL
523   };
524   @endcode
525  */
526 FIRM_API int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
527
528 #include "end.h"
529
530 #endif