no need for an explicit lower_mode_b pass, it should only be invoked by the backend
[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 #include "begin.h"
32
33 /**
34  * A type telling where to add hidden parameters.
35  */
36 typedef enum add_hidden_params {
37         ADD_HIDDEN_ALWAYS_IN_FRONT = 0,   /**< always add hidden parameters in front (default). */
38         ADD_HIDDEN_ALWAYS_LAST     = 1,   /**< always add hidden parameters last, did not work for variadic functions. */
39         ADD_HIDDEN_SMART           = 2    /**< add hidden parameters last for non-variadic and first for variadic functions. */
40 } add_hidden;
41
42 /**
43  * Additional flags for the lowering.
44  */
45 enum lowering_flags {
46         LF_NONE              = 0, /**< no additional flags */
47         LF_COMPOUND_PARAM    = 1, /**< lower calls with compound parameters */
48         LF_COMPOUND_RETURN   = 2, /**< lower calls with compound returns */
49         LF_RETURN_HIDDEN     = 4, /**< return the hidden address instead of void */
50         LF_SMALL_CMP_IN_REGS = 8  /**< return small compound values in registers */
51 };
52
53 /** Maximum number of registers that can be used to return compound values. */
54 #define MAX_REGISTER_RET_VAL 2
55
56 /**
57  * A struct containing all control parameters for
58  * lower_compound_ret_calls().
59  */
60 typedef struct {
61         int        def_ptr_alignment;   /**< Default alignment for data pointer. */
62         unsigned   flags;               /**< A bitmask of enum lowering_flags. */
63         add_hidden hidden_params;       /**< Where to add hidden parameters. */
64
65         /**
66          * A function returning a pointer type for a given type.
67          * If this pointer is NULL, a new pointer type is always created.
68          */
69         ir_type *(*find_pointer_type)(ir_type *e_type, ir_mode *mode, int alignment);
70
71         /**
72          * If the LF_SMALL_CMP_IN_REGS flag is set, this function will be called
73          * to decide, whether a compound value should be returned in registers.
74          * This function must return the number of used registers and fill in the modes
75          * of the registers to use. Up to MAX_REGISTER_RET_VAL registers can be used.
76          */
77         int (*ret_compound_in_regs)(ir_type *compound_tp, ir_mode **modes);
78 } lower_params_t;
79
80 /**
81  * Lower calls with compound parameter and return types.
82  * This function does the following transformations:
83  *
84  * If LF_COMPOUND_PARAM is set:
85  *
86  * - Copy compound parameters to a new location on the callers
87  *   stack and transmit the address of this new location
88  *
89  * If LF_COMPOUND_RETURN is set:
90  *
91  * - Adds a new (hidden) pointer parameter for
92  *   any return compound type. The return type is replaced by void
93  *   or if LOWERING_FLAGS_RETURN_HIDDEN is set by the address.
94  *
95  * - Use of the hidden parameters in the function code.
96  *
97  * - Change all calls to functions with compound return
98  *   by providing space for the hidden parameter on the callers
99  *   stack.
100  *
101  * - Replace a possible block copy after the function call.
102  *
103  * General:
104  *
105  * - Changes the types of methods and calls to the lowered ones
106  *
107  * - lower all method types of existing entities
108  *
109  * In pseudo-code, the following transformation is done:
110  *
111    @code
112    struct x ret = func(a, b);
113    @endcode
114  *
115  * is translated into
116    @code
117    struct x ret;
118    func(&ret, a, b);
119    @endcode
120  *
121  * If the function returns only one possible result, the copy-on-return
122  * optimization is done, ie.
123    @code
124    struct x func(a) {
125      struct x ret;
126      ret.a = a;
127      return ret;
128    }
129    @endcode
130  *
131  * is transformed into
132  *
133    @code
134    void func(struct x *ret, a) {
135      ret->a = a;
136    }
137    @endcode
138  *
139  * @param params  A structure containing the control parameter for this
140  *                transformation.
141  *
142  * During the transformation, pointer types must be created or reused.
143  * The caller can provide params->find_pointer_type for this task to
144  * reduce the number of created pointer types.
145  * If params->find_pointer_type is NULL, new pointer types
146  * are always created automatically.
147  */
148 FIRM_API void lower_calls_with_compounds(const lower_params_t *params);
149
150 /**
151  * Lower CopyB nodes of size smaller that max_size into Loads/Stores
152  */
153 FIRM_API void lower_CopyB(ir_graph *irg, unsigned max_size,
154                           unsigned native_mode_bytes);
155
156 /**
157  * Lowers all Switches (Cond nodes with non-boolean mode) depending on spare_size.
158  * They will either remain the same or be converted into if-cascades.
159  *
160  * @param irg        The ir graph to be lowered.
161  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
162  *                   (Default in edgfe: 128)
163  */
164 FIRM_API void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned spare_size);
165
166 /**
167  * Creates an ir_graph pass for lower_switch().
168  *
169  * @param name       the name of this pass or NULL
170  * @param spare_size Allowed spare size for table switches in machine words.
171  *                   (Default in edgfe: 128)
172  *
173  * @return  the newly created ir_graph pass
174  */
175 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_switch_pass(const char *name,
176                                             unsigned spare_size);
177
178 /**
179  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
180  *
181  * @param method   the method type of the emulation function entity
182  * @param op       the emulated ir_op
183  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
184  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
185  * @param context  the context parameter
186  */
187 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
188                                           const ir_mode *imode,
189                                           const ir_mode *omode, void *context);
190
191 /**
192  * The lowering parameter description.
193  */
194 typedef struct lwrdw_param_t {
195         unsigned              little_endian : 1; /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
196         unsigned              doubleword_size;   /**< bitsize of the doubleword mode */
197         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;  /**< callback that creates the intrinsic entity */
198         void                 *ctx;               /**< context parameter for the creator function */
199 } lwrdw_param_t;
200
201 /**
202  * Lower all double word operations.
203  *
204  * @param param  parameter for lowering
205  */
206 FIRM_API void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
207
208 /**
209  * Default implementation. Context is unused.
210  */
211 FIRM_API ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
212                                              const ir_mode *imode,
213                                              const ir_mode *omode,
214                                              void *context);
215
216 /**
217  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
218  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
219  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
220  *
221  * @param irg               the graph to lower
222  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
223  *                          constructs
224  *
225  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
226  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
227  */
228 FIRM_API void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg, int lower_bitfields);
229
230 /**
231  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
232  *
233  * @param name              the name of this pass or NULL
234  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
235  *                          constructs
236  *
237  * @return  the newly created ir_graph pass
238  */
239 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name,
240                                                      int lower_bitfields);
241
242 /**
243  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
244  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
245  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
246  * Lowers all graphs.
247  *
248  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
249  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
250  */
251 FIRM_API void lower_highlevel(int lower_bitfields);
252
253 /**
254  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
255  */
256 FIRM_API void lower_const_code(void);
257
258 /**
259  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
260  *
261  * @param name     the name of this pass or NULL
262  *
263  * @return  the newly created ir_prog pass
264  */
265 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
266
267 typedef struct lower_mode_b_config_t {
268         /* mode that is used to transport 0/1 values */
269         ir_mode *lowered_mode;
270         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
271         ir_mode *lowered_set_mode;
272         /* whether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
273         int lower_direct_cmp;
274 } lower_mode_b_config_t;
275
276 /**
277  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
278  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
279  * inputs are Cond and Psi nodes.
280  *
281  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
282  *
283  * @param irg      the firm graph to lower
284  * @param config   configuration for mode_b lowerer
285  */
286 FIRM_API void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg,
287                               const lower_mode_b_config_t *config);
288
289 /**
290  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
291  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
292  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
293  *
294  * @param mux  The mux node that may be lowered.
295  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
296  */
297 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
298
299 /**
300  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
301  * given, to select the mux nodes to lower.
302  *
303  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
304  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
305  *                 to lower all mux nodes.
306  */
307 FIRM_API void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
308
309 /**
310  * Creates an ir_graph pass for lower_mux().
311  *
312  * @param name     the name of this pass or NULL
313  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
314  *                 to lower all mux nodes.
315  *
316  * @return  the newly created ir_graph pass
317  */
318 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_mux_pass(const char *name,
319                                          lower_mux_callback *cb_func);
320
321 /**
322  * An intrinsic mapper function.
323  *
324  * @param node   the IR-node that will be mapped
325  * @param ctx    a context
326  *
327  * @return  non-zero if the call was mapped
328  */
329 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
330
331 enum ikind {
332         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
333         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
334 };
335
336 /**
337  * An intrinsic call record.
338  */
339 typedef struct i_call_record {
340         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
341         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
342         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
343         void          *ctx;       /**< mapper context */
344         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
345 } i_call_record;
346
347 /**
348  * An intrinsic instruction record.
349  */
350 typedef struct i_instr_record {
351         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
352         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
353         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
354         void          *ctx;       /**< mapper context */
355         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
356 } i_instr_record;
357
358 /**
359  * An intrinsic record.
360  */
361 typedef union i_record {
362         i_call_record  i_call;
363         i_instr_record i_instr;
364 } i_record;
365
366 /**
367  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
368  *
369  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
370  * which is responsible for rebuilding the graph.
371  *
372  * current_ir_graph is always set.
373  *
374  * @param list             an array of intrinsic map records
375  * @param length           the length of the array
376  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
377  *
378  * @return number of found intrinsics.
379  */
380 FIRM_API unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length,
381                                    int part_block_used);
382
383 /**
384  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
385  *
386  * @param name             the name of this pass or NULL
387  * @param list             an array of intrinsic map records
388  * @param length           the length of the array
389  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
390  */
391 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(const char *name, i_record *list,
392                                                int length, int part_block_used);
393
394 /**
395  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
396  * Replaces the call by a Abs node.
397  *
398  * @return always 1
399  */
400 FIRM_API int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
401
402 /**
403  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
404  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
405  *
406  * @return always 1
407  */
408 FIRM_API int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
409
410 /**
411  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
412  *
413  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
414  */
415 FIRM_API int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
416
417 /**
418  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
419  *
420  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
421  */
422 FIRM_API int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
423
424 /**
425  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
426  *
427  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
428  */
429 FIRM_API int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
430
431 /**
432  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
433  *
434  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
435  */
436 FIRM_API int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
437
438 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
439 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
440
441 /**
442  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
443  *
444  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
445  */
446 FIRM_API int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
447
448 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
449 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
450
451 /**
452  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
453  *
454  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
455  */
456 FIRM_API int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
457
458 /**
459  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
460  *
461  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
462  */
463 FIRM_API int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
464
465 /**
466  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
467  *
468  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
469  */
470 FIRM_API int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
471
472 /**
473  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
474  *
475  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
476  */
477 FIRM_API int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
478
479 /**
480  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
481  *
482  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
483  */
484 FIRM_API int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
485
486 /**
487  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
488  *
489  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
490  */
491 FIRM_API int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
492
493 /**
494  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
495  *
496  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
497  */
498 FIRM_API int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
499
500 /**
501  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
502  *
503  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
504  */
505 FIRM_API int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
506
507 /**
508  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
509  *
510  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
511  */
512 FIRM_API int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
513
514 /**
515  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
516  *
517  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
518  */
519 FIRM_API int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
520
521 /**
522  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
523  *
524  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
525  */
526 FIRM_API int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
527
528 /**
529  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
530  *
531  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
532  */
533 FIRM_API int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
534
535 /**
536  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
537  *
538  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
539  */
540 FIRM_API int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
541
542 /**
543  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
544  *
545  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
546  */
547 FIRM_API int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
548
549 /**
550  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
551  *
552  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
553  */
554 FIRM_API int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
555
556 /**
557  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
558  *
559  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
560  */
561 FIRM_API int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
562
563 /**
564  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
565  *
566  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
567  */
568 FIRM_API int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
569
570 /**
571  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
572  *
573  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
574  */
575 FIRM_API int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
576
577 /**
578  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
579  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
580  *
581  * @return always 1
582  */
583 FIRM_API int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
584
585 /**
586  * A runtime routine description.
587  */
588 typedef struct runtime_rt {
589         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
590         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
591         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
592         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
593         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
594         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
595         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
596         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
597 } runtime_rt;
598
599 /**
600  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
601  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
602  * rt(arg_0, ..., arg_n).
603  *
604  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
605  * modes of rt's argument.
606  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
607  * it gets a NoMem.
608  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
609  *
610  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
611  *
612  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
613  *
614  * Some examples:
615  *
616  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
617    @code
618   runtime_rt rt_Div = {
619     ent("int rt_Div(int, int)"),
620     mode_T,
621     mode_Is,
622     pn_Div_M,
623     pn_Div_X_regular,
624     pn_Div_X_except,
625     pn_Div_M,
626     pn_Div_res
627   };
628   i_instr_record map_Div = {
629     INTRINSIC_INSTR,
630     op_Div,
631     i_mapper_RuntimeCall,
632     &rt_Div,
633     NULL
634   };
635   @endcode
636  *
637  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
638   @code
639   runtime_rt rt_Float2Double = {
640     ent("double rt_Float2Div(float)"),
641     get_type_mode("double"),
642     NULL,
643     -1,
644     -1,
645     -1,
646     -1,
647     -1
648   };
649   i_instr_record map_Float2Double = {
650     INTRINSIC_INSTR,
651     op_Conv,
652     i_mapper_RuntimeCall,
653     &rt_Float2Double,
654     NULL
655   };
656   @endcode
657  */
658 FIRM_API int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
659
660 #include "end.h"
661
662 #endif