invoke switch lowerer in target specific lowering pass
[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  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
168  *
169  * @param method   the method type of the emulation function entity
170  * @param op       the emulated ir_op
171  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
172  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
173  * @param context  the context parameter
174  */
175 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
176                                           const ir_mode *imode,
177                                           const ir_mode *omode, void *context);
178
179 /**
180  * The lowering parameter description.
181  */
182 typedef struct lwrdw_param_t {
183         unsigned              little_endian : 1; /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
184         unsigned              doubleword_size;   /**< bitsize of the doubleword mode */
185         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;  /**< callback that creates the intrinsic entity */
186         void                 *ctx;               /**< context parameter for the creator function */
187 } lwrdw_param_t;
188
189 /**
190  * Lower all double word operations.
191  *
192  * @param param  parameter for lowering
193  */
194 FIRM_API void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
195
196 /**
197  * Default implementation. Context is unused.
198  */
199 FIRM_API ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
200                                              const ir_mode *imode,
201                                              const ir_mode *omode,
202                                              void *context);
203
204 /**
205  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
206  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
207  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
208  *
209  * @param irg               the graph to lower
210  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
211  *                          constructs
212  *
213  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
214  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
215  */
216 FIRM_API void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg, int lower_bitfields);
217
218 /**
219  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
220  *
221  * @param name              the name of this pass or NULL
222  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
223  *                          constructs
224  *
225  * @return  the newly created ir_graph pass
226  */
227 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name,
228                                                      int lower_bitfields);
229
230 /**
231  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
232  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
233  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
234  * Lowers all graphs.
235  *
236  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
237  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
238  */
239 FIRM_API void lower_highlevel(int lower_bitfields);
240
241 /**
242  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
243  */
244 FIRM_API void lower_const_code(void);
245
246 /**
247  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
248  *
249  * @param name     the name of this pass or NULL
250  *
251  * @return  the newly created ir_prog pass
252  */
253 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
254
255 typedef struct lower_mode_b_config_t {
256         /* mode that is used to transport 0/1 values */
257         ir_mode *lowered_mode;
258         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
259         ir_mode *lowered_set_mode;
260         /* whether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
261         int lower_direct_cmp;
262 } lower_mode_b_config_t;
263
264 /**
265  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
266  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
267  * inputs are Cond and Psi nodes.
268  *
269  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
270  *
271  * @param irg      the firm graph to lower
272  * @param config   configuration for mode_b lowerer
273  */
274 FIRM_API void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg,
275                               const lower_mode_b_config_t *config);
276
277 /**
278  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
279  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
280  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
281  *
282  * @param mux  The mux node that may be lowered.
283  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
284  */
285 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
286
287 /**
288  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
289  * given, to select the mux nodes to lower.
290  *
291  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
292  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
293  *                 to lower all mux nodes.
294  */
295 FIRM_API void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
296
297 /**
298  * Creates an ir_graph pass for lower_mux().
299  *
300  * @param name     the name of this pass or NULL
301  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
302  *                 to lower all mux nodes.
303  *
304  * @return  the newly created ir_graph pass
305  */
306 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_mux_pass(const char *name,
307                                          lower_mux_callback *cb_func);
308
309 /**
310  * An intrinsic mapper function.
311  *
312  * @param node   the IR-node that will be mapped
313  * @param ctx    a context
314  *
315  * @return  non-zero if the call was mapped
316  */
317 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
318
319 enum ikind {
320         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
321         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
322 };
323
324 /**
325  * An intrinsic call record.
326  */
327 typedef struct i_call_record {
328         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
329         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
330         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
331         void          *ctx;       /**< mapper context */
332         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
333 } i_call_record;
334
335 /**
336  * An intrinsic instruction record.
337  */
338 typedef struct i_instr_record {
339         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
340         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
341         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
342         void          *ctx;       /**< mapper context */
343         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
344 } i_instr_record;
345
346 /**
347  * An intrinsic record.
348  */
349 typedef union i_record {
350         i_call_record  i_call;
351         i_instr_record i_instr;
352 } i_record;
353
354 /**
355  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
356  *
357  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
358  * which is responsible for rebuilding the graph.
359  *
360  * current_ir_graph is always set.
361  *
362  * @param list             an array of intrinsic map records
363  * @param length           the length of the array
364  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
365  *
366  * @return number of found intrinsics.
367  */
368 FIRM_API unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length,
369                                    int part_block_used);
370
371 /**
372  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
373  *
374  * @param name             the name of this pass or NULL
375  * @param list             an array of intrinsic map records
376  * @param length           the length of the array
377  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
378  */
379 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(const char *name, i_record *list,
380                                                int length, int part_block_used);
381
382 /**
383  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
384  * Replaces the call by a Abs node.
385  *
386  * @return always 1
387  */
388 FIRM_API int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
389
390 /**
391  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
392  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
393  *
394  * @return always 1
395  */
396 FIRM_API int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
397
398 /**
399  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
400  *
401  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
402  */
403 FIRM_API int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
404
405 /**
406  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
407  *
408  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
409  */
410 FIRM_API int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
411
412 /**
413  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
414  *
415  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
416  */
417 FIRM_API int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
418
419 /**
420  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
421  *
422  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
423  */
424 FIRM_API int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
425
426 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
427 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
428
429 /**
430  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
431  *
432  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
433  */
434 FIRM_API int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
435
436 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
437 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
438
439 /**
440  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
441  *
442  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
443  */
444 FIRM_API int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
445
446 /**
447  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
448  *
449  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
450  */
451 FIRM_API int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
452
453 /**
454  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
455  *
456  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
457  */
458 FIRM_API int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
459
460 /**
461  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
462  *
463  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
464  */
465 FIRM_API int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
466
467 /**
468  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
469  *
470  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
471  */
472 FIRM_API int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
473
474 /**
475  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
476  *
477  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
478  */
479 FIRM_API int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
480
481 /**
482  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
483  *
484  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
485  */
486 FIRM_API int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
487
488 /**
489  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
490  *
491  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
492  */
493 FIRM_API int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
494
495 /**
496  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
497  *
498  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
499  */
500 FIRM_API int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
501
502 /**
503  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
504  *
505  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
506  */
507 FIRM_API int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
508
509 /**
510  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
511  *
512  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
513  */
514 FIRM_API int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
515
516 /**
517  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
518  *
519  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
520  */
521 FIRM_API int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
522
523 /**
524  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
525  *
526  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
527  */
528 FIRM_API int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
529
530 /**
531  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
532  *
533  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
534  */
535 FIRM_API int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
536
537 /**
538  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
539  *
540  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
541  */
542 FIRM_API int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
543
544 /**
545  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
546  *
547  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
548  */
549 FIRM_API int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
550
551 /**
552  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
553  *
554  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
555  */
556 FIRM_API int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
557
558 /**
559  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
560  *
561  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
562  */
563 FIRM_API int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
564
565 /**
566  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
567  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
568  *
569  * @return always 1
570  */
571 FIRM_API int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
572
573 /**
574  * A runtime routine description.
575  */
576 typedef struct runtime_rt {
577         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
578         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
579         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
580         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
581         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
582         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
583         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
584         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
585 } runtime_rt;
586
587 /**
588  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
589  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
590  * rt(arg_0, ..., arg_n).
591  *
592  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
593  * modes of rt's argument.
594  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
595  * it gets a NoMem.
596  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
597  *
598  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
599  *
600  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
601  *
602  * Some examples:
603  *
604  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
605    @code
606   runtime_rt rt_Div = {
607     ent("int rt_Div(int, int)"),
608     mode_T,
609     mode_Is,
610     pn_Div_M,
611     pn_Div_X_regular,
612     pn_Div_X_except,
613     pn_Div_M,
614     pn_Div_res
615   };
616   i_instr_record map_Div = {
617     INTRINSIC_INSTR,
618     op_Div,
619     i_mapper_RuntimeCall,
620     &rt_Div,
621     NULL
622   };
623   @endcode
624  *
625  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
626   @code
627   runtime_rt rt_Float2Double = {
628     ent("double rt_Float2Div(float)"),
629     get_type_mode("double"),
630     NULL,
631     -1,
632     -1,
633     -1,
634     -1,
635     -1
636   };
637   i_instr_record map_Float2Double = {
638     INTRINSIC_INSTR,
639     op_Conv,
640     i_mapper_RuntimeCall,
641     &rt_Float2Double,
642     NULL
643   };
644   @endcode
645  */
646 FIRM_API int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
647
648 #include "end.h"
649
650 #endif