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