extend switch lowerer to produce the out-of-bounds check in firm-IR if necessary
[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  * @param allow_out_of_bounds   backend can handle out-of-bounds values
164  *                              (values bigger than minimum and maximum proj
165  *                               number)
166  */
167 FIRM_API void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned spare_size,
168                            int allow_out_of_bounds);
169
170 /**
171  * A callback type for creating an intrinsic entity for a given opcode.
172  *
173  * @param method   the method type of the emulation function entity
174  * @param op       the emulated ir_op
175  * @param imode    the input mode of the emulated opcode
176  * @param omode    the output mode of the emulated opcode
177  * @param context  the context parameter
178  */
179 typedef ir_entity *(create_intrinsic_fkt)(ir_type *method, const ir_op *op,
180                                           const ir_mode *imode,
181                                           const ir_mode *omode, void *context);
182
183 /**
184  * The lowering parameter description.
185  */
186 typedef struct lwrdw_param_t {
187         unsigned              little_endian : 1; /**< if true should be lowered for little endian, else big endian */
188         unsigned              doubleword_size;   /**< bitsize of the doubleword mode */
189         create_intrinsic_fkt *create_intrinsic;  /**< callback that creates the intrinsic entity */
190         void                 *ctx;               /**< context parameter for the creator function */
191 } lwrdw_param_t;
192
193 /**
194  * Lower all double word operations.
195  *
196  * @param param  parameter for lowering
197  */
198 FIRM_API void lower_dw_ops(const lwrdw_param_t *param);
199
200 /**
201  * Default implementation. Context is unused.
202  */
203 FIRM_API ir_entity *def_create_intrinsic_fkt(ir_type *method, const ir_op *op,
204                                              const ir_mode *imode,
205                                              const ir_mode *omode,
206                                              void *context);
207
208 /**
209  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
210  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
211  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
212  *
213  * @param irg               the graph to lower
214  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
215  *                          constructs
216  *
217  * @note: There is NO lowering ob objects oriented types. This is highly compiler
218  *        and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
219  */
220 FIRM_API void lower_highlevel_graph(ir_graph *irg, int lower_bitfields);
221
222 /**
223  * Creates an ir_graph pass for lower_highlevel_graph().
224  *
225  * @param name              the name of this pass or NULL
226  * @param lower_bitfields   the graph contains old-style bitfield
227  *                          constructs
228  *
229  * @return  the newly created ir_graph pass
230  */
231 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_highlevel_graph_pass(const char *name,
232                                                      int lower_bitfields);
233
234 /**
235  * Replaces SymConsts by a real constant if possible.
236  * Replace Sel nodes by address computation.  Also resolves array access.
237  * Handle bit fields by added And/Or calculations.
238  * Lowers all graphs.
239  *
240  * @note There is NO lowering of objects oriented types. This is highly compiler
241  *       and ABI specific and should be placed directly in the compiler.
242  */
243 FIRM_API void lower_highlevel(int lower_bitfields);
244
245 /**
246  * does the same as lower_highlevel for all nodes on the const code irg
247  */
248 FIRM_API void lower_const_code(void);
249
250 /**
251  * Creates an ir_prog pass for lower_const_code().
252  *
253  * @param name     the name of this pass or NULL
254  *
255  * @return  the newly created ir_prog pass
256  */
257 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_const_code_pass(const char *name);
258
259 typedef struct lower_mode_b_config_t {
260         /* mode that is used to transport 0/1 values */
261         ir_mode *lowered_mode;
262         /* preferred mode for the "set" operations (a psi that produces a 0 or 1) */
263         ir_mode *lowered_set_mode;
264         /* whether direct Cond -> Cmps should also be lowered */
265         int lower_direct_cmp;
266 } lower_mode_b_config_t;
267
268 /**
269  * Lowers mode_b operations to integer arithmetic. After the lowering the only
270  * operations with mode_b are the Projs of Cmps; the only nodes with mode_b
271  * inputs are Cond and Psi nodes.
272  *
273  * Example: Psi(a < 0, 1, 0) => a >> 31
274  *
275  * @param irg      the firm graph to lower
276  * @param config   configuration for mode_b lowerer
277  */
278 FIRM_API void ir_lower_mode_b(ir_graph *irg,
279                               const lower_mode_b_config_t *config);
280
281 /**
282  * Used as callback, whenever a lowerable mux is found. The return value
283  * indicates, whether the mux should be lowered. This may be used, to lower
284  * floating point muxes, while keeping mux nodes for integers, for example.
285  *
286  * @param mux  The mux node that may be lowered.
287  * @return     A non-zero value indicates that the mux should be lowered.
288  */
289 typedef int lower_mux_callback(ir_node* mux);
290
291 /**
292  * Lowers all mux nodes in the given graph. A callback function may be
293  * given, to select the mux nodes to lower.
294  *
295  * @param irg      The graph to lower mux nodes in.
296  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
297  *                 to lower all mux nodes.
298  */
299 FIRM_API void lower_mux(ir_graph *irg, lower_mux_callback *cb_func);
300
301 /**
302  * Creates an ir_graph pass for lower_mux().
303  *
304  * @param name     the name of this pass or NULL
305  * @param cb_func  The callback function for mux selection. Can be NULL,
306  *                 to lower all mux nodes.
307  *
308  * @return  the newly created ir_graph pass
309  */
310 FIRM_API ir_graph_pass_t *lower_mux_pass(const char *name,
311                                          lower_mux_callback *cb_func);
312
313 /**
314  * An intrinsic mapper function.
315  *
316  * @param node   the IR-node that will be mapped
317  * @param ctx    a context
318  *
319  * @return  non-zero if the call was mapped
320  */
321 typedef int (*i_mapper_func)(ir_node *node, void *ctx);
322
323 enum ikind {
324         INTRINSIC_CALL  = 0,  /**< the record represents an intrinsic call */
325         INTRINSIC_INSTR       /**< the record represents an intrinsic instruction */
326 };
327
328 /**
329  * An intrinsic call record.
330  */
331 typedef struct i_call_record {
332         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_CALL */
333         ir_entity     *i_ent;     /**< the entity representing an intrinsic call */
334         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
335         void          *ctx;       /**< mapper context */
336         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
337 } i_call_record;
338
339 /**
340  * An intrinsic instruction record.
341  */
342 typedef struct i_instr_record {
343         enum ikind    kind;       /**< must be INTRINSIC_INSTR */
344         ir_op         *op;        /**< the opcode that must be mapped. */
345         i_mapper_func i_mapper;   /**< the mapper function to call */
346         void          *ctx;       /**< mapper context */
347         void          *link;      /**< used in the construction algorithm, must be NULL */
348 } i_instr_record;
349
350 /**
351  * An intrinsic record.
352  */
353 typedef union i_record {
354         i_call_record  i_call;
355         i_instr_record i_instr;
356 } i_record;
357
358 /**
359  * Go through all graphs and map calls to intrinsic functions and instructions.
360  *
361  * Every call or instruction is reported to its mapper function,
362  * which is responsible for rebuilding the graph.
363  *
364  * current_ir_graph is always set.
365  *
366  * @param list             an array of intrinsic map records
367  * @param length           the length of the array
368  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
369  *
370  * @return number of found intrinsics.
371  */
372 FIRM_API unsigned lower_intrinsics(i_record *list, int length,
373                                    int part_block_used);
374
375 /**
376  * Creates an irprog pass for lower_intrinsics.
377  *
378  * @param name             the name of this pass or NULL
379  * @param list             an array of intrinsic map records
380  * @param length           the length of the array
381  * @param part_block_used  set to true if part_block() must be using during lowering
382  */
383 FIRM_API ir_prog_pass_t *lower_intrinsics_pass(const char *name, i_record *list,
384                                                int length, int part_block_used);
385
386 /**
387  * A mapper for the integer/float absolute value: type abs(type v).
388  * Replaces the call by a Abs node.
389  *
390  * @return always 1
391  */
392 FIRM_API int i_mapper_abs(ir_node *call, void *ctx);
393
394 /**
395  * A mapper for the integer byte swap value: type bswap(type v).
396  * Replaces the call by a builtin[ir_bk_bswap] node.
397  *
398  * @return always 1
399  */
400 FIRM_API int i_mapper_bswap(ir_node *call, void *ctx);
401
402 /**
403  * A mapper for the floating point sqrt(v): floattype sqrt(floattype v);
404  *
405  * @return 1 if the sqrt call was removed, 0 else.
406  */
407 FIRM_API int i_mapper_sqrt(ir_node *call, void *ctx);
408
409 /**
410  * A mapper for the floating point cbrt(v): floattype sqrt(floattype v);
411  *
412  * @return 1 if the cbrt call was removed, 0 else.
413  */
414 FIRM_API int i_mapper_cbrt(ir_node *call, void *ctx);
415
416 /**
417  * A mapper for the floating point pow(a, b): floattype pow(floattype a, floattype b);
418  *
419  * @return 1 if the pow call was removed, 0 else.
420  */
421 FIRM_API int i_mapper_pow(ir_node *call, void *ctx);
422
423 /**
424  * A mapper for the floating point exp(a): floattype exp(floattype a);
425  *
426  * @return 1 if the exp call was removed, 0 else.
427  */
428 FIRM_API int i_mapper_exp(ir_node *call, void *ctx);
429
430 #define i_mapper_exp2   i_mapper_exp
431 #define i_mapper_exp10  i_mapper_exp
432
433 /**
434  * A mapper for the floating point log(a): floattype log(floattype a);
435  *
436  * @return 1 if the log call was removed, 0 else.
437  */
438 FIRM_API int i_mapper_log(ir_node *call, void *ctx);
439
440 #define i_mapper_log2   i_mapper_log
441 #define i_mapper_log10  i_mapper_log
442
443 /**
444  * A mapper for the floating point sin(a): floattype sin(floattype a);
445  *
446  * @return 1 if the sin call was removed, 0 else.
447  */
448 FIRM_API int i_mapper_sin(ir_node *call, void *ctx);
449
450 /**
451  * A mapper for the floating point sin(a): floattype cos(floattype a);
452  *
453  * @return 1 if the cos call was removed, 0 else.
454  */
455 FIRM_API int i_mapper_cos(ir_node *call, void *ctx);
456
457 /**
458  * A mapper for the floating point tan(a): floattype tan(floattype a);
459  *
460  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
461  */
462 FIRM_API int i_mapper_tan(ir_node *call, void *ctx);
463
464 /**
465  * A mapper for the floating point asin(a): floattype asin(floattype a);
466  *
467  * @return 1 if the asin call was removed, 0 else.
468  */
469 FIRM_API int i_mapper_asin(ir_node *call, void *ctx);
470
471 /**
472  * A mapper for the floating point acos(a): floattype acos(floattype a);
473  *
474  * @return 1 if the tan call was removed, 0 else.
475  */
476 FIRM_API int i_mapper_acos(ir_node *call, void *ctx);
477
478 /**
479  * A mapper for the floating point atan(a): floattype atan(floattype a);
480  *
481  * @return 1 if the atan call was removed, 0 else.
482  */
483 FIRM_API int i_mapper_atan(ir_node *call, void *ctx);
484
485 /**
486  * A mapper for the floating point sinh(a): floattype sinh(floattype a);
487  *
488  * @return 1 if the sinh call was removed, 0 else.
489  */
490 FIRM_API int i_mapper_sinh(ir_node *call, void *ctx);
491
492 /**
493  * A mapper for the floating point cosh(a): floattype cosh(floattype a);
494  *
495  * @return 1 if the cosh call was removed, 0 else.
496  */
497 FIRM_API int i_mapper_cosh(ir_node *call, void *ctx);
498
499 /**
500  * A mapper for the floating point tanh(a): floattype tanh(floattype a);
501  *
502  * @return 1 if the tanh call was removed, 0 else.
503  */
504 FIRM_API int i_mapper_tanh(ir_node *call, void *ctx);
505
506 /**
507  * A mapper for the strcmp-Function: inttype strcmp(char pointer a, char pointer b);
508  *
509  * @return 1 if the strcmp call was removed, 0 else.
510  */
511 FIRM_API int i_mapper_strcmp(ir_node *call, void *ctx);
512
513 /**
514  * A mapper for the strncmp-Function: inttype strncmp(char pointer a, char pointer b, inttype len);
515  *
516  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
517  */
518 FIRM_API int i_mapper_strncmp(ir_node *call, void *ctx);
519
520 /**
521  * A mapper for the strcpy-Function: char pointer strcpy(char pointer a, char pointer b);
522  *
523  * @return 1 if the strcpy call was removed, 0 else.
524  */
525 FIRM_API int i_mapper_strcpy(ir_node *call, void *ctx);
526
527 /**
528  * A mapper for the strlen-Function: inttype strlen(char pointer a);
529  *
530  * @return 1 if the strlen call was removed, 0 else.
531  */
532 FIRM_API int i_mapper_strlen(ir_node *call, void *ctx);
533
534 /**
535  * A mapper for the memcpy-Function: void pointer memcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
536  *
537  * @return 1 if the memcpy call was removed, 0 else.
538  */
539 FIRM_API int i_mapper_memcpy(ir_node *call, void *ctx);
540
541 /**
542  * A mapper for the mempcpy-Function: void pointer mempcpy(void pointer d, void pointer s, inttype c);
543  *
544  * @return 1 if the mempcpy call was removed, 0 else.
545  */
546 FIRM_API int i_mapper_mempcpy(ir_node *call, void *ctx);
547
548 /**
549  * A mapper for the memmove-Function: void pointer memmove(void pointer d, void pointer s, inttype c);
550  *
551  * @return 1 if the memmove call was removed, 0 else.
552  */
553 FIRM_API int i_mapper_memmove(ir_node *call, void *ctx);
554
555 /**
556  * A mapper for the memset-Function: void pointer memset(void pointer d, inttype C, inttype len);
557  *
558  * @return 1 if the memset call was removed, 0 else.
559  */
560 FIRM_API int i_mapper_memset(ir_node *call, void *ctx);
561
562 /**
563  * A mapper for the strncmp-Function: inttype memcmp(void pointer a, void pointer b, inttype len);
564  *
565  * @return 1 if the strncmp call was removed, 0 else.
566  */
567 FIRM_API int i_mapper_memcmp(ir_node *call, void *ctx);
568
569 /**
570  * A mapper for the alloca() function: pointer alloca(inttype size)
571  * Replaces the call by a Alloca(stack_alloc) node.
572  *
573  * @return always 1
574  */
575 FIRM_API int i_mapper_alloca(ir_node *call, void *ctx);
576
577 /**
578  * A runtime routine description.
579  */
580 typedef struct runtime_rt {
581         ir_entity *ent;            /**< The entity representing the runtime routine. */
582         ir_mode   *mode;           /**< The operation mode of the mapped instruction. */
583         ir_mode   *res_mode;       /**< The result mode of the mapped instruction or NULL. */
584         long      mem_proj_nr;     /**< if >= 0, create a memory ProjM() */
585         long      regular_proj_nr; /**< if >= 0, create a regular ProjX() */
586         long      exc_proj_nr;     /**< if >= 0, create a exception ProjX() */
587         long      exc_mem_proj_nr; /**< if >= 0, create a exception memory ProjM() */
588         long      res_proj_nr;     /**< if >= 0, first result projection number */
589 } runtime_rt;
590
591 /**
592  * A mapper for mapping unsupported instructions to runtime calls.
593  * Maps a op(arg_0, ..., arg_n) into a call to a runtime function
594  * rt(arg_0, ..., arg_n).
595  *
596  * The mapping is only done, if the modes of all arguments matches the
597  * modes of rt's argument.
598  * Further, if op has a memory input, the generated Call uses it, else
599  * it gets a NoMem.
600  * The pinned state of the Call will be set to the pinned state of op.
601  *
602  * Note that i_mapper_RuntimeCall() must be used with a i_instr_record.
603  *
604  * @return 1 if an op was mapped, 0 else
605  *
606  * Some examples:
607  *
608  * - Maps signed Div nodes to calls to rt_Div():
609    @code
610   runtime_rt rt_Div = {
611     ent("int rt_Div(int, int)"),
612     mode_T,
613     mode_Is,
614     pn_Div_M,
615     pn_Div_X_regular,
616     pn_Div_X_except,
617     pn_Div_M,
618     pn_Div_res
619   };
620   i_instr_record map_Div = {
621     INTRINSIC_INSTR,
622     op_Div,
623     i_mapper_RuntimeCall,
624     &rt_Div,
625     NULL
626   };
627   @endcode
628  *
629  * - Maps ConvD(F) to calls to rt_Float2Div():
630   @code
631   runtime_rt rt_Float2Double = {
632     ent("double rt_Float2Div(float)"),
633     get_type_mode("double"),
634     NULL,
635     -1,
636     -1,
637     -1,
638     -1,
639     -1
640   };
641   i_instr_record map_Float2Double = {
642     INTRINSIC_INSTR,
643     op_Conv,
644     i_mapper_RuntimeCall,
645     &rt_Float2Double,
646     NULL
647   };
648   @endcode
649  */
650 FIRM_API int i_mapper_RuntimeCall(ir_node *node, runtime_rt *rt);
651
652 #include "end.h"
653
654 #endif