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