nsz Git - libfirm/blob - ir/be/amd64/bearch_amd64.c

   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    The main amd64 backend driver file.
  23  */
  24 #include "config.h"
  25
  26 #include "irgwalk.h"
  27 #include "irprog.h"
  28 #include "irprintf.h"
  29 #include "ircons.h"
  30 #include "irgmod.h"
  31 #include "irdump.h"
  32 #include "lower_calls.h"
  33
  34 #include "bitset.h"
  35 #include "debug.h"
  36
  37 #include "be.h"
  38 #include "bearch.h"
  39 #include "benode.h"
  40 #include "belower.h"
  41 #include "besched.h"
  42 #include "beabi.h"
  43 #include "bemodule.h"
  44 #include "begnuas.h"
  45 #include "belistsched.h"
  46 #include "beflags.h"
  47 #include "bespillslots.h"
  48 #include "bespillutil.h"
  49 #include "bestack.h"
  50
  51 #include "bearch_amd64_t.h"
  52
  53 #include "amd64_new_nodes.h"
  54 #include "gen_amd64_regalloc_if.h"
  55 #include "amd64_transform.h"
  56 #include "amd64_emitter.h"
  57
  58 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
  59
  60 static arch_irn_class_t amd64_classify(const ir_node *irn)
  61 {
  62         (void) irn;
  63         return arch_irn_class_none;
  64 }
  65
  66 static ir_entity *amd64_get_frame_entity(const ir_node *node)
  67 {
  68         if (is_amd64_FrameAddr(node)) {
  69                 const amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr_const(node);
  70                 return attr->entity;
  71
  72         } else if (is_amd64_Store(node)) {
  73                 const amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr_const(node);
  74                 return attr->entity;
  75
  76         } else if (is_amd64_Load(node)) {
  77                 const amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr_const(node);
  78                 return attr->entity;
  79         }
  80
  81         (void) node;
  82         /* TODO: return the ir_entity assigned to the frame */
  83         return NULL;
  84 }
  85
  86 /**
  87  * This function is called by the generic backend to correct offsets for
  88  * nodes accessing the stack.
  89  */
  90 static void amd64_set_frame_offset(ir_node *irn, int offset)
  91 {
  92         if (is_amd64_FrameAddr(irn)) {
  93                 amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr(irn);
  94                 attr->fp_offset += offset;
  95
  96         } else if (is_amd64_Store(irn)) {
  97                 amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr(irn);
  98                 attr->fp_offset += offset;
  99
 100         } else if (is_amd64_Load(irn)) {
 101                 amd64_SymConst_attr_t *attr = get_amd64_SymConst_attr(irn);
 102                 attr->fp_offset += offset;
 103
 104         }
 105 }
 106
 107 static int amd64_get_sp_bias(const ir_node *irn)
 108 {
 109         (void) irn;
 110         return 0;
 111 }
 112
 113 /* fill register allocator interface */
 114
 115 static const arch_irn_ops_t amd64_irn_ops = {
 116         amd64_classify,
 117         amd64_get_frame_entity,
 118         amd64_set_frame_offset,
 119         amd64_get_sp_bias,
 120         NULL,    /* get_inverse             */
 121         NULL,    /* get_op_estimated_cost   */
 122         NULL,    /* possible_memory_operand */
 123         NULL,    /* perform_memory_operand  */
 124 };
 125
 126
 127
 128 /**
 129  * Transforms the standard firm graph into
 130  * a amd64 firm graph
 131  */
 132 static void amd64_prepare_graph(ir_graph *irg)
 133 {
 134         amd64_irg_data_t *irg_data = amd64_get_irg_data(irg);
 135         amd64_transform_graph(irg);
 136
 137         if (irg_data->dump)
 138                 dump_ir_graph(irg, "transformed");
 139 }
 140
 141 static void amd64_before_ra(ir_graph *irg)
 142 {
 143         be_sched_fix_flags(irg, &amd64_reg_classes[CLASS_amd64_flags], NULL, NULL);
 144 }
 145
 146 static void transform_Reload(ir_node *node)
 147 {
 148         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 149         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 150         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 151         ir_node   *ptr    = get_irg_frame(irg);
 152         ir_node   *mem    = get_irn_n(node, n_be_Reload_mem);
 153         ir_mode   *mode   = get_irn_mode(node);
 154         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 155         const arch_register_t *reg;
 156         ir_node   *proj;
 157         ir_node   *load;
 158
 159         ir_node  *sched_point = sched_prev(node);
 160
 161         load = new_bd_amd64_Load(dbgi, block, ptr, mem, entity);
 162         sched_add_after(sched_point, load);
 163         sched_remove(node);
 164
 165         proj = new_rd_Proj(dbgi, load, mode, pn_amd64_Load_res);
 166
 167         reg = arch_get_irn_register(node);
 168         arch_set_irn_register(proj, reg);
 169
 170         exchange(node, proj);
 171 }
 172
 173 static void transform_Spill(ir_node *node)
 174 {
 175         ir_graph  *irg    = get_irn_irg(node);
 176         ir_node   *block  = get_nodes_block(node);
 177         dbg_info  *dbgi   = get_irn_dbg_info(node);
 178         ir_node   *ptr    = get_irg_frame(irg);
 179         ir_node   *mem    = get_irg_no_mem(irg);
 180         ir_node   *val    = get_irn_n(node, n_be_Spill_val);
 181         //ir_mode   *mode   = get_irn_mode(val);
 182         ir_entity *entity = be_get_frame_entity(node);
 183         ir_node   *sched_point;
 184         ir_node   *store;
 185
 186         sched_point = sched_prev(node);
 187         store = new_bd_amd64_Store(dbgi, block, ptr, val, mem, entity);
 188
 189         sched_remove(node);
 190         sched_add_after(sched_point, store);
 191
 192         exchange(node, store);
 193 }
 194
 195 static void amd64_after_ra_walker(ir_node *block, void *data)
 196 {
 197         ir_node *node, *prev;
 198         (void) data;
 199
 200         for (node = sched_last(block); !sched_is_begin(node); node = prev) {
 201                 prev = sched_prev(node);
 202
 203                 if (be_is_Reload(node)) {
 204                         transform_Reload(node);
 205                 } else if (be_is_Spill(node)) {
 206                         transform_Spill(node);
 207                 }
 208         }
 209 }
 210
 211 static void amd64_set_frame_entity(ir_node *node, ir_entity *entity)
 212 {
 213         assert(be_is_Reload(node));
 214         be_node_set_frame_entity(node, entity);
 215 }
 216
 217 /**
 218  * Collects nodes that need frame entities assigned.
 219  */
 220 static void amd64_collect_frame_entity_nodes(ir_node *node, void *data)
 221 {
 222         if (be_is_Reload(node) && be_get_frame_entity(node) == NULL) {
 223                 be_fec_env_t  *env   = (be_fec_env_t*)data;
 224                 const ir_mode *mode  = get_irn_mode(node);
 225                 int            align = get_mode_size_bytes(mode);
 226                 be_node_needs_frame_entity(env, node, mode, align);
 227         }
 228 }
 229
 230 /**
 231  * Called immediatly before emit phase.
 232  */
 233 static void amd64_finish_irg(ir_graph *irg)
 234 {
 235         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
 236         bool               at_begin     = stack_layout->sp_relative ? true : false;
 237         be_fec_env_t      *fec_env      = be_new_frame_entity_coalescer(irg);
 238
 239         /* create and coalesce frame entities */
 240         irg_walk_graph(irg, NULL, amd64_collect_frame_entity_nodes, fec_env);
 241         be_assign_entities(fec_env, amd64_set_frame_entity, at_begin);
 242         be_free_frame_entity_coalescer(fec_env);
 243
 244         irg_block_walk_graph(irg, NULL, amd64_after_ra_walker, NULL);
 245
 246         /* fix stack entity offsets */
 247         be_abi_fix_stack_nodes(irg);
 248         be_abi_fix_stack_bias(irg);
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Initializes the code generator.
 253  */
 254 static void amd64_init_graph(ir_graph *irg)
 255 {
 256         struct obstack   *obst     = be_get_be_obst(irg);
 257         amd64_irg_data_t *irg_data = OALLOCZ(obst, amd64_irg_data_t);
 258         irg_data->dump = (be_get_irg_options(irg)->dump_flags & DUMP_BE) ? 1 : 0;
 259
 260         be_birg_from_irg(irg)->isa_link = irg_data;
 261 }
 262
 263
 264 typedef ir_node *(*create_const_node_func) (dbg_info *dbg, ir_node *block);
 265
 266 /**
 267  * Used to create per-graph unique pseudo nodes.
 268  */
 269 static inline ir_node *create_const(ir_graph *irg, ir_node **place,
 270                                     create_const_node_func func,
 271                                     const arch_register_t* reg)
 272 {
 273         ir_node *block, *res;
 274
 275         if (*place != NULL)
 276                 return *place;
 277
 278         block = get_irg_start_block(irg);
 279         res = func(NULL, block);
 280         arch_set_irn_register(res, reg);
 281         *place = res;
 282
 283         return res;
 284 }
 285
 286 extern const arch_isa_if_t amd64_isa_if;
 287 static amd64_isa_t amd64_isa_template = {
 288         {
 289                 &amd64_isa_if,             /* isa interface implementation */
 290                 N_AMD64_REGISTERS,
 291                 amd64_registers,
 292                 N_AMD64_CLASSES,
 293                 amd64_reg_classes,
 294                 &amd64_registers[REG_RSP],  /* stack pointer register */
 295                 &amd64_registers[REG_RBP],  /* base pointer register */
 296                 &amd64_reg_classes[CLASS_amd64_gp],  /* link pointer register class */
 297                 3,                           /* power of two stack alignment for calls, 2^2 == 4 */
 298                 NULL,                        /* main environment */
 299                 7,                           /* costs for a spill instruction */
 300                 5,                           /* costs for a reload instruction */
 301                 false,                       /* no custom abi handling */
 302         },
 303 };
 304
 305 /**
 306  * Initializes the backend ISA
 307  */
 308 static arch_env_t *amd64_init(const be_main_env_t *env)
 309 {
 310         amd64_isa_t *isa = XMALLOC(amd64_isa_t);
 311         *isa = amd64_isa_template;
 312
 313         amd64_register_init();
 314         amd64_create_opcodes(&amd64_irn_ops);
 315
 316         be_emit_init(env->file_handle);
 317         be_gas_begin_compilation_unit(env);
 318
 319         return &isa->base;
 320 }
 321
 322
 323
 324 /**
 325  * Closes the output file and frees the ISA structure.
 326  */
 327 static void amd64_done(void *self)
 328 {
 329         amd64_isa_t *isa = (amd64_isa_t*)self;
 330
 331         /* emit now all global declarations */
 332         be_gas_end_compilation_unit(isa->base.main_env);
 333
 334         be_emit_exit();
 335         free(self);
 336 }
 337
 338
 339 /**
 340  * Get the register class which shall be used to store a value of a given mode.
 341  * @param self The this pointer.
 342  * @param mode The mode in question.
 343  * @return A register class which can hold values of the given mode.
 344  */
 345 static const arch_register_class_t *amd64_get_reg_class_for_mode(const ir_mode *mode)
 346 {
 347         assert(!mode_is_float(mode));
 348         return &amd64_reg_classes[CLASS_amd64_gp];
 349 }
 350
 351
 352
 353 typedef struct {
 354         be_abi_call_flags_bits_t flags;
 355         ir_graph *irg;
 356 } amd64_abi_env_t;
 357
 358 /**
 359  * Get the between type for that call.
 360  * @param self The callback object.
 361  * @return The between type of for that call.
 362  */
 363 static ir_type *amd64_get_between_type(ir_graph *irg)
 364 {
 365         static ir_type *between_type = NULL;
 366         static ir_entity *old_bp_ent = NULL;
 367         (void) irg;
 368
 369         if(!between_type) {
 370                 ir_entity *ret_addr_ent;
 371                 ir_type *ret_addr_type = new_type_primitive(mode_P);
 372                 ir_type *old_bp_type   = new_type_primitive(mode_P);
 373
 374                 between_type           = new_type_class(new_id_from_str("amd64_between_type"));
 375                 old_bp_ent             = new_entity(between_type, new_id_from_str("old_bp"), old_bp_type);
 376                 ret_addr_ent           = new_entity(between_type, new_id_from_str("old_bp"), ret_addr_type);
 377
 378                 set_entity_offset(old_bp_ent, 0);
 379                 set_entity_offset(ret_addr_ent, get_type_size_bytes(old_bp_type));
 380                 set_type_size_bytes(between_type, get_type_size_bytes(old_bp_type) + get_type_size_bytes(ret_addr_type));
 381         }
 382
 383         return between_type;
 384 }
 385
 386 static const be_abi_callbacks_t amd64_abi_callbacks = {
 387         amd64_get_between_type,
 388 };
 389
 390 static const arch_register_t *gpreg_param_reg_std[] = {
 391         &amd64_registers[REG_RDI],
 392         &amd64_registers[REG_RSI],
 393         &amd64_registers[REG_RDX],
 394         &amd64_registers[REG_RCX],
 395         &amd64_registers[REG_R8],
 396         &amd64_registers[REG_R9],
 397 };
 398
 399 static const arch_register_t *amd64_get_RegParam_reg(int n)
 400 {
 401         assert(n < 6 && n >=0 && "register param > 6 requested");
 402         return gpreg_param_reg_std[n];
 403 }
 404
 405 /**
 406  * Get the ABI restrictions for procedure calls.
 407  * @param self        The this pointer.
 408  * @param method_type The type of the method (procedure) in question.
 409  * @param abi         The abi object to be modified
 410  */
 411 static void amd64_get_call_abi(const void *self, ir_type *method_type,
 412                            be_abi_call_t *abi)
 413 {
 414         ir_type  *tp;
 415         ir_mode  *mode;
 416         int       i, n = get_method_n_params(method_type);
 417         be_abi_call_flags_t call_flags;
 418         int no_reg = 0;
 419
 420         (void) self;
 421
 422         /* set abi flags for calls */
 423         call_flags.bits.store_args_sequential = 0;
 424         call_flags.bits.try_omit_fp           = 1;
 425         call_flags.bits.fp_free               = 0;
 426         call_flags.bits.call_has_imm          = 1;
 427
 428         /* set stack parameter passing style */
 429         be_abi_call_set_flags(abi, call_flags, &amd64_abi_callbacks);
 430
 431         for (i = 0; i < n; i++) {
 432                 tp   = get_method_param_type(method_type, i);
 433                 mode = get_type_mode(tp);
 434                 //d// printf ("MODE %p %p XX %d\n", mode, mode_Iu, i);
 435
 436                 if (!no_reg && i < 6 && mode_is_data (mode)) {
 437                         //d// printf("TEST%d\n", i);
 438                         be_abi_call_param_reg(abi, i, amd64_get_RegParam_reg (i),
 439                                               ABI_CONTEXT_BOTH);
 440                 /* default: all parameters on stack */
 441                 } else {
 442                         no_reg = 1;
 443                         be_abi_call_param_stack(abi, i, mode, 8, 0, 0, ABI_CONTEXT_BOTH);
 444                 }
 445         }
 446
 447         /* TODO: set correct return register */
 448         /* default: return value is in R0 resp. F0 */
 449         if (get_method_n_ress(method_type) > 0) {
 450                 tp   = get_method_res_type(method_type, 0);
 451                 mode = get_type_mode(tp);
 452
 453                 /* FIXME: No floating point yet */
 454                 /* be_abi_call_res_reg(abi, 0,
 455                         mode_is_float(mode) ? &amd64_fp_regs[REG_F0] : &amd64_registers[REG_R0], ABI_CONTEXT_BOTH); */
 456
 457                 be_abi_call_res_reg(abi, 0,
 458                         &amd64_registers[REG_RAX], ABI_CONTEXT_BOTH);
 459         }
 460 }
 461
 462 /**
 463  * Returns the necessary byte alignment for storing a register of given class.
 464  */
 465 static int amd64_get_reg_class_alignment(const arch_register_class_t *cls)
 466 {
 467         ir_mode *mode = arch_register_class_mode(cls);
 468         return get_mode_size_bytes(mode);
 469 }
 470
 471 static void amd64_lower_for_target(void)
 472 {
 473         size_t i, n_irgs = get_irp_n_irgs();
 474
 475         /* lower compound param handling */
 476         lower_calls_with_compounds(LF_RETURN_HIDDEN);
 477
 478         for (i = 0; i < n_irgs; ++i) {
 479                 ir_graph *irg = get_irp_irg(i);
 480                 /* Turn all small CopyBs into loads/stores, and turn all bigger
 481                  * CopyBs into memcpy calls, because we cannot handle CopyB nodes
 482                  * during code generation yet.
 483                  * TODO:  Adapt this once custom CopyB handling is implemented. */
 484                 lower_CopyB(irg, 64, 65, true);
 485         }
 486 }
 487
 488 static int amd64_is_mux_allowed(ir_node *sel, ir_node *mux_false,
 489                                 ir_node *mux_true)
 490 {
 491         (void) sel;
 492         (void) mux_false;
 493         (void) mux_true;
 494         return false;
 495 }
 496
 497 /**
 498  * Returns the libFirm configuration parameter for this backend.
 499  */
 500 static const backend_params *amd64_get_backend_params(void) {
 501         static backend_params p = {
 502                 0,     /* no inline assembly */
 503                 1,     /* support Rotl nodes */
 504                 0,     /* little endian */
 505                 1,     /* modulo shift is efficient */
 506                 0,     /* non-modulo shift is not efficient */
 507                 NULL,  /* will be set later */
 508                 amd64_is_mux_allowed,  /* parameter for if conversion */
 509                 64,    /* machine size */
 510                 NULL,  /* float arithmetic mode */
 511                 NULL,  /* long long type */
 512                 NULL,  /* unsigned long long type */
 513                 NULL,  /* long double type (not supported yet) */
 514                 0,     /* no trampoline support: size 0 */
 515                 0,     /* no trampoline support: align 0 */
 516                 NULL,  /* no trampoline support: no trampoline builder */
 517                 8      /* alignment of stack parameter: typically 4 (32bit) or 8 (64bit) */
 518         };
 519         return &p;
 520 }
 521
 522 static ir_graph **amd64_get_backend_irg_list(const void *self,
 523                                                 ir_graph ***irgs)
 524 {
 525         (void) self;
 526         (void) irgs;
 527         return NULL;
 528 }
 529
 530 static asm_constraint_flags_t amd64_parse_asm_constraint(const char **c)
 531 {
 532         (void) c;
 533         return ASM_CONSTRAINT_FLAG_INVALID;
 534 }
 535
 536 static int amd64_is_valid_clobber(const char *clobber)
 537 {
 538         (void) clobber;
 539         return 0;
 540 }
 541
 542 static int amd64_register_saved_by(const arch_register_t *reg, int callee)
 543 {
 544         if (callee) {
 545                 /* check for callee saved */
 546                 if (reg->reg_class == &amd64_reg_classes[CLASS_amd64_gp]) {
 547                         switch (reg->index) {
 548                         case REG_GP_RBX:
 549                         case REG_GP_RBP:
 550                         case REG_GP_R12:
 551                         case REG_GP_R13:
 552                         case REG_GP_R14:
 553                         case REG_GP_R15:
 554                                 return 1;
 555                         default:
 556                                 return 0;
 557                         }
 558                 }
 559         } else {
 560                 /* check for caller saved */
 561                 if (reg->reg_class == &amd64_reg_classes[CLASS_amd64_gp]) {
 562                         switch (reg->index) {
 563                         case REG_GP_RAX:
 564                         case REG_GP_RCX:
 565                         case REG_GP_RDX:
 566                         case REG_GP_RSI:
 567                         case REG_GP_RDI:
 568                         case REG_GP_R8:
 569                         case REG_GP_R9:
 570                         case REG_GP_R10:
 571                         case REG_GP_R11:
 572                                 return 1;
 573                         default:
 574                                 return 0;
 575                         }
 576                 }
 577         }
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 const arch_isa_if_t amd64_isa_if = {
 582         amd64_init,
 583         amd64_lower_for_target,
 584         amd64_done,
 585         NULL,                /* handle intrinsics */
 586         amd64_get_reg_class_for_mode,
 587         amd64_get_call_abi,
 588         amd64_get_reg_class_alignment,
 589     amd64_get_backend_params,
 590         amd64_get_backend_irg_list,
 591         NULL,                    /* mark remat */
 592         amd64_parse_asm_constraint,
 593         amd64_is_valid_clobber,
 594
 595         amd64_init_graph,
 596         NULL,              /* get_pic_base */
 597         NULL,              /* before_abi */
 598         amd64_prepare_graph,
 599         amd64_before_ra,
 600         amd64_finish_irg,
 601         amd64_gen_routine,
 602         amd64_register_saved_by,
 603         be_new_spill,
 604         be_new_reload
 605 };
 606
 607 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_arch_amd64)
 608 void be_init_arch_amd64(void)
 609 {
 610         be_register_isa_if("amd64", &amd64_isa_if);
 611         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.amd64.cg");
 612         amd64_init_transform();
 613 }