nsz Git - libfirm/blob - ir/be/bearch.h

   1 #ifndef _FIRM_BEARCH_H
   2 #define _FIRM_BEARCH_H
   3
   4 #include "firm_config.h"
   5
   6 #ifdef WITH_LIBCORE
   7 #include <libcore/lc_opts.h>
   8 #endif
   9
  10 #include "firm_types.h"
  11
  12 #include "bitset.h"
  13
  14 #include "belistsched.h"
  15 #include "beabi_t.h"
  16 #include "bearch_t.h"
  17 #include "be_t.h"
  18
  19 struct _be_node_factory_t;
  20
  21 typedef enum _arch_register_type_t {
  22   arch_register_type_none = 0,
  23   arch_register_type_caller_save  = 1, /**< The register must be saved by the caller
  24                                             upon a function call. It thus can be overwritten
  25                                             in the called function. */
  26   arch_register_type_callee_save  = 2, /**< The register must be saved by the caller
  27                                             upon a function call. It thus can be overwritten
  28                                             in the called function. */
  29   arch_register_type_ignore       = 4, /**< Do not consider this register when allocating. */
  30 } arch_register_type_t;
  31
  32 /**
  33  * Convenience macro to check for register type.
  34  * @param req   A pointer to register.
  35  * @param kind  The kind of type to check for (see arch_register_type_t).
  36  * @return      1, If register is of given kind, 0 if not.
  37  */
  38 #define arch_register_type_is(reg, kind) \
  39   (((reg)->type & arch_register_type_ ## kind) != 0)
  40
  41 /**
  42  * A register.
  43  */
  44 struct _arch_register_t {
  45   const char *name;                         /**< The name of the register. */
  46   const arch_register_class_t *reg_class;   /**< The class the register belongs to. */
  47   int index;                                /**< The index of the register in the class. */
  48   arch_register_type_t type;                /**< The type of the register. */
  49   void *data;                               /**< Custom data. */
  50 };
  51
  52 static INLINE const arch_register_class_t *
  53 _arch_register_get_class(const arch_register_t *reg)
  54 {
  55   return reg->reg_class;
  56 }
  57
  58 static INLINE int _arch_register_get_index(const arch_register_t *reg)
  59 {
  60   return reg->index;
  61 }
  62
  63 #define arch_register_get_class(reg)      _arch_register_get_class(reg)
  64 #define arch_register_get_index(reg)      _arch_register_get_index(reg)
  65 #define arch_register_get_name(reg)       ((reg)->name)
  66
  67 /**
  68  * A class of registers.
  69  * Like general purpose or floating point.
  70  */
  71 struct _arch_register_class_t {
  72   const char *name;               /**< The name of the register class. */
  73   int n_regs;                     /**< Number of registers in this class. */
  74   ir_mode *mode;                  /**< The mode of the register class. */
  75   const arch_register_t *regs;    /**< The array of registers. */
  76 };
  77
  78 /** return the number of registers in this register class */
  79 #define arch_register_class_n_regs(cls) ((cls)->n_regs)
  80
  81 /** return the largest mode of this register class */
  82 #define arch_register_class_mode(cls) ((cls)->mode)
  83
  84 /**
  85  * Put all registers in a class into a bitset.
  86  * @param cls The class.
  87  * @param bs The bitset. May be NULL.
  88  * @return The number of registers in the class.
  89  */
  90 extern int arch_register_class_put(const arch_register_class_t *cls, bitset_t *bs);
  91
  92 static INLINE const arch_register_t *
  93 _arch_register_for_index(const arch_register_class_t *cls, int idx)
  94 {
  95   assert(0 <= idx && idx < cls->n_regs);
  96   return &cls->regs[idx];
  97 }
  98
  99 #define arch_register_for_index(cls, idx) \
 100   _arch_register_for_index(cls, idx)
 101
 102 typedef enum _arch_operand_type_t {
 103   arch_operand_type_invalid,
 104   arch_operand_type_memory,
 105   arch_operand_type_register,
 106   arch_operand_type_immediate,
 107   arch_operand_type_symconst,
 108   arch_operand_type_last
 109 } arch_operand_type_t;
 110
 111 /**
 112  * Different types of register allocation requirements.
 113  */
 114 typedef enum _arch_register_req_type_t {
 115   arch_register_req_type_none = 0,        /**< No register requirement. */
 116
 117   arch_register_req_type_normal = 1,      /**< All registers in the class
 118                                                are allowed. */
 119
 120   arch_register_req_type_limited = 2,     /**< Only a real subset of
 121                                                the class is allowed. */
 122
 123   arch_register_req_type_should_be_same = 4,       /**< The register should be equal
 124                                                         another one at the node. */
 125
 126   arch_register_req_type_should_be_different = 8,  /**< The register must be unequal
 127                                                         to some other at the node. */
 128
 129   arch_register_req_type_should_be_different_from_all = 16, /**< The register must be different from
 130                                                         all in's at the node */
 131 } arch_register_req_type_t;
 132
 133 /**
 134  * Convenience macro to check for set constraints.
 135  * @param req   A pointer to register requirements.
 136  * @param kind  The kind of constraint to check for (see arch_register_req_type_t).
 137  * @return      1, If the kind of constraint is present, 0 if not.
 138  */
 139 #define arch_register_req_is(req, kind) \
 140         (((req)->type & (arch_register_req_type_ ## kind)) != 0)
 141
 142 /**
 143  * Expresses requirements to register allocation for an operand.
 144  */
 145 typedef struct _arch_register_req_t {
 146         arch_register_req_type_t type;          /**< The type of the constraint. */
 147         const arch_register_class_t *cls;       /**< The register class this constraint belongs to. */
 148
 149         void (*limited)(void *limited_env, bitset_t *bs);
 150                                           /**< In case of the 'limited'
 151                                             constraint, this function
 152                                             must put all allowable
 153                                             registers in the bitset and
 154                                             return the number of registers
 155                                             in the bitset. */
 156
 157         void *limited_env;                    /**< This must passed to limited. */
 158
 159         ir_node *other_same;                      /**< The other which shall have the same reg
 160                                                                                     as this one. (for case should_be_same). */
 161
 162         ir_node *other_different;             /**< The other node from which this one's register
 163                                                                                     must be different (case must_be_different). */
 164 } arch_register_req_t;
 165
 166 /**
 167  * Format a register requirements information into a string.
 168  * @param buf The string where to put it to.
 169  * @param len The size of @p buf.
 170  * @param req The requirements structure to format.
 171  * @return    A pointer to buf.
 172  */
 173 extern char *arch_register_req_format(char *buf, size_t len, const arch_register_req_t *req);
 174
 175
 176 /**
 177  * Certain node classes which are relevant for the register allocator.
 178  */
 179 typedef enum _arch_irn_class_t {
 180   arch_irn_class_normal,
 181   arch_irn_class_spill,
 182   arch_irn_class_reload,
 183   arch_irn_class_copy,
 184   arch_irn_class_perm,
 185   arch_irn_class_branch,
 186   arch_irn_class_call
 187 } arch_irn_class_t;
 188
 189 /**
 190  * Some flags describing a node in more detail.
 191  */
 192 typedef enum _arch_irn_flags_t {
 193         arch_irn_flags_none             = 0, /**< Node flags. */
 194         arch_irn_flags_dont_spill       = 1, /**< This must not be spilled. */
 195         arch_irn_flags_rematerializable = 2, /**< This should be replicated instead of spilled/reloaded. */
 196         arch_irn_flags_ignore           = 4, /**< Ignore node during register allocation. */
 197         arch_irn_flags_last             = arch_irn_flags_ignore
 198 } arch_irn_flags_t;
 199
 200 /**
 201  * Get the string representation of a flag.
 202  * This functions does not handle or'ed bitmasks of flags.
 203  * @param flag The flag.
 204  * @return The flag as a string.
 205  */
 206 extern const char *arch_irn_flag_str(arch_irn_flags_t flag);
 207
 208 struct _arch_irn_ops_if_t {
 209
 210   /**
 211    * Get the register requirements for a given operand.
 212    * @param self The self pointer.
 213    * @param irn The node.
 214    * @param pos The operand's position
 215          *                                              (-1 for the result of the node, 0..n for the input
 216          *                                              operands).
 217    * @return    The register requirements for the selected operand.
 218    *            The pointer returned is never NULL.
 219    */
 220   const arch_register_req_t *(*get_irn_reg_req)(const void *self,
 221       arch_register_req_t *req, const ir_node *irn, int pos);
 222
 223   /**
 224    * Set the register for an output operand.
 225    * @param irn The node.
 226    * @param reg The register allocated to that operand.
 227    * @note      If the operand is not a register operand,
 228    *            the call is ignored.
 229    */
 230   void (*set_irn_reg)(const void *self, ir_node *irn, const arch_register_t *reg);
 231
 232   /**
 233    * Get the register allocated for an output operand.
 234    * @param irn The node.
 235    * @return    The register allocated at that operand. NULL, if
 236    *            the operand was no register operand or
 237    *            @c arch_register_invalid, if no register has yet been
 238    *            allocated for this node.
 239    */
 240   const arch_register_t *(*get_irn_reg)(const void *self, const ir_node *irn);
 241
 242   /**
 243    * Classify the node.
 244    * @param irn The node.
 245    * @return A classification.
 246    */
 247   arch_irn_class_t (*classify)(const void *self, const ir_node *irn);
 248
 249   /**
 250    * Get the flags of a node.
 251    * @param self The irn ops themselves.
 252    * @param irn The node.
 253    * @return A set of flags.
 254    */
 255   arch_irn_flags_t (*get_flags)(const void *self, const ir_node *irn);
 256
 257   /**
 258    * Get the entity on the stack frame this node depends on.
 259    * @param self The this pointer.
 260    * @param irn  The node in question.
 261    * @return The entity on the stack frame or NULL, if the node does not has a stack frame entity.
 262    */
 263   entity *(*get_frame_entity)(const void *self, const ir_node *irn);
 264
 265   /**
 266    * Set the offset of a node carrying an entity on the stack frame.
 267    * @param self The this pointer.
 268    * @param irn  The node.
 269    * @param offset The offset of the node's stack frame entity.
 270    */
 271   void (*set_frame_offset)(const void *self, ir_node *irn, int offset);
 272 };
 273
 274 /**
 275  * irn_ops base class.
 276  */
 277 struct _arch_irn_ops_t {
 278         const arch_irn_ops_if_t *impl;
 279 };
 280
 281 extern void arch_set_frame_offset(const arch_env_t *env, ir_node *irn, int bias);
 282
 283 extern entity *arch_get_frame_entity(const arch_env_t *env, ir_node *irn);
 284
 285 /**
 286  * Get the register requirements for a node.
 287  * @param env The architecture environment.
 288  * @param req A pointer to a requirements structure, where the data can
 289  *            be put into.
 290  * @param irn The node.
 291  * @param pos The position of the operand you're interested in.
 292  * @return    A pointer to the register requirements which may <b>not</b>
 293  *            neccessarily be equal to @p req. If NULL is returned, the
 294  *            operand was no register operand.
 295  */
 296 extern const arch_register_req_t *
 297 arch_get_register_req(const arch_env_t *env, arch_register_req_t *req,
 298     const ir_node *irn, int pos);
 299
 300 /**
 301  * Check if an operand is a register operand.
 302  * @param env The environment.
 303  * @param irn The node.
 304  * @param pos The position of the operand.
 305  * @return 1, if the operand is significant for register allocation, 0
 306  * if not.
 307  */
 308 extern int arch_is_register_operand(const arch_env_t *env,
 309     const ir_node *irn, int pos);
 310
 311 /**
 312  * Get the number of allocatable registers concerning
 313  * a register class for an operand of a node.
 314  * @param env The environment.
 315  * @param irn The node.
 316  * @param pos The postition of the node's operand.
 317  * @param bs  The bitset all allocatable registers shall be put into.
 318  *            Note, that you can also pass NULL here. If you don't,
 319  *            make sure, the bitset is as large as the register class
 320  *            has registers.
 321  * @return    The amount of registers allocatable for that operand.
 322  */
 323 extern int arch_get_allocatable_regs(const arch_env_t *env, const ir_node *irn, int pos, bitset_t *bs);
 324
 325 /**
 326  * Put all registers which shall not be ignored by the register
 327  * allocator in a bit set.
 328  * @param env The arch env.
 329  * @param cls The register class to consider.
 330  * @param bs  The bit set to put the registers to.
 331  */
 332 extern void arch_put_non_ignore_regs(const arch_env_t *env, const arch_register_class_t *cls, bitset_t *bs);
 333
 334 /**
 335  * Check, if a register is assignable to an operand of a node.
 336  * @param env The architecture environment.
 337  * @param irn The node.
 338  * @param pos The position of the operand.
 339  * @param reg The register.
 340  * @return    1, if the register might be allocated to the operand 0 if not.
 341  */
 342 extern int arch_reg_is_allocatable(const arch_env_t *env,
 343     const ir_node *irn, int pos, const arch_register_t *reg);
 344
 345 /**
 346  * Get the register class of an operand of a node.
 347  * @param env The architecture environment.
 348  * @param irn The node.
 349  * @param pos The position of the operand.
 350  * @return    The register class of the operand or NULL, if
 351  *            operand is a non-register operand.
 352  */
 353 extern const arch_register_class_t *
 354 arch_get_irn_reg_class(const arch_env_t *env, const ir_node *irn, int pos);
 355
 356 /**
 357  * Get the register allocated at a certain output operand of a node.
 358  * @param env The arch environment.
 359  * @param irn The node.
 360  * @return    The register allocated for this operand
 361  */
 362 extern const arch_register_t *
 363 arch_get_irn_register(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
 364
 365 /**
 366  * Set the register for a certain output operand.
 367  * @param env The architecture environment.
 368  * @param irn The node.
 369  * @param idx The index of the output operand.
 370  * @param reg The register.
 371  */
 372 extern void arch_set_irn_register(const arch_env_t *env, ir_node *irn,
 373                 const arch_register_t *reg);
 374
 375 /**
 376  * Classify a node.
 377  * @param env The architecture environment.
 378  * @param irn The node.
 379  * @return A classification of the node.
 380  */
 381 extern arch_irn_class_t arch_irn_classify(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
 382
 383 /**
 384  * Get the flags of a node.
 385  * @param env The architecture environment.
 386  * @param irn The node.
 387  * @return The flags.
 388  */
 389 extern arch_irn_flags_t arch_irn_get_flags(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
 390
 391 #define arch_irn_is(env, irn, flag) ((arch_irn_get_flags(env, irn) & arch_irn_flags_ ## flag) != 0)
 392
 393 #define arch_irn_has_reg_class(env, irn, pos, cls) \
 394   ((cls) == arch_get_irn_reg_class(env, irn, pos))
 395
 396 #define arch_irn_consider_in_reg_alloc(env, cls, irn) \
 397         (arch_irn_has_reg_class(env, irn, -1, cls) && !arch_irn_is(env, irn, ignore))
 398
 399 /**
 400  * Somebody who can be asked about IR nodes.
 401  */
 402 struct _arch_irn_handler_t {
 403
 404   /**
 405     * Get the operations of an irn.
 406     * @param self The handler from which the method is invoked.
 407     * @param irn Some node.
 408     * @return Operations for that irn.
 409     */
 410   const void *(*get_irn_ops)(const arch_irn_handler_t *handler,
 411       const ir_node *irn);
 412 };
 413
 414 /**
 415  * The code generator interface.
 416  */
 417 struct _arch_code_generator_if_t {
 418         /**
 419          * Initialize the code generator.
 420          * @param file The file to dump to.
 421          * @param birg A backend IRG session.
 422          * @return     A newly created code generator.
 423          */
 424         void *(*init)(FILE *file, const be_irg_t *birg);
 425
 426         /**
 427          * Called before abi introduce.
 428          */
 429         void (*before_abi)(void *self);
 430
 431         /**
 432          * Called, when the graph is being normalized.
 433          */
 434         void (*prepare_graph)(void *self);
 435
 436         /**
 437          * Called before scheduling.
 438          */
 439         void (*before_sched)(void *self);
 440
 441         /**
 442          * Called before register allocation.
 443          */
 444         void (*before_ra)(void *self);
 445
 446         /**
 447          * Called after register allocation.
 448          */
 449         void (*after_ra)(void *self);
 450
 451         /**
 452          * Called after everything happened.
 453          * The code generator must also be de-allocated here.
 454          */
 455         void (*done)(void *self);
 456 };
 457
 458 /**
 459  * helper macro: call function func from the code generator
 460  * if it's implemented.
 461  */
 462 #define _arch_cg_call(cg, func) \
 463 do { \
 464         if((cg)->impl->func) \
 465                 (cg)->impl->func(cg); \
 466 } while(0)
 467
 468 #define arch_code_generator_before_abi(cg)      _arch_cg_call(cg, before_abi)
 469 #define arch_code_generator_prepare_graph(cg)   _arch_cg_call(cg, prepare_graph)
 470 #define arch_code_generator_before_sched(cg)    _arch_cg_call(cg, before_sched)
 471 #define arch_code_generator_before_ra(cg)       _arch_cg_call(cg, before_ra)
 472 #define arch_code_generator_after_ra(cg)        _arch_cg_call(cg, after_ra)
 473 #define arch_code_generator_done(cg)            _arch_cg_call(cg, done)
 474
 475 /**
 476  * Code generator base class.
 477  */
 478 struct _arch_code_generator_t {
 479         const arch_code_generator_if_t *impl;
 480 };
 481
 482 /**
 483  * ISA base class.
 484  */
 485 struct _arch_isa_t {
 486         const arch_isa_if_t *impl;
 487         const arch_register_t *sp;  /** The stack pointer register. */
 488         const arch_register_t *bp;  /** The base pointer register. */
 489         const int stack_dir;        /** -1 for decreasing, 1 for increasing. */
 490 };
 491
 492 #define arch_isa_stack_dir(isa)  ((isa)->stack_dir)
 493 #define arch_isa_sp(isa)         ((isa)->sp)
 494 #define arch_isa_bp(isa)         ((isa)->bp)
 495
 496 /**
 497  * Architecture interface.
 498  */
 499 struct _arch_isa_if_t {
 500
 501 #ifdef WITH_LIBCORE
 502   void (*register_options)(lc_opt_entry_t *grp);
 503 #endif
 504
 505   /**
 506    * Initialize the isa interface.
 507    */
 508   void *(*init)(void);
 509
 510   /**
 511    * Free the isa instance.
 512    */
 513   void (*done)(void *self);
 514
 515   /**
 516    * Get the the number of register classes in the isa.
 517    * @return The number of register classes.
 518    */
 519   int (*get_n_reg_class)(const void *self);
 520
 521   /**
 522    * Get the i-th register class.
 523    * @param i The number of the register class.
 524    * @return The register class.
 525    */
 526   const arch_register_class_t *(*get_reg_class)(const void *self, int i);
 527
 528   /**
 529    * Get the register class which shall be used to store a value of a given mode.
 530    * @param self The this pointer.
 531    * @param mode The mode in question.
 532    * @return A register class which can hold values of the given mode.
 533    */
 534   const arch_register_class_t *(*get_reg_class_for_mode)(const void *self, const ir_mode *mode);
 535
 536   /**
 537    * Get the ABI restrictions for procedure calls.
 538    * @param self        The this pointer.
 539    * @param method_type The type of the method (procedure) in question.
 540    * @param p           The array of parameter locations to be filled.
 541    */
 542   void (*get_call_abi)(const void *self, ir_type *method_type, be_abi_call_t *abi);
 543
 544   /**
 545    * The irn handler for this architecture.
 546    * The irn handler is registered by the Firm back end
 547    * when the architecture is initialized.
 548    * (May be NULL).
 549    */
 550   const arch_irn_handler_t *(*get_irn_handler)(const void *self);
 551
 552   /**
 553    * Get the code generator interface.
 554    * @param self The this pointer.
 555    * @return     Some code generator interface.
 556    */
 557   const arch_code_generator_if_t *(*get_code_generator_if)(void *self);
 558
 559   /**
 560    * Get the list scheduler to use.
 561    * @param self  The isa object.
 562    * @return      The list scheduler selector.
 563    */
 564   const list_sched_selector_t *(*get_list_sched_selector)(const void *self);
 565
 566   /**
 567    * Get the necessary alignment for storing a register of given class.
 568    * @param self  The isa object.
 569    * @param cls   The register class.
 570    * @return      The alignment in bytes.
 571    */
 572   int (*get_reg_class_alignment)(const void *self, const arch_register_class_t *cls);
 573 };
 574
 575 #define arch_isa_get_n_reg_class(isa)                ((isa)->impl->get_n_reg_class(isa))
 576 #define arch_isa_get_reg_class(isa,i)                ((isa)->impl->get_reg_class(isa, i))
 577 #define arch_isa_get_irn_handler(isa)                ((isa)->impl->get_irn_handler(isa))
 578 #define arch_isa_get_call_abi(isa,tp,abi)            ((isa)->impl->get_call_abi((isa), (tp), (abi)))
 579 #define arch_isa_get_reg_class_for_mode(isa,mode)    ((isa)->impl->get_reg_class_for_mode((isa), (mode)))
 580 #define arch_isa_make_code_generator(isa,irg)        ((isa)->impl->make_code_generator((isa), (irg)))
 581 #define arch_isa_get_reg_class_alignment(isa, cls)   ((isa)->impl->get_reg_class_alignment((isa), (cls)))
 582
 583 #define ARCH_MAX_HANDLERS         8
 584
 585 /**
 586  * Environment for the architecture infrastructure.
 587  * Keep this everywhere you're going.
 588  */
 589 struct _arch_env_t {
 590   const struct _be_node_factory_t *node_factory;  /**< The node factory for be nodes. */
 591   arch_isa_t *isa;                                /**< The isa about which everything is. */
 592
 593   arch_irn_handler_t const *handlers[ARCH_MAX_HANDLERS]; /**< The handlers are organized as
 594                                                            a stack. */
 595
 596   int handlers_tos;                                   /**< The stack pointer of the handler
 597                                                         stack. */
 598 };
 599
 600 /**
 601  * Get the isa of an arch environment.
 602  * @param env The environment.
 603  * @return The isa with which the env was initialized with.
 604  */
 605 #define arch_env_get_isa(env)   ((env)->isa)
 606
 607 /**
 608  * Initialize the architecture environment struct.
 609  * @param isa The isa which shall be put into the environment.
 610  * @return The environment.
 611  */
 612 extern arch_env_t *arch_env_init(arch_env_t *env, const arch_isa_if_t *isa);
 613
 614 /**
 615  * Add a node handler to the environment.
 616  * @param env The environment.
 617  * @param handler A node handler.
 618  * @return The environment itself.
 619  */
 620 extern arch_env_t *arch_env_push_irn_handler(arch_env_t *env, const arch_irn_handler_t *handler);
 621
 622 /**
 623  * Remove a node handler from the handler stack.
 624  * @param env The architecture environment.
 625  * @return The popped handler.
 626  */
 627 extern const arch_irn_handler_t *arch_env_pop_irn_handler(arch_env_t *env);
 628
 629 #endif /* _FIRM_BEARCH_H */