0ba9259eb44a4e3fce74d866ba606797ab19dae5
[libfirm] / ir / be / belower.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       Performs lowering of perm nodes. Inserts copies to assure register constraints.
23  * @author      Christian Wuerdig
24  * @date        14.12.2005
25  * @version     $Id$
26  */
27 #include "config.h"
28
29 #include <stdlib.h>
30
31 #include "ircons.h"
32 #include "debug.h"
33 #include "irhooks.h"
34 #include "xmalloc.h"
35 #include "irnodeset.h"
36 #include "irnodemap.h"
37 #include "irgmod.h"
38 #include "iredges_t.h"
39 #include "irgwalk.h"
40 #include "array_t.h"
41
42 #include "bearch_t.h"
43 #include "belower.h"
44 #include "benode_t.h"
45 #include "besched_t.h"
46 #include "bestat.h"
47 #include "bessaconstr.h"
48 #include "beintlive_t.h"
49
50 #undef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
51
52 /** Associates an ir_node with it's copy and CopyKeep. */
53 typedef struct {
54         ir_nodeset_t copies; /**< all non-spillable copies of this irn */
55         const arch_register_class_t *cls;
56 } op_copy_assoc_t;
57
58 /** Environment for constraints. */
59 typedef struct {
60         be_irg_t       *birg;
61         ir_nodemap_t   op_set;
62         struct obstack obst;
63         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *dbg;)
64 } constraint_env_t;
65
66 /** Lowering walker environment. */
67 typedef struct _lower_env_t {
68         be_irg_t         *birg;
69         unsigned          do_copy : 1;
70         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *dbg_module;)
71 } lower_env_t;
72
73 /** Holds a Perm register pair. */
74 typedef struct _reg_pair_t {
75         const arch_register_t *in_reg;    /**< a perm IN register */
76         ir_node               *in_node;   /**< the in node to which the register belongs */
77
78         const arch_register_t *out_reg;   /**< a perm OUT register */
79         ir_node               *out_node;  /**< the out node to which the register belongs */
80
81         int                    checked;   /**< indicates whether the pair was check for cycle or not */
82 } reg_pair_t;
83
84 typedef enum _perm_type_t {
85         PERM_CYCLE,
86         PERM_CHAIN,
87         PERM_SWAP,
88         PERM_COPY
89 } perm_type_t;
90
91 /** Structure to represent cycles or chains in a Perm. */
92 typedef struct _perm_cycle_t {
93         const arch_register_t **elems;       /**< the registers in the cycle */
94         int                     n_elems;     /**< number of elements in the cycle */
95         perm_type_t             type;        /**< type (CHAIN or CYCLE) */
96 } perm_cycle_t;
97
98 /** Compare the in registers of two register pairs. */
99 static int compare_reg_pair(const void *a, const void *b) {
100         const reg_pair_t *pair_a = a;
101         const reg_pair_t *pair_b = b;
102
103         if (pair_a->in_reg->index > pair_b->in_reg->index)
104                 return 1;
105         else
106                 return -1;
107 }
108
109 /** returns the number register pairs marked as checked. */
110 static int get_n_checked_pairs(reg_pair_t *pairs, int n) {
111         int i, n_checked = 0;
112
113         for (i = 0; i < n; i++) {
114                 if (pairs[i].checked)
115                         n_checked++;
116         }
117
118         return n_checked;
119 }
120
121 /**
122  * Gets the node corresponding to an IN register from an array of register pairs.
123  * NOTE: The given registers pairs and the register to look for must belong
124  *       to the same register class.
125  *
126  * @param pairs  The array of register pairs
127  * @param n      The number of pairs
128  * @param reg    The register to look for
129  * @return The corresponding node or NULL if not found
130  */
131 static ir_node *get_node_for_in_register(reg_pair_t *pairs, int n, const arch_register_t *reg) {
132         int i;
133
134         for (i = 0; i < n; i++) {
135                 /* in register matches */
136                 if (pairs[i].in_reg->index == reg->index)
137                         return pairs[i].in_node;
138         }
139
140         return NULL;
141 }
142
143 /**
144  * Gets the node corresponding to an OUT register from an array of register pairs.
145  * NOTE: The given registers pairs and the register to look for must belong
146  *       to the same register class.
147  *
148  * @param pairs  The array of register pairs
149  * @param n      The number of pairs
150  * @param reg    The register to look for
151  * @return The corresponding node or NULL if not found
152  */
153 static ir_node *get_node_for_out_register(reg_pair_t *pairs, int n, const arch_register_t *reg) {
154         int i;
155
156         for (i = 0; i < n; i++) {
157                 /* out register matches */
158                 if (pairs[i].out_reg->index == reg->index)
159                         return pairs[i].out_node;
160         }
161
162         return NULL;
163 }
164
165 /**
166  * Gets the index in the register pair array where the in/out register
167  * corresponds to reg_idx.
168  *
169  * @param pairs  The array of register pairs
170  * @param n      The number of pairs
171  * @param reg    The register index to look for
172  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
173  * @return The corresponding index in pairs or -1 if not found
174  */
175 static int get_pairidx_for_regidx(reg_pair_t *pairs, int n, int reg_idx, int in_out) {
176         int i;
177
178         if (in_out) {
179                 for (i = 0; i < n; i++) {
180                         /* out register matches */
181                         if ((int) pairs[i].out_reg->index == reg_idx)
182                                 return i;
183                 }
184         }
185         else {
186                 for (i = 0; i < n; i++) {
187                         /* in register matches */
188                         if ((int) pairs[i].in_reg->index == reg_idx)
189                                 return i;
190                 }
191         }
192
193         return -1;
194 }
195
196 /**
197  * Gets an array of register pairs and tries to identify a cycle or chain starting
198  * at position start.
199  *
200  * @param cycle Variable to hold the cycle
201  * @param pairs Array of register pairs
202  * @param start Index to start
203  * @return The cycle or chain
204  */
205 static perm_cycle_t *get_perm_cycle(perm_cycle_t *cycle, reg_pair_t *pairs, int n, int start) {
206         int head         = pairs[start].in_reg->index;
207         int cur_idx      = pairs[start].out_reg->index;
208         int cur_pair_idx = start;
209         int n_pairs_done = get_n_checked_pairs(pairs, n);
210         int idx;
211         perm_type_t cycle_tp = PERM_CYCLE;
212
213         /* We could be right in the middle of a chain, so we need to find the start */
214         while (head != cur_idx) {
215                 /* goto previous register in cycle or chain */
216                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, head, 1);
217
218                 if (cur_pair_idx < 0) {
219                         cycle_tp = PERM_CHAIN;
220                         break;
221                 }
222                 else {
223                         head  = pairs[cur_pair_idx].in_reg->index;
224                         start = cur_pair_idx;
225                 }
226         }
227
228         /* assume worst case: all remaining pairs build a cycle or chain */
229         cycle->elems    = XMALLOCNZ(const arch_register_t*, (n - n_pairs_done) * 2);
230         cycle->n_elems  = 2;  /* initial number of elements is 2 */
231         cycle->elems[0] = pairs[start].in_reg;
232         cycle->elems[1] = pairs[start].out_reg;
233         cycle->type     = cycle_tp;
234         cur_idx         = pairs[start].out_reg->index;
235
236         idx = 2;
237         /* check for cycle or end of a chain */
238         while (cur_idx != head) {
239                 /* goto next register in cycle or chain */
240                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cur_idx, 0);
241
242                 if (cur_pair_idx < 0)
243                         break;
244
245                 cur_idx = pairs[cur_pair_idx].out_reg->index;
246
247                 /* it's not the first element: insert it */
248                 if (cur_idx != head) {
249                         cycle->elems[idx++] = pairs[cur_pair_idx].out_reg;
250                         cycle->n_elems++;
251                 }
252                 else {
253                         /* we are there where we started -> CYCLE */
254                         cycle->type = PERM_CYCLE;
255                 }
256         }
257
258         /* mark all pairs having one in/out register with cycle in common as checked */
259         for (idx = 0; idx < cycle->n_elems; idx++) {
260                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 0);
261
262                 if (cur_pair_idx >= 0)
263                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
264
265                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 1);
266
267                 if (cur_pair_idx >= 0)
268                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
269         }
270
271         return cycle;
272 }
273
274 /**
275  * Lowers a perm node.  Resolves cycles and creates a bunch of
276  * copy and swap operations to permute registers.
277  * Note: The caller of this function has to make sure, that irn
278  *       is a Perm node.
279  *
280  * @param irn      The perm node
281  * @param block    The block the perm node belongs to
282  * @param walk_env The environment
283  */
284 static void lower_perm_node(ir_node *irn, void *walk_env) {
285         ir_graph        *irg = get_irn_irg(irn);
286         const arch_register_class_t *reg_class;
287         lower_env_t     *env         = walk_env;
288         int             real_size    = 0;
289         int             keep_perm    = 0;
290         int             n, i, pn, do_copy, j, n_ops;
291         reg_pair_t      *pairs;
292         const ir_edge_t *edge;
293         ir_node         *sched_point, *block, *in[2];
294         ir_node         *arg1, *arg2, *res1, *res2;
295         ir_node         *cpyxchg = NULL;
296         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod;)
297
298         do_copy  = env->do_copy;
299         DEBUG_ONLY(mod = env->dbg_module;)
300         block    = get_nodes_block(irn);
301
302         /*
303                 Get the schedule predecessor node to the perm
304                 NOTE: This works with auto-magic. If we insert the
305                         new copy/exchange nodes after this node, everything
306                         should be ok.
307         */
308         sched_point = sched_prev(irn);
309         DBG((mod, LEVEL_1, "perm: %+F\n", irn));
310         DBG((mod, LEVEL_1, "sched point is %+F\n", sched_point));
311         assert(sched_point && "Perm is not scheduled or has no predecessor");
312
313         n = get_irn_arity(irn);
314         assert(n == get_irn_n_edges(irn) && "perm's in and out numbers different");
315
316         reg_class = arch_get_irn_register(get_irn_n(irn, 0))->reg_class;
317         pairs     = alloca(n * sizeof(pairs[0]));
318
319         /* build the list of register pairs (in, out) */
320         i = 0;
321         foreach_out_edge(irn, edge) {
322                 pairs[i].out_node = get_edge_src_irn(edge);
323                 pn                = get_Proj_proj(pairs[i].out_node);
324                 pairs[i].in_node  = get_irn_n(irn, pn);
325
326                 pairs[i].in_reg  = arch_get_irn_register(pairs[i].in_node);
327                 pairs[i].out_reg = arch_get_irn_register(pairs[i].out_node);
328
329                 pairs[i].checked = 0;
330                 i++;
331         }
332
333         /* sort the register pairs by the indices of the in registers */
334         qsort(pairs, n, sizeof(pairs[0]), compare_reg_pair);
335
336         /* Mark all equal pairs as checked, and exchange the OUT proj with
337                 the IN node. */
338         for (i = 0; i < n; i++) {
339                 if (pairs[i].in_reg->index == pairs[i].out_reg->index) {
340                         DBG((mod, LEVEL_1, "%+F removing equal perm register pair (%+F, %+F, %s)\n",
341                                 irn, pairs[i].in_node, pairs[i].out_node, pairs[i].out_reg->name));
342
343                         /* reroute the edges from the proj to the argument */
344                         exchange(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node);
345
346                         pairs[i].checked = 1;
347                 }
348         }
349
350         /* Set do_copy to 0 if it's on but we have no free register */
351         if (do_copy) {
352                 do_copy = 0;
353         }
354
355         real_size = n - get_n_checked_pairs(pairs, n);
356
357         /* check for cycles and chains */
358         while (get_n_checked_pairs(pairs, n) < n) {
359                 perm_cycle_t *cycle;
360
361                 i = n_ops = 0;
362
363                 /* go to the first not-checked pair */
364                 while (pairs[i].checked) i++;
365                 cycle = XMALLOCZ(perm_cycle_t);
366                 cycle = get_perm_cycle(cycle, pairs, n, i);
367
368                 DB((mod, LEVEL_1, "%+F: following %s created:\n  ", irn, cycle->type == PERM_CHAIN ? "chain" : "cycle"));
369                 for (j = 0; j < cycle->n_elems; j++) {
370                         DB((mod, LEVEL_1, " %s", cycle->elems[j]->name));
371                 }
372                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
373
374                 /*
375                         We don't need to do anything if we have a Perm with two
376                         elements which represents a cycle, because those nodes
377                         already represent exchange nodes
378                 */
379                 if (n == 2 && cycle->type == PERM_CYCLE) {
380                         free(cycle);
381                         keep_perm = 1;
382                         continue;
383                 }
384
385 //TODO: - iff PERM_CYCLE && do_copy -> determine free temp reg and insert copy to/from it before/after
386 //        the copy cascade (this reduces the cycle into a chain)
387
388                 /* build copy/swap nodes from back to front */
389                 for (i = cycle->n_elems - 2; i >= 0; i--) {
390                         arg1 = get_node_for_in_register(pairs, n, cycle->elems[i]);
391                         arg2 = get_node_for_in_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1]);
392
393                         res1 = get_node_for_out_register(pairs, n, cycle->elems[i]);
394                         res2 = get_node_for_out_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1]);
395                         /*
396                                 If we have a cycle and don't copy: we need to create exchange nodes
397                                 NOTE: An exchange node is a perm node with 2 INs and 2 OUTs
398                                 IN_1  = in node with register i
399                                 IN_2  = in node with register i + 1
400                                 OUT_1 = out node with register i + 1
401                                 OUT_2 = out node with register i
402                         */
403                         if (cycle->type == PERM_CYCLE && !do_copy) {
404                                 in[0] = arg1;
405                                 in[1] = arg2;
406
407                                 /* At this point we have to handle the following problem:     */
408                                 /*                                                            */
409                                 /* If we have a cycle with more than two elements, then       */
410                                 /* this could correspond to the following Perm node:          */
411                                 /*                                                            */
412                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
413                                 /*   | r1 |   | r2 |   | r3 |                                 */
414                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
415                                 /*     |        |         |                                   */
416                                 /*     |        |         |                                   */
417                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
418                                 /*   |         Perm         |                                 */
419                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
420                                 /*     |        |         |                                   */
421                                 /*     |        |         |                                   */
422                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
423                                 /*   |Proj|   |Proj|   |Proj|                                 */
424                                 /*   | r2 |   | r3 |   | r1 |                                 */
425                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
426                                 /*                                                            */
427                                 /* This node is about to be split up into two 2x Perm's       */
428                                 /* for which we need 4 Proj's and the one additional Proj     */
429                                 /* of the first Perm has to be one IN of the second. So in    */
430                                 /* general we need to create one additional Proj for each     */
431                                 /* "middle" Perm and set this to one in node of the successor */
432                                 /* Perm.                                                      */
433
434                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating exchange node (%+F, %s) and (%+F, %s) with\n",
435                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, arg2, cycle->elems[i + 1]->name));
436                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F                        (%+F, %s) and (%+F, %s)\n",
437                                         irn, res1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
438
439                                 cpyxchg = be_new_Perm(reg_class, irg, block, 2, in);
440                                 n_ops++;
441
442                                 if (i > 0) {
443                                         /* cycle is not done yet */
444                                         int pidx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[i]->index, 0);
445
446                                         /* create intermediate proj */
447                                         res1 = new_r_Proj(irg, block, cpyxchg, get_irn_mode(res1), 0);
448
449                                         /* set as in for next Perm */
450                                         pairs[pidx].in_node = res1;
451                                 }
452
453                                 set_Proj_pred(res2, cpyxchg);
454                                 set_Proj_proj(res2, 0);
455                                 set_Proj_pred(res1, cpyxchg);
456                                 set_Proj_proj(res1, 1);
457
458                                 arch_set_irn_register(res2, cycle->elems[i + 1]);
459                                 arch_set_irn_register(res1, cycle->elems[i]);
460
461                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
462                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
463
464                                 DBG((mod, LEVEL_1, "replacing %+F with %+F, placed new node after %+F\n", irn, cpyxchg, sched_point));
465
466                                 /* set the new scheduling point */
467                                 sched_point = res1;
468                         }
469                         else {
470                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating copy node (%+F, %s) -> (%+F, %s)\n",
471                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
472
473                                 cpyxchg = be_new_Copy(reg_class, irg, block, arg1);
474                                 arch_set_irn_register(cpyxchg, cycle->elems[i + 1]);
475                                 n_ops++;
476
477                                 /* exchange copy node and proj */
478                                 exchange(res2, cpyxchg);
479
480                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
481                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
482
483                                 /* set the new scheduling point */
484                                 sched_point = cpyxchg;
485                         }
486                 }
487
488                 free((void *) cycle->elems);
489                 free(cycle);
490         }
491
492         /* remove the perm from schedule */
493         if (! keep_perm) {
494                 sched_remove(irn);
495                 kill_node(irn);
496         }
497 }
498
499
500
501 static int has_irn_users(const ir_node *irn) {
502         return get_irn_out_edge_first_kind(irn, EDGE_KIND_NORMAL) != 0;
503 }
504
505 /**
506  * Skip all Proj nodes.
507  */
508 static INLINE ir_node *belower_skip_proj(ir_node *irn) {
509         while(is_Proj(irn))
510                 irn = get_Proj_pred(irn);
511         return irn;
512 }
513
514 static ir_node *find_copy(ir_node *irn, ir_node *op)
515 {
516         ir_node *cur_node;
517
518         for (cur_node = irn;;) {
519                 cur_node = sched_prev(cur_node);
520                 if (! be_is_Copy(cur_node))
521                         return NULL;
522                 if (be_get_Copy_op(cur_node) == op && arch_irn_is(cur_node, dont_spill))
523                         return cur_node;
524         }
525 }
526
527 static void gen_assure_different_pattern(ir_node *irn, ir_node *other_different, constraint_env_t *env) {
528         be_irg_t                    *birg     = env->birg;
529         ir_graph                    *irg      = be_get_birg_irg(birg);
530         ir_nodemap_t                *op_set   = &env->op_set;
531         ir_node                     *block    = get_nodes_block(irn);
532         const arch_register_class_t *cls      = arch_get_irn_reg_class(other_different, -1);
533         ir_node                     *in[2], *keep, *cpy;
534         op_copy_assoc_t             *entry;
535         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod     = env->dbg;)
536
537         if (arch_irn_is(other_different, ignore) ||
538                         !mode_is_datab(get_irn_mode(other_different))) {
539                 DBG((mod, LEVEL_1, "ignore constraint for %+F because other_irn is ignore or not a datab node\n", irn));
540                 return;
541         }
542
543         /* Make a not spillable copy of the different node   */
544         /* this is needed because the different irn could be */
545         /* in block far far away                             */
546         /* The copy is optimized later if not needed         */
547
548         /* check if already exists such a copy in the schedule immediately before */
549         cpy = find_copy(belower_skip_proj(irn), other_different);
550         if (! cpy) {
551                 cpy = be_new_Copy(cls, irg, block, other_different);
552                 be_node_set_flags(cpy, BE_OUT_POS(0), arch_irn_flags_dont_spill);
553                 DBG((mod, LEVEL_1, "created non-spillable %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
554         }
555         else {
556                 DBG((mod, LEVEL_1, "using already existing %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
557         }
558
559         in[0] = irn;
560         in[1] = cpy;
561
562         /* Add the Keep resp. CopyKeep and reroute the users */
563         /* of the other_different irn in case of CopyKeep.   */
564         if (has_irn_users(other_different)) {
565                 keep = be_new_CopyKeep_single(cls, irg, block, cpy, irn, get_irn_mode(other_different));
566                 be_node_set_reg_class(keep, 1, cls);
567         }
568         else {
569                 keep = be_new_Keep(cls, irg, block, 2, in);
570         }
571
572         DBG((mod, LEVEL_1, "created %+F(%+F, %+F)\n\n", keep, irn, cpy));
573
574         /* insert copy and keep into schedule */
575         assert(sched_is_scheduled(irn) && "need schedule to assure constraints");
576         if (! sched_is_scheduled(cpy))
577                 sched_add_before(belower_skip_proj(irn), cpy);
578         sched_add_after(irn, keep);
579
580         /* insert the other different and it's copies into the map */
581         entry = ir_nodemap_get(op_set, other_different);
582         if (! entry) {
583                 entry      = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*entry));
584                 entry->cls = cls;
585                 ir_nodeset_init(&entry->copies);
586
587                 ir_nodemap_insert(op_set, other_different, entry);
588         }
589
590         /* insert copy */
591         ir_nodeset_insert(&entry->copies, cpy);
592
593         /* insert keep in case of CopyKeep */
594         if (be_is_CopyKeep(keep)) {
595                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, keep);
596         }
597 }
598
599 /**
600  * Checks if node has a must_be_different constraint in output and adds a Keep
601  * then to assure the constraint.
602  *
603  * @param irn          the node to check
604  * @param skipped_irn  if irn is a Proj node, its predecessor, else irn
605  * @param env          the constraint environment
606  */
607 static void assure_different_constraints(ir_node *irn, ir_node *skipped_irn, constraint_env_t *env) {
608         const arch_register_req_t *req = arch_get_register_req(irn, -1);
609
610         if (arch_register_req_is(req, must_be_different)) {
611                 const unsigned other = req->other_different;
612                 int i;
613
614                 if (arch_register_req_is(req, should_be_same)) {
615                         const unsigned same = req->other_same;
616
617                         if (is_po2(other) && is_po2(same)) {
618                                 int idx_other = ntz(other);
619                                 int idx_same  = ntz(same);
620
621                                 /*
622                                  * We can safely ignore a should_be_same x must_be_different y
623                                  * IFF both inputs are equal!
624                                  */
625                                 if (get_irn_n(skipped_irn, idx_other) == get_irn_n(skipped_irn, idx_same)) {
626                                         return;
627                                 }
628                         }
629                 }
630                 for (i = 0; 1U << i <= other; ++i) {
631                         if (other & (1U << i)) {
632                                 ir_node *different_from = get_irn_n(skipped_irn, i);
633                                 gen_assure_different_pattern(irn, different_from, env);
634                         }
635                 }
636         }
637 }
638
639 /**
640  * Calls the functions to assure register constraints.
641  *
642  * @param block    The block to be checked
643  * @param walk_env The walker environment
644  */
645 static void assure_constraints_walker(ir_node *block, void *walk_env) {
646         ir_node *irn;
647
648         sched_foreach_reverse(block, irn) {
649                 ir_mode *mode = get_irn_mode(irn);
650
651                 if (mode == mode_T) {
652                         const ir_edge_t *edge;
653
654                         foreach_out_edge(irn, edge) {
655                                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
656
657                                 mode = get_irn_mode(proj);
658                                 if (mode_is_datab(mode))
659                                         assure_different_constraints(proj, irn, walk_env);
660                         }
661                 } else if (mode_is_datab(mode)) {
662                         assure_different_constraints(irn, irn, walk_env);
663                 }
664         }
665 }
666
667 /**
668  * Melt all copykeeps pointing to the same node
669  * (or Projs of the same node), copying the same operand.
670  */
671 static void melt_copykeeps(constraint_env_t *cenv) {
672         be_irg_t *birg = cenv->birg;
673         ir_graph *irg  = be_get_birg_irg(birg);
674         ir_nodemap_iterator_t map_iter;
675         ir_nodemap_entry_t    map_entry;
676
677         /* for all */
678         foreach_ir_nodemap(&cenv->op_set, map_entry, map_iter) {
679                 op_copy_assoc_t *entry = map_entry.data;
680                 int     idx, num_ck;
681                 ir_node *cp;
682                 struct obstack obst;
683                 ir_nodeset_iterator_t iter;
684                 ir_node **ck_arr, **melt_arr;
685
686                 obstack_init(&obst);
687
688                 /* collect all copykeeps */
689                 num_ck = idx = 0;
690                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
691                         if (be_is_CopyKeep(cp)) {
692                                 obstack_grow(&obst, &cp, sizeof(cp));
693                                 ++num_ck;
694                         }
695 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
696                         else {
697                                 set_irn_mode(cp, mode_ANY);
698                                 keep_alive(cp);
699                         }
700 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
701                 }
702
703                 /* compare each copykeep with all other copykeeps */
704                 ck_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
705                 for (idx = 0; idx < num_ck; ++idx) {
706                         ir_node *ref, *ref_mode_T;
707
708                         if (ck_arr[idx]) {
709                                 int j, n_melt;
710                                 ir_node **new_ck_in;
711                                 ir_node *new_ck;
712                                 ir_node *sched_pt = NULL;
713
714                                 n_melt     = 1;
715                                 ref        = ck_arr[idx];
716                                 ref_mode_T = skip_Proj(get_irn_n(ref, 1));
717                                 obstack_grow(&obst, &ref, sizeof(ref));
718
719                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "Trying to melt %+F:\n", ref));
720
721                                 /* check for copykeeps pointing to the same mode_T node as the reference copykeep */
722                                 for (j = 0; j < num_ck; ++j) {
723                                         ir_node *cur_ck = ck_arr[j];
724
725                                         if (j != idx && cur_ck && skip_Proj(get_irn_n(cur_ck, 1)) == ref_mode_T) {
726                                                 obstack_grow(&obst, &cur_ck, sizeof(cur_ck));
727                                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, cur_ck);
728                                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\t%+F\n", cur_ck));
729                                                 ck_arr[j] = NULL;
730                                                 ++n_melt;
731                                                 sched_remove(cur_ck);
732                                         }
733                                 }
734                                 ck_arr[idx] = NULL;
735
736                                 /* check, if we found some candidates for melting */
737                                 if (n_melt == 1) {
738                                         DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\tno candidate found\n"));
739                                         continue;
740                                 }
741
742                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, ref);
743                                 sched_remove(ref);
744
745                                 melt_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
746                                 /* melt all found copykeeps */
747                                 NEW_ARR_A(ir_node *, new_ck_in, n_melt);
748                                 for (j = 0; j < n_melt; ++j) {
749                                         new_ck_in[j] = get_irn_n(melt_arr[j], 1);
750
751                                         /* now, we can kill the melted keep, except the */
752                                         /* ref one, we still need some information      */
753                                         if (melt_arr[j] != ref)
754                                                 kill_node(melt_arr[j]);
755                                 }
756
757 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
758                                 new_ck = be_new_CopyKeep(entry->cls, irg, get_nodes_block(ref), be_get_CopyKeep_op(ref), n_melt, new_ck_in, mode_ANY);
759                                 keep_alive(new_ck);
760 #else
761                                 new_ck = be_new_CopyKeep(entry->cls, irg, get_nodes_block(ref), be_get_CopyKeep_op(ref), n_melt, new_ck_in, get_irn_mode(ref));
762 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
763
764                                 /* set register class for all kept inputs */
765                                 for (j = 1; j <= n_melt; ++j)
766                                         be_node_set_reg_class(new_ck, j, entry->cls);
767
768                                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, new_ck);
769
770                                 /* find scheduling point */
771                                 sched_pt = ref_mode_T;
772                                 do {
773                                         /* just walk along the schedule until a non-Keep/CopyKeep node is found */
774                                         sched_pt = sched_next(sched_pt);
775                                 } while (be_is_Keep(sched_pt) || be_is_CopyKeep(sched_pt));
776
777                                 sched_add_before(sched_pt, new_ck);
778                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "created %+F, scheduled before %+F\n", new_ck, sched_pt));
779
780                                 /* finally: kill the reference copykeep */
781                                 kill_node(ref);
782                         }
783                 }
784
785                 obstack_free(&obst, NULL);
786         }
787 }
788
789 /**
790  * Walks over all nodes to assure register constraints.
791  *
792  * @param birg  The birg structure containing the irg
793  */
794 void assure_constraints(be_irg_t *birg) {
795         ir_graph              *irg = be_get_birg_irg(birg);
796         constraint_env_t      cenv;
797         ir_node               **nodes;
798         ir_nodemap_iterator_t map_iter;
799         ir_nodemap_entry_t    map_entry;
800         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.constr");
801
802         DEBUG_ONLY(cenv.dbg = mod;)
803         cenv.birg   = birg;
804         ir_nodemap_init(&cenv.op_set);
805         obstack_init(&cenv.obst);
806
807         irg_block_walk_graph(irg, NULL, assure_constraints_walker, &cenv);
808
809         /* melt copykeeps, pointing to projs of */
810         /* the same mode_T node and keeping the */
811         /* same operand                         */
812         melt_copykeeps(&cenv);
813
814         /* for all */
815         foreach_ir_nodemap(&cenv.op_set, map_entry, map_iter) {
816                 op_copy_assoc_t *entry = map_entry.data;
817                 int     n;
818                 ir_node *cp;
819                 ir_nodeset_iterator_t iter;
820                 be_ssa_construction_env_t senv;
821
822                 n     = ir_nodeset_size(&entry->copies);
823                 nodes = alloca(n * sizeof(nodes[0]));
824
825                 /* put the node in an array */
826                 DBG((mod, LEVEL_1, "introduce copies for %+F ", map_entry.node));
827
828                 /* collect all copies */
829                 n = 0;
830                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
831                         nodes[n++] = cp;
832                         DB((mod, LEVEL_1, ", %+F ", cp));
833                 }
834
835                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
836
837                 /* introduce the copies for the operand and it's copies */
838                 be_ssa_construction_init(&senv, birg);
839                 be_ssa_construction_add_copy(&senv, map_entry.node);
840                 be_ssa_construction_add_copies(&senv, nodes, n);
841                 be_ssa_construction_fix_users(&senv, map_entry.node);
842                 be_ssa_construction_destroy(&senv);
843
844                 /* Could be that not all CopyKeeps are really needed, */
845                 /* so we transform unnecessary ones into Keeps.       */
846                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
847                         if (be_is_CopyKeep(cp) && get_irn_n_edges(cp) < 1) {
848                                 ir_node *keep;
849                                 int     n = get_irn_arity(cp);
850
851                                 keep = be_new_Keep(arch_get_irn_reg_class(cp, -1),
852                                         irg, get_nodes_block(cp), n, get_irn_in(cp) + 1);
853                                 sched_add_before(cp, keep);
854
855                                 /* Set all ins (including the block) of the CopyKeep BAD to keep the verifier happy. */
856                                 sched_remove(cp);
857                                 kill_node(cp);
858                         }
859                 }
860
861                 ir_nodeset_destroy(&entry->copies);
862         }
863
864         ir_nodemap_destroy(&cenv.op_set);
865         obstack_free(&cenv.obst, NULL);
866         be_liveness_invalidate(be_get_birg_liveness(birg));
867 }
868
869
870 /**
871  * Push nodes that do not need to be permed through the Perm.
872  * This is commonly a reload cascade at block ends.
873  * @note This routine needs interference.
874  * @note Probably, we can implement it a little more efficient.
875  *       Especially searching the frontier lazily might be better.
876  * @param perm The perm.
877  * @param data The walker data (lower_env_t).
878  * @return     1, if there is something left to perm over.
879  *             0, if removed the complete perm.
880  */
881 static int push_through_perm(ir_node *perm, void *data)
882 {
883         lower_env_t *env = data;
884
885         ir_graph *irg     = get_irn_irg(perm);
886         ir_node *bl       = get_nodes_block(perm);
887         ir_node *node;
888         int  arity        = get_irn_arity(perm);
889         int *map;
890         int *proj_map;
891         bitset_t *moved   = bitset_alloca(arity);
892         int n_moved;
893         int new_size;
894         ir_node *frontier = bl;
895         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.permmove");
896
897         int i, n;
898         const ir_edge_t *edge;
899         ir_node *one_proj = NULL, *irn;
900         const arch_register_class_t *cls = NULL;
901
902         DBG((mod, LEVEL_1, "perm move %+F irg %+F\n", perm, irg));
903
904         /* get some Proj and find out the register class of that Proj. */
905         edge     = get_irn_out_edge_first_kind(perm, EDGE_KIND_NORMAL);
906         one_proj = get_edge_src_irn(edge);
907         assert(is_Proj(one_proj));
908         cls      = arch_get_irn_reg_class(one_proj, -1);
909
910         /* Find the point in the schedule after which the
911          * potentially movable nodes must be defined.
912          * A Perm will only be pushed up to first instruction
913          * which lets an operand of itself die.
914          * If we would allow to move the Perm above this instruction,
915          * the former dead operand would be live now at the point of
916          * the Perm, increasing the register pressure by one.
917          */
918         sched_foreach_reverse_from (sched_prev(perm), irn) {
919                 for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
920                         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
921                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op) &&
922                             !values_interfere(env->birg, op, one_proj)) {
923                                 frontier = irn;
924                                 goto found_front;
925                         }
926                 }
927         }
928 found_front:
929
930         DBG((mod, LEVEL_2, "\tfrontier: %+F\n", frontier));
931
932         node = sched_prev(perm);
933         n_moved = 0;
934         while(!sched_is_begin(node)) {
935                 const arch_register_req_t *req;
936                 int                        input = -1;
937                 ir_node                   *proj;
938
939                 /* search if node is a INPUT of Perm */
940                 foreach_out_edge(perm, edge) {
941                         ir_node *out = get_edge_src_irn(edge);
942                         int      pn  = get_Proj_proj(out);
943                         ir_node *in  = get_irn_n(perm, pn);
944                         if (node == in) {
945                                 proj  = out;
946                                 input = pn;
947                                 break;
948                         }
949                 }
950                 /* it wasn't an input to the perm, we can't do anything more */
951                 if(input < 0)
952                         break;
953                 if(!sched_comes_after(frontier, node))
954                         break;
955                 if (arch_irn_is(node, modify_flags))
956                         break;
957                 if(is_Proj(node)) {
958                         req = arch_get_register_req(get_Proj_pred(node),
959                                                     -1 - get_Proj_proj(node));
960                 } else {
961                         req = arch_get_register_req(node, -1);
962                 }
963                 if(req->type != arch_register_req_type_normal)
964                         break;
965                 for(i = get_irn_arity(node) - 1; i >= 0; --i) {
966                         ir_node *opop = get_irn_n(node, i);
967                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, opop)) {
968                                 break;
969                         }
970                 }
971                 if(i >= 0)
972                         break;
973
974                 DBG((mod, LEVEL_2, "\tmoving %+F after %+F, killing %+F\n", node, perm, proj));
975
976                 /* move the movable node in front of the Perm */
977                 sched_remove(node);
978                 sched_add_after(perm, node);
979
980                 /* give it the proj's register */
981                 arch_set_irn_register(node, arch_get_irn_register(proj));
982
983                 /* reroute all users of the proj to the moved node. */
984                 edges_reroute(proj, node, irg);
985
986                 /* and kill it */
987                 set_Proj_pred(proj, new_Bad());
988                 kill_node(proj);
989
990                 bitset_set(moved, input);
991                 n_moved++;
992
993                 node = sched_prev(node);
994         }
995
996         /* well, we could not push anything through the perm */
997         if(n_moved == 0)
998                 return 1;
999
1000         new_size = arity - n_moved;
1001         if(new_size == 0) {
1002                 return 0;
1003         }
1004
1005         map      = alloca(new_size * sizeof(map[0]));
1006         proj_map = alloca(arity * sizeof(proj_map[0]));
1007         memset(proj_map, -1, sizeof(proj_map[0]));
1008         n   = 0;
1009         for(i = 0; i < arity; ++i) {
1010                 if(bitset_is_set(moved, i))
1011                         continue;
1012                 map[n]      = i;
1013                 proj_map[i] = n;
1014                 n++;
1015         }
1016         assert(n == new_size);
1017         foreach_out_edge(perm, edge) {
1018                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1019                 int      pn   = get_Proj_proj(proj);
1020                 pn = proj_map[pn];
1021                 assert(pn >= 0);
1022                 set_Proj_proj(proj, pn);
1023         }
1024
1025         be_Perm_reduce(perm, new_size, map);
1026         return 1;
1027 }
1028
1029 /**
1030  * Calls the corresponding lowering function for the node.
1031  *
1032  * @param irn      The node to be checked for lowering
1033  * @param walk_env The walker environment
1034  */
1035 static void lower_nodes_after_ra_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
1036         int perm_stayed;
1037
1038         if (is_Block(irn) || is_Proj(irn))
1039                 return;
1040         if (!be_is_Perm(irn))
1041                 return;
1042
1043         perm_stayed = push_through_perm(irn, walk_env);
1044         if (!perm_stayed)
1045                 return;
1046
1047         lower_perm_node(irn, walk_env);
1048 }
1049
1050 /**
1051  * Walks over all blocks in an irg and performs lowering need to be
1052  * done after register allocation (e.g. perm lowering).
1053  *
1054  * @param birg      The birg object
1055  * @param do_copy   1 == resolve cycles with a free reg if available
1056  */
1057 void lower_nodes_after_ra(be_irg_t *birg, int do_copy) {
1058         lower_env_t env;
1059         ir_graph    *irg = be_get_birg_irg(birg);
1060
1061         env.birg    = birg;
1062         env.do_copy = do_copy;
1063         FIRM_DBG_REGISTER(env.dbg_module, "firm.be.lower");
1064
1065         /* we will need interference */
1066         be_liveness_assure_chk(be_get_birg_liveness(birg));
1067
1068         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, lower_nodes_after_ra_walker, &env);
1069 }