a46797aaf20e93a1c33e0ad155f451329391193c
[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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
28 #include "config.h"
29 #endif
30
31 #include <stdlib.h>
32
33 #include "ircons.h"
34 #include "debug.h"
35 #include "irhooks.h"
36 #include "xmalloc.h"
37 #include "irnodeset.h"
38 #include "irgmod.h"
39 #include "iredges_t.h"
40 #include "irgwalk.h"
41 #include "array_t.h"
42
43 #include "bearch_t.h"
44 #include "belower.h"
45 #include "benode_t.h"
46 #include "besched_t.h"
47 #include "bestat.h"
48 #include "bessaconstr.h"
49 #include "beintlive_t.h"
50
51 #undef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
52
53 /** Associates an op with it's copy and CopyKeep. */
54 typedef struct {
55         ir_node *op;         /**< an irn which must be different */
56         ir_nodeset_t copies; /**< all non-spillable copies of this irn */
57         const arch_register_class_t *cls;
58 } op_copy_assoc_t;
59
60 /** Environment for constraints. */
61 typedef struct {
62         be_irg_t       *birg;
63         pset           *op_set;
64         struct obstack obst;
65         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *dbg;)
66 } constraint_env_t;
67
68 /** Lowering walker environment. */
69 typedef struct _lower_env_t {
70         be_irg_t         *birg;
71         const arch_env_t *arch_env;
72         unsigned          do_copy : 1;
73         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *dbg_module;)
74 } lower_env_t;
75
76 /** Holds a Perm register pair. */
77 typedef struct _reg_pair_t {
78         const arch_register_t *in_reg;    /**< a perm IN register */
79         ir_node               *in_node;   /**< the in node to which the register belongs */
80
81         const arch_register_t *out_reg;   /**< a perm OUT register */
82         ir_node               *out_node;  /**< the out node to which the register belongs */
83
84         int                    checked;   /**< indicates whether the pair was check for cycle or not */
85 } reg_pair_t;
86
87 typedef enum _perm_type_t {
88         PERM_CYCLE,
89         PERM_CHAIN,
90         PERM_SWAP,
91         PERM_COPY
92 } perm_type_t;
93
94 /** Structure to represent cycles or chains in a Perm. */
95 typedef struct _perm_cycle_t {
96         const arch_register_t **elems;       /**< the registers in the cycle */
97         int                     n_elems;     /**< number of elements in the cycle */
98         perm_type_t             type;        /**< type (CHAIN or CYCLE) */
99 } perm_cycle_t;
100
101 /** Compare the two operands. */
102 static int cmp_op_copy_assoc(const void *a, const void *b) {
103         const op_copy_assoc_t *op1 = a;
104         const op_copy_assoc_t *op2 = b;
105
106         return op1->op != op2->op;
107 }
108
109 /** Compare the in registers of two register pairs. */
110 static int compare_reg_pair(const void *a, const void *b) {
111         const reg_pair_t *pair_a = a;
112         const reg_pair_t *pair_b = b;
113
114         if (pair_a->in_reg->index > pair_b->in_reg->index)
115                 return 1;
116         else
117                 return -1;
118 }
119
120 /** returns the number register pairs marked as checked. */
121 static int get_n_checked_pairs(reg_pair_t *pairs, int n) {
122         int i, n_checked = 0;
123
124         for (i = 0; i < n; i++) {
125                 if (pairs[i].checked)
126                         n_checked++;
127         }
128
129         return n_checked;
130 }
131
132 /**
133  * Gets the node corresponding to a register from an array of register pairs.
134  * NOTE: The given registers pairs and the register to look for must belong
135  *       to the same register class.
136  *
137  * @param pairs  The array of register pairs
138  * @param n      The number of pairs
139  * @param reg    The register to look for
140  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
141  * @return The corresponding node or NULL if not found
142  */
143 static ir_node *get_node_for_register(reg_pair_t *pairs, int n, const arch_register_t *reg, int in_out) {
144         int i;
145
146         if (in_out) {
147                 for (i = 0; i < n; i++) {
148                         /* out register matches */
149                         if (pairs[i].out_reg->index == reg->index)
150                                 return pairs[i].out_node;
151                 }
152         }
153         else {
154                 for (i = 0; i < n; i++) {
155                         /* in register matches */
156                         if (pairs[i].in_reg->index == reg->index)
157                                 return pairs[i].in_node;
158                 }
159         }
160
161         return NULL;
162 }
163
164 /**
165  * Gets the index in the register pair array where the in/out register
166  * corresponds to reg_idx.
167  *
168  * @param pairs  The array of register pairs
169  * @param n      The number of pairs
170  * @param reg    The register index to look for
171  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
172  * @return The corresponding index in pairs or -1 if not found
173  */
174 static int get_pairidx_for_regidx(reg_pair_t *pairs, int n, int reg_idx, int in_out) {
175         int i;
176
177         if (in_out) {
178                 for (i = 0; i < n; i++) {
179                         /* out register matches */
180                         if ((int) pairs[i].out_reg->index == reg_idx)
181                                 return i;
182                 }
183         }
184         else {
185                 for (i = 0; i < n; i++) {
186                         /* in register matches */
187                         if ((int) pairs[i].in_reg->index == reg_idx)
188                                 return i;
189                 }
190         }
191
192         return -1;
193 }
194
195 /**
196  * Gets an array of register pairs and tries to identify a cycle or chain starting
197  * at position start.
198  *
199  * @param cycle Variable to hold the cycle
200  * @param pairs Array of register pairs
201  * @param start Index to start
202  * @return The cycle or chain
203  */
204 static perm_cycle_t *get_perm_cycle(perm_cycle_t *cycle, reg_pair_t *pairs, int n, int start) {
205         int head         = pairs[start].in_reg->index;
206         int cur_idx      = pairs[start].out_reg->index;
207         int cur_pair_idx = start;
208         int n_pairs_done = get_n_checked_pairs(pairs, n);
209         int idx;
210         perm_type_t cycle_tp = PERM_CYCLE;
211
212         /* We could be right in the middle of a chain, so we need to find the start */
213         while (head != cur_idx) {
214                 /* goto previous register in cycle or chain */
215                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, head, 1);
216
217                 if (cur_pair_idx < 0) {
218                         cycle_tp = PERM_CHAIN;
219                         break;
220                 }
221                 else {
222                         head  = pairs[cur_pair_idx].in_reg->index;
223                         start = cur_pair_idx;
224                 }
225         }
226
227         /* assume worst case: all remaining pairs build a cycle or chain */
228         cycle->elems    = XMALLOCNZ(const arch_register_t*, (n - n_pairs_done) * 2);
229         cycle->n_elems  = 2;  /* initial number of elements is 2 */
230         cycle->elems[0] = pairs[start].in_reg;
231         cycle->elems[1] = pairs[start].out_reg;
232         cycle->type     = cycle_tp;
233         cur_idx         = pairs[start].out_reg->index;
234
235         idx = 2;
236         /* check for cycle or end of a chain */
237         while (cur_idx != head) {
238                 /* goto next register in cycle or chain */
239                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cur_idx, 0);
240
241                 if (cur_pair_idx < 0)
242                         break;
243
244                 cur_idx = pairs[cur_pair_idx].out_reg->index;
245
246                 /* it's not the first element: insert it */
247                 if (cur_idx != head) {
248                         cycle->elems[idx++] = pairs[cur_pair_idx].out_reg;
249                         cycle->n_elems++;
250                 }
251                 else {
252                         /* we are there where we started -> CYCLE */
253                         cycle->type = PERM_CYCLE;
254                 }
255         }
256
257         /* mark all pairs having one in/out register with cycle in common as checked */
258         for (idx = 0; idx < cycle->n_elems; idx++) {
259                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 0);
260
261                 if (cur_pair_idx >= 0)
262                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
263
264                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 1);
265
266                 if (cur_pair_idx >= 0)
267                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
268         }
269
270         return cycle;
271 }
272
273 /**
274  * Lowers a perm node.  Resolves cycles and creates a bunch of
275  * copy and swap operations to permute registers.
276  * Note: The caller of this function has to make sure, that irn
277  *       is a Perm node.
278  *
279  * @param irn      The perm node
280  * @param block    The block the perm node belongs to
281  * @param walk_env The environment
282  */
283 static void lower_perm_node(ir_node *irn, void *walk_env) {
284         ir_graph        *irg = get_irn_irg(irn);
285         const arch_register_class_t *reg_class;
286         lower_env_t     *env         = walk_env;
287         int             real_size    = 0;
288         int             keep_perm    = 0;
289         int             n, i, pn, do_copy, j, n_ops;
290         reg_pair_t      *pairs;
291         const ir_edge_t *edge;
292         ir_node         *sched_point, *block, *in[2];
293         ir_node         *arg1, *arg2, *res1, *res2;
294         ir_node         *cpyxchg = NULL;
295         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod;)
296
297         do_copy  = env->do_copy;
298         DEBUG_ONLY(mod = env->dbg_module;)
299         block    = get_nodes_block(irn);
300
301         /*
302                 Get the schedule predecessor node to the perm
303                 NOTE: This works with auto-magic. If we insert the
304                         new copy/exchange nodes after this node, everything
305                         should be ok.
306         */
307         sched_point = sched_prev(irn);
308         DBG((mod, LEVEL_1, "perm: %+F\n", irn));
309         DBG((mod, LEVEL_1, "sched point is %+F\n", sched_point));
310         assert(sched_point && "Perm is not scheduled or has no predecessor");
311
312         n = get_irn_arity(irn);
313         assert(n == get_irn_n_edges(irn) && "perm's in and out numbers different");
314
315         reg_class = arch_get_irn_register(get_irn_n(irn, 0))->reg_class;
316         pairs     = alloca(n * sizeof(pairs[0]));
317
318         /* build the list of register pairs (in, out) */
319         i = 0;
320         foreach_out_edge(irn, edge) {
321                 pairs[i].out_node = get_edge_src_irn(edge);
322                 pn                = get_Proj_proj(pairs[i].out_node);
323                 pairs[i].in_node  = get_irn_n(irn, pn);
324
325                 pairs[i].in_reg  = arch_get_irn_register(pairs[i].in_node);
326                 pairs[i].out_reg = arch_get_irn_register(pairs[i].out_node);
327
328                 pairs[i].checked = 0;
329                 i++;
330         }
331
332         /* sort the register pairs by the indices of the in registers */
333         qsort(pairs, n, sizeof(pairs[0]), compare_reg_pair);
334
335         /* Mark all equal pairs as checked, and exchange the OUT proj with
336                 the IN node. */
337         for (i = 0; i < n; i++) {
338                 if (pairs[i].in_reg->index == pairs[i].out_reg->index) {
339                         DBG((mod, LEVEL_1, "%+F removing equal perm register pair (%+F, %+F, %s)\n",
340                                 irn, pairs[i].in_node, pairs[i].out_node, pairs[i].out_reg->name));
341
342                         /* We have to check for a special case:
343                                 The in-node could be a Proj from a Perm. In this case,
344                                 we need to correct the projnum */
345                         if (be_is_Perm(pairs[i].in_node) && is_Proj(pairs[i].in_node)) {
346                                 set_Proj_proj(pairs[i].out_node, get_Proj_proj(pairs[i].in_node));
347                         }
348
349                         /* reroute the edges from the proj to the argument */
350                         exchange(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node);
351                         //edges_reroute(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node, env->birg->irg);
352                         //set_irn_n(pairs[i].out_node, 0, new_Bad());
353
354                         pairs[i].checked = 1;
355                 }
356         }
357
358         /* Set do_copy to 0 if it's on but we have no free register */
359         if (do_copy) {
360                 do_copy = 0;
361         }
362
363         real_size = n - get_n_checked_pairs(pairs, n);
364
365         /* check for cycles and chains */
366         while (get_n_checked_pairs(pairs, n) < n) {
367                 perm_cycle_t *cycle;
368
369                 i = n_ops = 0;
370
371                 /* go to the first not-checked pair */
372                 while (pairs[i].checked) i++;
373                 cycle = XMALLOCZ(perm_cycle_t);
374                 cycle = get_perm_cycle(cycle, pairs, n, i);
375
376                 DB((mod, LEVEL_1, "%+F: following %s created:\n  ", irn, cycle->type == PERM_CHAIN ? "chain" : "cycle"));
377                 for (j = 0; j < cycle->n_elems; j++) {
378                         DB((mod, LEVEL_1, " %s", cycle->elems[j]->name));
379                 }
380                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
381
382                 /*
383                         We don't need to do anything if we have a Perm with two
384                         elements which represents a cycle, because those nodes
385                         already represent exchange nodes
386                 */
387                 if (n == 2 && cycle->type == PERM_CYCLE) {
388                         free(cycle);
389                         keep_perm = 1;
390                         continue;
391                 }
392
393 //TODO: - iff PERM_CYCLE && do_copy -> determine free temp reg and insert copy to/from it before/after
394 //        the copy cascade (this reduces the cycle into a chain)
395
396                 /* build copy/swap nodes from back to front */
397                 for (i = cycle->n_elems - 2; i >= 0; i--) {
398                         arg1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 0);
399                         arg2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 0);
400
401                         res1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 1);
402                         res2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 1);
403                         /*
404                                 If we have a cycle and don't copy: we need to create exchange nodes
405                                 NOTE: An exchange node is a perm node with 2 INs and 2 OUTs
406                                 IN_1  = in node with register i
407                                 IN_2  = in node with register i + 1
408                                 OUT_1 = out node with register i + 1
409                                 OUT_2 = out node with register i
410                         */
411                         if (cycle->type == PERM_CYCLE && !do_copy) {
412                                 in[0] = arg1;
413                                 in[1] = arg2;
414
415                                 /* At this point we have to handle the following problem:     */
416                                 /*                                                            */
417                                 /* If we have a cycle with more than two elements, then       */
418                                 /* this could correspond to the following Perm node:          */
419                                 /*                                                            */
420                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
421                                 /*   | r1 |   | r2 |   | r3 |                                 */
422                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
423                                 /*     |        |         |                                   */
424                                 /*     |        |         |                                   */
425                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
426                                 /*   |         Perm         |                                 */
427                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
428                                 /*     |        |         |                                   */
429                                 /*     |        |         |                                   */
430                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
431                                 /*   |Proj|   |Proj|   |Proj|                                 */
432                                 /*   | r2 |   | r3 |   | r1 |                                 */
433                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
434                                 /*                                                            */
435                                 /* This node is about to be split up into two 2x Perm's       */
436                                 /* for which we need 4 Proj's and the one additional Proj     */
437                                 /* of the first Perm has to be one IN of the second. So in    */
438                                 /* general we need to create one additional Proj for each     */
439                                 /* "middle" Perm and set this to one in node of the successor */
440                                 /* Perm.                                                      */
441
442                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating exchange node (%+F, %s) and (%+F, %s) with\n",
443                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, arg2, cycle->elems[i + 1]->name));
444                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F                        (%+F, %s) and (%+F, %s)\n",
445                                         irn, res1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
446
447                                 cpyxchg = be_new_Perm(reg_class, irg, block, 2, in);
448                                 n_ops++;
449
450                                 if (i > 0) {
451                                         /* cycle is not done yet */
452                                         int pidx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[i]->index, 0);
453
454                                         /* create intermediate proj */
455                                         res1 = new_r_Proj(irg, block, cpyxchg, get_irn_mode(res1), 0);
456
457                                         /* set as in for next Perm */
458                                         pairs[pidx].in_node = res1;
459                                 }
460
461                                 set_Proj_pred(res2, cpyxchg);
462                                 set_Proj_proj(res2, 0);
463                                 set_Proj_pred(res1, cpyxchg);
464                                 set_Proj_proj(res1, 1);
465
466                                 arch_set_irn_register(res2, cycle->elems[i + 1]);
467                                 arch_set_irn_register(res1, cycle->elems[i]);
468
469                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
470                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
471
472                                 DBG((mod, LEVEL_1, "replacing %+F with %+F, placed new node after %+F\n", irn, cpyxchg, sched_point));
473
474                                 /* set the new scheduling point */
475                                 sched_point = res1;
476                         }
477                         else {
478                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating copy node (%+F, %s) -> (%+F, %s)\n",
479                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
480
481                                 cpyxchg = be_new_Copy(reg_class, irg, block, arg1);
482                                 arch_set_irn_register(cpyxchg, cycle->elems[i + 1]);
483                                 n_ops++;
484
485                                 /* exchange copy node and proj */
486                                 exchange(res2, cpyxchg);
487
488                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
489                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
490
491                                 /* set the new scheduling point */
492                                 sched_point = cpyxchg;
493                         }
494                 }
495
496                 free((void *) cycle->elems);
497                 free(cycle);
498         }
499
500         /* remove the perm from schedule */
501         if (! keep_perm) {
502                 sched_remove(irn);
503                 kill_node(irn);
504         }
505 }
506
507
508
509 static int has_irn_users(const ir_node *irn) {
510         return get_irn_out_edge_first_kind(irn, EDGE_KIND_NORMAL) != 0;
511 }
512
513 /**
514  * Skip all Proj nodes.
515  */
516 static INLINE ir_node *belower_skip_proj(ir_node *irn) {
517         while(is_Proj(irn))
518                 irn = get_Proj_pred(irn);
519         return irn;
520 }
521
522 static ir_node *find_copy(constraint_env_t *env, ir_node *irn, ir_node *op) {
523         const arch_env_t *arch_env = be_get_birg_arch_env(env->birg);
524         ir_node          *block    = get_nodes_block(irn);
525         ir_node          *cur_node;
526
527         for (cur_node = sched_prev(irn);
528                 ! is_Block(cur_node) && be_is_Copy(cur_node) && get_nodes_block(cur_node) == block;
529                 cur_node = sched_prev(cur_node))
530         {
531                 if (be_get_Copy_op(cur_node) == op && arch_irn_is(arch_env, cur_node, dont_spill))
532                         return cur_node;
533         }
534
535         return NULL;
536 }
537
538 static void gen_assure_different_pattern(ir_node *irn, ir_node *other_different, constraint_env_t *env) {
539         be_irg_t                    *birg     = env->birg;
540         ir_graph                    *irg      = be_get_birg_irg(birg);
541         pset                        *op_set   = env->op_set;
542         const arch_env_t            *arch_env = be_get_birg_arch_env(birg);
543         ir_node                     *block    = get_nodes_block(irn);
544         const arch_register_class_t *cls      = arch_get_irn_reg_class(other_different, -1);
545         ir_node                     *in[2], *keep, *cpy;
546         op_copy_assoc_t             key, *entry;
547         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod     = env->dbg;)
548
549         if (arch_irn_is(arch_env, other_different, ignore) || ! mode_is_datab(get_irn_mode(other_different))) {
550                 DBG((mod, LEVEL_1, "ignore constraint for %+F because other_irn is ignore or not a datab node\n", irn));
551                 return;
552         }
553
554         /* Make a not spillable copy of the different node   */
555         /* this is needed because the different irn could be */
556         /* in block far far away                             */
557         /* The copy is optimized later if not needed         */
558
559         /* check if already exists such a copy in the schedule immediately before */
560         cpy = find_copy(env, belower_skip_proj(irn), other_different);
561         if (! cpy) {
562                 cpy = be_new_Copy(cls, irg, block, other_different);
563                 be_node_set_flags(cpy, BE_OUT_POS(0), arch_irn_flags_dont_spill);
564                 DBG((mod, LEVEL_1, "created non-spillable %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
565         }
566         else {
567                 DBG((mod, LEVEL_1, "using already existing %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
568         }
569
570         in[0] = irn;
571         in[1] = cpy;
572
573         /* Add the Keep resp. CopyKeep and reroute the users */
574         /* of the other_different irn in case of CopyKeep.   */
575         if (has_irn_users(other_different)) {
576                 keep = be_new_CopyKeep_single(cls, irg, block, cpy, irn, get_irn_mode(other_different));
577                 be_node_set_reg_class(keep, 1, cls);
578         }
579         else {
580                 keep = be_new_Keep(cls, irg, block, 2, in);
581         }
582
583         DBG((mod, LEVEL_1, "created %+F(%+F, %+F)\n\n", keep, irn, cpy));
584
585         /* insert copy and keep into schedule */
586         assert(sched_is_scheduled(irn) && "need schedule to assure constraints");
587         if (! sched_is_scheduled(cpy))
588                 sched_add_before(belower_skip_proj(irn), cpy);
589         sched_add_after(irn, keep);
590
591         /* insert the other different and it's copies into the set */
592         key.op = other_different;
593         entry  = pset_find(op_set, &key, hash_irn(other_different));
594
595         if (! entry) {
596                 entry         = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*entry));
597                 ir_nodeset_init(&entry->copies);
598                 entry->op     = other_different;
599                 entry->cls    = cls;
600         }
601
602         /* insert copy */
603         ir_nodeset_insert(&entry->copies, cpy);
604
605         /* insert keep in case of CopyKeep */
606         if (be_is_CopyKeep(keep)) {
607                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, keep);
608         }
609
610         pset_insert(op_set, entry, hash_irn(other_different));
611 }
612
613 /**
614  * Checks if node has a must_be_different constraint in output and adds a Keep
615  * then to assure the constraint.
616  */
617 static void assure_different_constraints(ir_node *irn, constraint_env_t *env) {
618         ir_node                   *skipped_irn = belower_skip_proj(irn);
619         const arch_register_req_t *req         = arch_get_register_req(irn, -1);
620
621         if (arch_register_req_is(req, must_be_different)) {
622                 const unsigned other = req->other_different;
623                 int i;
624
625                 if (arch_register_req_is(req, should_be_same)) {
626                         const unsigned same = req->other_same;
627
628                         if (is_po2(other) && is_po2(same)) {
629                                 int idx_other = ntz(other);
630                                 int idx_same  = ntz(same);
631
632                                 /*
633                                  * We can safely ignore a should_be_same x must_be_different y
634                                  * IFF both inputs are equal!
635                                  */
636                                 if (get_irn_n(skipped_irn, idx_other) == get_irn_n(skipped_irn, idx_same)) {
637                                         return;
638                                 }
639                         }
640                 }
641                 for (i = 0; 1U << i <= other; ++i) {
642                         if (other & (1U << i)) {
643                                 ir_node *different_from = get_irn_n(skipped_irn, i);
644                                 gen_assure_different_pattern(irn, different_from, env);
645                         }
646                 }
647         }
648 }
649
650 /**
651  * Calls the functions to assure register constraints.
652  *
653  * @param irn      The node to be checked for lowering
654  * @param walk_env The walker environment
655  */
656 static void assure_constraints_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
657         if (is_Block(irn))
658                 return;
659
660         if (sched_is_scheduled(irn) && mode_is_datab(get_irn_mode(irn)))
661                 assure_different_constraints(irn, walk_env);
662 }
663
664 /**
665  * Melt all copykeeps pointing to the same node
666  * (or Projs of the same node), copying the same operand.
667  */
668 static void melt_copykeeps(constraint_env_t *cenv) {
669         be_irg_t *birg = cenv->birg;
670         ir_graph *irg  = be_get_birg_irg(birg);
671         op_copy_assoc_t *entry;
672
673         /* for all */
674         foreach_pset(cenv->op_set, entry) {
675                 int     idx, num_ck;
676                 ir_node *cp;
677                 struct obstack obst;
678                 ir_nodeset_iterator_t iter;
679                 ir_node **ck_arr, **melt_arr;
680
681                 obstack_init(&obst);
682
683                 /* collect all copykeeps */
684                 num_ck = idx = 0;
685                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
686                         if (be_is_CopyKeep(cp)) {
687                                 obstack_grow(&obst, &cp, sizeof(cp));
688                                 ++num_ck;
689                         }
690 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
691                         else {
692                                 set_irn_mode(cp, mode_ANY);
693                                 keep_alive(cp);
694                         }
695 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
696                 }
697
698                 /* compare each copykeep with all other copykeeps */
699                 ck_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
700                 for (idx = 0; idx < num_ck; ++idx) {
701                         ir_node *ref, *ref_mode_T;
702
703                         if (ck_arr[idx]) {
704                                 int j, n_melt;
705                                 ir_node **new_ck_in;
706                                 ir_node *new_ck;
707                                 ir_node *sched_pt = NULL;
708
709                                 n_melt     = 1;
710                                 ref        = ck_arr[idx];
711                                 ref_mode_T = skip_Proj(get_irn_n(ref, 1));
712                                 obstack_grow(&obst, &ref, sizeof(ref));
713
714                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "Trying to melt %+F:\n", ref));
715
716                                 /* check for copykeeps pointing to the same mode_T node as the reference copykeep */
717                                 for (j = 0; j < num_ck; ++j) {
718                                         ir_node *cur_ck = ck_arr[j];
719
720                                         if (j != idx && cur_ck && skip_Proj(get_irn_n(cur_ck, 1)) == ref_mode_T) {
721                                                 obstack_grow(&obst, &cur_ck, sizeof(cur_ck));
722                                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, cur_ck);
723                                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\t%+F\n", cur_ck));
724                                                 ck_arr[j] = NULL;
725                                                 ++n_melt;
726                                                 sched_remove(cur_ck);
727                                         }
728                                 }
729                                 ck_arr[idx] = NULL;
730
731                                 /* check, if we found some candidates for melting */
732                                 if (n_melt == 1) {
733                                         DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\tno candidate found\n"));
734                                         continue;
735                                 }
736
737                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, ref);
738                                 sched_remove(ref);
739
740                                 melt_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
741                                 /* melt all found copykeeps */
742                                 NEW_ARR_A(ir_node *, new_ck_in, n_melt);
743                                 for (j = 0; j < n_melt; ++j) {
744                                         new_ck_in[j] = get_irn_n(melt_arr[j], 1);
745
746                                         /* now, we can kill the melted keep, except the */
747                                         /* ref one, we still need some information      */
748                                         if (melt_arr[j] != ref)
749                                                 kill_node(melt_arr[j]);
750                                 }
751
752 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
753                                 new_ck = be_new_CopyKeep(entry->cls, irg, get_nodes_block(ref), be_get_CopyKeep_op(ref), n_melt, new_ck_in, mode_ANY);
754                                 keep_alive(new_ck);
755 #else
756                                 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));
757 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
758
759                                 /* set register class for all kept inputs */
760                                 for (j = 1; j <= n_melt; ++j)
761                                         be_node_set_reg_class(new_ck, j, entry->cls);
762
763                                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, new_ck);
764
765                                 /* find scheduling point */
766                                 sched_pt = ref_mode_T;
767                                 do {
768                                         /* just walk along the schedule until a non-Keep/CopyKeep node is found */
769                                         sched_pt = sched_next(sched_pt);
770                                 } while (be_is_Keep(sched_pt) || be_is_CopyKeep(sched_pt));
771
772                                 sched_add_before(sched_pt, new_ck);
773                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "created %+F, scheduled before %+F\n", new_ck, sched_pt));
774
775                                 /* finally: kill the reference copykeep */
776                                 kill_node(ref);
777                         }
778                 }
779
780                 obstack_free(&obst, NULL);
781         }
782 }
783
784 /**
785  * Walks over all nodes to assure register constraints.
786  *
787  * @param birg  The birg structure containing the irg
788  */
789 void assure_constraints(be_irg_t *birg) {
790         ir_graph         *irg      = be_get_birg_irg(birg);
791         constraint_env_t cenv;
792         op_copy_assoc_t  *entry;
793         ir_node          **nodes;
794         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.constr");
795
796         DEBUG_ONLY(cenv.dbg = mod;)
797         cenv.birg   = birg;
798         cenv.op_set = new_pset(cmp_op_copy_assoc, 16);
799         obstack_init(&cenv.obst);
800
801         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, assure_constraints_walker, &cenv);
802
803         /* melt copykeeps, pointing to projs of */
804         /* the same mode_T node and keeping the */
805         /* same operand                         */
806         melt_copykeeps(&cenv);
807
808         /* for all */
809         foreach_pset(cenv.op_set, entry) {
810                 int     n;
811                 ir_node *cp;
812                 ir_nodeset_iterator_t iter;
813                 be_ssa_construction_env_t senv;
814
815                 n     = ir_nodeset_size(&entry->copies);
816                 nodes = alloca(n * sizeof(nodes[0]));
817
818                 /* put the node in an array */
819                 DBG((mod, LEVEL_1, "introduce copies for %+F ", entry->op));
820
821                 /* collect all copies */
822                 n = 0;
823                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
824                         nodes[n++] = cp;
825                         DB((mod, LEVEL_1, ", %+F ", cp));
826                 }
827
828                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
829
830                 /* introduce the copies for the operand and it's copies */
831                 be_ssa_construction_init(&senv, birg);
832                 be_ssa_construction_add_copy(&senv, entry->op);
833                 be_ssa_construction_add_copies(&senv, nodes, n);
834                 be_ssa_construction_fix_users(&senv, entry->op);
835                 be_ssa_construction_destroy(&senv);
836
837                 /* Could be that not all CopyKeeps are really needed, */
838                 /* so we transform unnecessary ones into Keeps.       */
839                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
840                         if (be_is_CopyKeep(cp) && get_irn_n_edges(cp) < 1) {
841                                 ir_node *keep;
842                                 int     n = get_irn_arity(cp);
843
844                                 keep = be_new_Keep(arch_get_irn_reg_class(cp, -1),
845                                         irg, get_nodes_block(cp), n, get_irn_in(cp) + 1);
846                                 sched_add_before(cp, keep);
847
848                                 /* Set all ins (including the block) of the CopyKeep BAD to keep the verifier happy. */
849                                 sched_remove(cp);
850                                 kill_node(cp);
851                         }
852                 }
853
854                 ir_nodeset_destroy(&entry->copies);
855         }
856
857         del_pset(cenv.op_set);
858         obstack_free(&cenv.obst, NULL);
859         be_liveness_invalidate(be_get_birg_liveness(birg));
860 }
861
862
863 /**
864  * Push nodes that do not need to be permed through the Perm.
865  * This is commonly a reload cascade at block ends.
866  * @note This routine needs interference.
867  * @note Probably, we can implement it a little more efficient.
868  *       Especially searching the frontier lazily might be better.
869  * @param perm The perm.
870  * @param data The walker data (lower_env_t).
871  * @return     1, if there is something left to perm over.
872  *             0, if removed the complete perm.
873  */
874 static int push_through_perm(ir_node *perm, void *data)
875 {
876         lower_env_t *env       = data;
877         const arch_env_t *aenv = env->arch_env;
878
879         ir_graph *irg     = get_irn_irg(perm);
880         ir_node *bl       = get_nodes_block(perm);
881         ir_node *node;
882         int  arity        = get_irn_arity(perm);
883         int *map;
884         int *proj_map;
885         bitset_t *moved   = bitset_alloca(arity);
886         int n_moved;
887         int new_size;
888         ir_node *frontier = bl;
889         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.permmove");
890
891         int i, n;
892         const ir_edge_t *edge;
893         ir_node *one_proj = NULL, *irn;
894         const arch_register_class_t *cls = NULL;
895
896         DBG((mod, LEVEL_1, "perm move %+F irg %+F\n", perm, irg));
897
898         /* get some Proj and find out the register class of that Proj. */
899         edge     = get_irn_out_edge_first_kind(perm, EDGE_KIND_NORMAL);
900         one_proj = get_edge_src_irn(edge);
901         assert(is_Proj(one_proj));
902         cls      = arch_get_irn_reg_class(one_proj, -1);
903
904         /* Find the point in the schedule after which the
905          * potentially movable nodes must be defined.
906          * A Perm will only be pushed up to first instruction
907          * which lets an operand of itself die.
908          * If we would allow to move the Perm above this instruction,
909          * the former dead operand would be live now at the point of
910          * the Perm, increasing the register pressure by one.
911          */
912         sched_foreach_reverse_from (sched_prev(perm), irn) {
913                 for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
914                         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
915                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(aenv, cls, op) &&
916                             !values_interfere(env->birg, op, one_proj)) {
917                                 frontier = irn;
918                                 goto found_front;
919                         }
920                 }
921         }
922 found_front:
923
924         DBG((mod, LEVEL_2, "\tfrontier: %+F\n", frontier));
925
926         node = sched_prev(perm);
927         n_moved = 0;
928         while(!sched_is_begin(node)) {
929                 const arch_register_req_t *req;
930                 int                        input = -1;
931                 ir_node                   *proj;
932
933                 /* search if node is a INPUT of Perm */
934                 foreach_out_edge(perm, edge) {
935                         ir_node *out = get_edge_src_irn(edge);
936                         int      pn  = get_Proj_proj(out);
937                         ir_node *in  = get_irn_n(perm, pn);
938                         if (node == in) {
939                                 proj  = out;
940                                 input = pn;
941                                 break;
942                         }
943                 }
944                 /* it wasn't an input to the perm, we can't do anything more */
945                 if(input < 0)
946                         break;
947                 if(!sched_comes_after(frontier, node))
948                         break;
949                 if(arch_irn_is(aenv, node, modify_flags))
950                         break;
951                 if(is_Proj(node)) {
952                         req = arch_get_register_req(get_Proj_pred(node),
953                                                     -1 - get_Proj_proj(node));
954                 } else {
955                         req = arch_get_register_req(node, -1);
956                 }
957                 if(req->type != arch_register_req_type_normal)
958                         break;
959                 for(i = get_irn_arity(node) - 1; i >= 0; --i) {
960                         ir_node *opop = get_irn_n(node, i);
961                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(aenv, cls, opop)) {
962                                 break;
963                         }
964                 }
965                 if(i >= 0)
966                         break;
967
968                 DBG((mod, LEVEL_2, "\tmoving %+F after %+F, killing %+F\n", node, perm, proj));
969
970                 /* move the movable node in front of the Perm */
971                 sched_remove(node);
972                 sched_add_after(perm, node);
973
974                 /* give it the proj's register */
975                 arch_set_irn_register(node, arch_get_irn_register(proj));
976
977                 /* reroute all users of the proj to the moved node. */
978                 edges_reroute(proj, node, irg);
979
980                 /* and kill it */
981                 set_Proj_pred(proj, new_Bad());
982                 kill_node(proj);
983
984                 bitset_set(moved, input);
985                 n_moved++;
986
987                 node = sched_prev(node);
988         }
989
990         /* well, we could not push anything through the perm */
991         if(n_moved == 0)
992                 return 1;
993
994         new_size = arity - n_moved;
995         if(new_size == 0) {
996                 return 0;
997         }
998
999         map      = alloca(new_size * sizeof(map[0]));
1000         proj_map = alloca(arity * sizeof(proj_map[0]));
1001         memset(proj_map, -1, sizeof(proj_map[0]));
1002         n   = 0;
1003         for(i = 0; i < arity; ++i) {
1004                 if(bitset_is_set(moved, i))
1005                         continue;
1006                 map[n]      = i;
1007                 proj_map[i] = n;
1008                 n++;
1009         }
1010         assert(n == new_size);
1011         foreach_out_edge(perm, edge) {
1012                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1013                 int      pn   = get_Proj_proj(proj);
1014                 pn = proj_map[pn];
1015                 assert(pn >= 0);
1016                 set_Proj_proj(proj, pn);
1017         }
1018
1019         be_Perm_reduce(perm, new_size, map);
1020         return 1;
1021 }
1022
1023 /**
1024  * Calls the corresponding lowering function for the node.
1025  *
1026  * @param irn      The node to be checked for lowering
1027  * @param walk_env The walker environment
1028  */
1029 static void lower_nodes_after_ra_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
1030         int perm_stayed;
1031
1032         if (is_Block(irn) || is_Proj(irn))
1033                 return;
1034         if (!be_is_Perm(irn))
1035                 return;
1036
1037         perm_stayed = push_through_perm(irn, walk_env);
1038         if (!perm_stayed)
1039                 return;
1040
1041         lower_perm_node(irn, walk_env);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * Walks over all blocks in an irg and performs lowering need to be
1046  * done after register allocation (e.g. perm lowering).
1047  *
1048  * @param birg      The birg object
1049  * @param do_copy   1 == resolve cycles with a free reg if available
1050  */
1051 void lower_nodes_after_ra(be_irg_t *birg, int do_copy) {
1052         lower_env_t env;
1053         ir_graph    *irg = be_get_birg_irg(birg);
1054
1055         env.birg     = birg;
1056         env.arch_env = be_get_birg_arch_env(birg);
1057         env.do_copy  = do_copy;
1058         FIRM_DBG_REGISTER(env.dbg_module, "firm.be.lower");
1059
1060         /* we will need interference */
1061         be_liveness_assure_chk(be_get_birg_liveness(birg));
1062
1063         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, lower_nodes_after_ra_walker, &env);
1064 }