Fixed initialization of option tables
[libfirm] / ir / be / belower.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2007 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
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 "benodesets.h"
49 #include "beintlive_t.h"
50
51 #undef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
52
53 /* associates 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 //
102 /* Compare the two operands */
103 static int cmp_op_copy_assoc(const void *a, const void *b) {
104         const op_copy_assoc_t *op1 = a;
105         const op_copy_assoc_t *op2 = b;
106
107         return op1->op != op2->op;
108 }
109
110 /* Compare the in registers of two register pairs */
111 static int compare_reg_pair(const void *a, const void *b) {
112         const reg_pair_t *pair_a = a;
113         const reg_pair_t *pair_b = b;
114
115         if (pair_a->in_reg->index > pair_b->in_reg->index)
116                 return 1;
117         else
118                 return -1;
119 }
120
121 /* returns the number register pairs marked as checked */
122 static int get_n_checked_pairs(reg_pair_t *pairs, int n) {
123         int i, n_checked = 0;
124
125         for (i = 0; i < n; i++) {
126                 if (pairs[i].checked)
127                         n_checked++;
128         }
129
130         return n_checked;
131 }
132
133 /**
134  * Gets the node corresponding to a register from an array of register pairs.
135  * NOTE: The given registers pairs and the register to look for must belong
136  *       to the same register class.
137  *
138  * @param pairs  The array of register pairs
139  * @param n      The number of pairs
140  * @param reg    The register to look for
141  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
142  * @return The corresponding node or NULL if not found
143  */
144 static ir_node *get_node_for_register(reg_pair_t *pairs, int n, const arch_register_t *reg, int in_out) {
145         int i;
146
147         if (in_out) {
148                 for (i = 0; i < n; i++) {
149                         /* out register matches */
150                         if (pairs[i].out_reg->index == reg->index)
151                                 return pairs[i].out_node;
152                 }
153         }
154         else {
155                 for (i = 0; i < n; i++) {
156                         /* in register matches */
157                         if (pairs[i].in_reg->index == reg->index)
158                                 return pairs[i].in_node;
159                 }
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 (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 (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    = xcalloc((n - n_pairs_done) * 2, sizeof(cycle->elems[0]));
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         const arch_env_t            *arch_env;
288         lower_env_t     *env         = walk_env;
289         int             real_size    = 0;
290         int             keep_perm    = 0;
291         int             n, i, pn, do_copy, j, n_ops;
292         reg_pair_t      *pairs;
293         const ir_edge_t *edge;
294         perm_cycle_t    *cycle;
295         ir_node         *sched_point, *block, *in[2];
296         ir_node         *arg1, *arg2, *res1, *res2;
297         ir_node         *cpyxchg = NULL;
298         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod;)
299
300         arch_env = env->arch_env;
301         do_copy  = env->do_copy;
302         DEBUG_ONLY(mod = env->dbg_module;)
303         block    = get_nodes_block(irn);
304
305         /*
306                 Get the schedule predecessor node to the perm
307                 NOTE: This works with auto-magic. If we insert the
308                         new copy/exchange nodes after this node, everything
309                         should be ok.
310         */
311         sched_point = sched_prev(irn);
312         DBG((mod, LEVEL_1, "sched point is %+F\n", sched_point));
313         assert(sched_point && "Perm is not scheduled or has no predecessor");
314
315         n = get_irn_arity(irn);
316         assert(n == get_irn_n_edges(irn) && "perm's in and out numbers different");
317
318         reg_class = arch_get_irn_register(arch_env, get_irn_n(irn, 0))->reg_class;
319         pairs     = alloca(n * sizeof(pairs[0]));
320
321         /* build the list of register pairs (in, out) */
322         i = 0;
323         foreach_out_edge(irn, edge) {
324                 pairs[i].out_node = get_edge_src_irn(edge);
325                 pn                = get_Proj_proj(pairs[i].out_node);
326                 pairs[i].in_node  = get_irn_n(irn, pn);
327
328                 pairs[i].in_reg  = arch_get_irn_register(arch_env, pairs[i].in_node);
329                 pairs[i].out_reg = arch_get_irn_register(arch_env, pairs[i].out_node);
330
331                 pairs[i].checked = 0;
332                 i++;
333         }
334
335         /* sort the register pairs by the indices of the in registers */
336         qsort(pairs, n, sizeof(pairs[0]), compare_reg_pair);
337
338         /* Mark all equal pairs as checked, and exchange the OUT proj with
339                 the IN node. */
340         for (i = 0; i < n; i++) {
341                 if (pairs[i].in_reg->index == pairs[i].out_reg->index) {
342                         DBG((mod, LEVEL_1, "%+F removing equal perm register pair (%+F, %+F, %s)\n",
343                                 irn, pairs[i].in_node, pairs[i].out_node, pairs[i].out_reg->name));
344
345                         /* We have to check for a special case:
346                                 The in-node could be a Proj from a Perm. In this case,
347                                 we need to correct the projnum */
348                         if (be_is_Perm(pairs[i].in_node) && is_Proj(pairs[i].in_node)) {
349                                 set_Proj_proj(pairs[i].out_node, get_Proj_proj(pairs[i].in_node));
350                         }
351
352                         /* remove the proj from the schedule */
353                         sched_remove(pairs[i].out_node);
354
355                         /* reroute the edges from the proj to the argument */
356                         exchange(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node);
357                         //edges_reroute(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node, env->birg->irg);
358                         //set_irn_n(pairs[i].out_node, 0, new_Bad());
359
360                         pairs[i].checked = 1;
361                 }
362         }
363
364         /* Set do_copy to 0 if it's on but we have no free register */
365         if (do_copy) {
366                 do_copy = 0;
367         }
368
369         real_size = n - get_n_checked_pairs(pairs, n);
370
371         be_do_stat_perm(reg_class->name, reg_class->n_regs, irn, block, n, real_size);
372
373         /* check for cycles and chains */
374         while (get_n_checked_pairs(pairs, n) < n) {
375                 i = n_ops = 0;
376
377                 /* go to the first not-checked pair */
378                 while (pairs[i].checked) i++;
379                 cycle = xcalloc(1, sizeof(*cycle));
380                 cycle = get_perm_cycle(cycle, pairs, n, i);
381
382                 DB((mod, LEVEL_1, "%+F: following %s created:\n  ", irn, cycle->type == PERM_CHAIN ? "chain" : "cycle"));
383                 for (j = 0; j < cycle->n_elems; j++) {
384                         DB((mod, LEVEL_1, " %s", cycle->elems[j]->name));
385                 }
386                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
387
388                 /*
389                         We don't need to do anything if we have a Perm with two
390                         elements which represents a cycle, because those nodes
391                         already represent exchange nodes
392                 */
393                 if (n == 2 && cycle->type == PERM_CYCLE) {
394                         free(cycle);
395                         keep_perm = 1;
396                         continue;
397                 }
398
399 //TODO: - iff PERM_CYCLE && do_copy -> determine free temp reg and insert copy to/from it before/after
400 //        the copy cascade (this reduces the cycle into a chain)
401
402                 /* build copy/swap nodes from back to front */
403                 for (i = cycle->n_elems - 2; i >= 0; i--) {
404                         arg1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 0);
405                         arg2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 0);
406
407                         res1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 1);
408                         res2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 1);
409                         /*
410                                 If we have a cycle and don't copy: we need to create exchange nodes
411                                 NOTE: An exchange node is a perm node with 2 INs and 2 OUTs
412                                 IN_1  = in node with register i
413                                 IN_2  = in node with register i + 1
414                                 OUT_1 = out node with register i + 1
415                                 OUT_2 = out node with register i
416                         */
417                         if (cycle->type == PERM_CYCLE && !do_copy) {
418                                 in[0] = arg1;
419                                 in[1] = arg2;
420
421                                 /* At this point we have to handle the following problem:     */
422                                 /*                                                            */
423                                 /* If we have a cycle with more than two elements, then       */
424                                 /* this could correspond to the following Perm node:          */
425                                 /*                                                            */
426                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
427                                 /*   | r1 |   | r2 |   | r3 |                                 */
428                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
429                                 /*     |        |         |                                   */
430                                 /*     |        |         |                                   */
431                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
432                                 /*   |         Perm         |                                 */
433                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
434                                 /*     |        |         |                                   */
435                                 /*     |        |         |                                   */
436                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
437                                 /*   |Proj|   |Proj|   |Proj|                                 */
438                                 /*   | r2 |   | r3 |   | r1 |                                 */
439                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
440                                 /*                                                            */
441                                 /* This node is about to be split up into two 2x Perm's       */
442                                 /* for which we need 4 Proj's and the one additional Proj     */
443                                 /* of the first Perm has to be one IN of the second. So in    */
444                                 /* general we need to create one additional Proj for each     */
445                                 /* "middle" Perm and set this to one in node of the successor */
446                                 /* Perm.                                                      */
447
448                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating exchange node (%+F, %s) and (%+F, %s) with\n",
449                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, arg2, cycle->elems[i + 1]->name));
450                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F                        (%+F, %s) and (%+F, %s)\n",
451                                         irn, res1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
452
453                                 cpyxchg = be_new_Perm(reg_class, irg, block, 2, in);
454                                 n_ops++;
455
456                                 if (i > 0) {
457                                         /* cycle is not done yet */
458                                         int pidx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[i]->index, 0);
459
460                                         /* create intermediate proj */
461                                         res1 = new_r_Proj(irg, block, cpyxchg, get_irn_mode(res1), 0);
462
463                                         /* set as in for next Perm */
464                                         pairs[pidx].in_node = res1;
465                                 }
466                                 else {
467                                         sched_remove(res1);
468                                 }
469
470                                 sched_remove(res2);
471
472                                 set_Proj_pred(res2, cpyxchg);
473                                 set_Proj_proj(res2, 0);
474                                 set_Proj_pred(res1, cpyxchg);
475                                 set_Proj_proj(res1, 1);
476
477                                 sched_add_after(sched_point, res1);
478                                 sched_add_after(sched_point, res2);
479
480                                 arch_set_irn_register(arch_env, res2, cycle->elems[i + 1]);
481                                 arch_set_irn_register(arch_env, res1, cycle->elems[i]);
482
483                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
484                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
485
486                                 DBG((mod, LEVEL_1, "replacing %+F with %+F, placed new node after %+F\n", irn, cpyxchg, sched_point));
487
488                                 /* set the new scheduling point */
489                                 sched_point = res1;
490                         }
491                         else {
492                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating copy node (%+F, %s) -> (%+F, %s)\n",
493                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
494
495                                 cpyxchg = be_new_Copy(reg_class, irg, block, arg1);
496                                 arch_set_irn_register(arch_env, cpyxchg, cycle->elems[i + 1]);
497                                 n_ops++;
498
499                                 /* remove the proj from the schedule */
500                                 sched_remove(res2);
501
502                                 /* exchange copy node and proj */
503                                 exchange(res2, cpyxchg);
504
505                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
506                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
507
508                                 /* set the new scheduling point */
509                                 sched_point = cpyxchg;
510                         }
511                 }
512
513                 be_do_stat_permcycle(reg_class->name, irn, block, cycle->type == PERM_CHAIN, cycle->n_elems, n_ops);
514
515                 free((void *) cycle->elems);
516                 free(cycle);
517         }
518
519         /* remove the perm from schedule */
520         if (! keep_perm) {
521                 sched_remove(irn);
522                 be_kill_node(irn);
523         }
524 }
525
526
527
528 static int get_n_out_edges(const ir_node *irn) {
529         const ir_edge_t *edge;
530         int cnt = 0;
531
532         foreach_out_edge(irn, edge) {
533                 cnt++;
534         }
535
536         return cnt;
537 }
538
539 static INLINE ir_node *belower_skip_proj(ir_node *irn) {
540         while(is_Proj(irn))
541                 irn = get_Proj_pred(irn);
542         return irn;
543 }
544
545 static ir_node *find_copy(constraint_env_t *env, ir_node *irn, ir_node *op) {
546         const arch_env_t *arch_env = be_get_birg_arch_env(env->birg);
547         ir_node          *block    = get_nodes_block(irn);
548         ir_node          *cur_node;
549
550         for (cur_node = sched_prev(irn);
551                 ! is_Block(cur_node) && be_is_Copy(cur_node) && get_nodes_block(cur_node) == block;
552                 cur_node = sched_prev(cur_node))
553         {
554                 if (be_get_Copy_op(cur_node) == op && arch_irn_is(arch_env, cur_node, dont_spill))
555                         return cur_node;
556         }
557
558         return NULL;
559 }
560
561 static void gen_assure_different_pattern(ir_node *irn, ir_node *other_different, constraint_env_t *env) {
562         be_irg_t                    *birg     = env->birg;
563         ir_graph                    *irg      = be_get_birg_irg(birg);
564         pset                        *op_set   = env->op_set;
565         const arch_env_t            *arch_env = be_get_birg_arch_env(birg);
566         ir_node                     *block    = get_nodes_block(irn);
567         const arch_register_class_t *cls      = arch_get_irn_reg_class(arch_env, other_different, -1);
568         ir_node                     *in[2], *keep, *cpy;
569         op_copy_assoc_t             key, *entry;
570         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod     = env->dbg;)
571
572         if (arch_irn_is(arch_env, other_different, ignore) || ! mode_is_datab(get_irn_mode(other_different))) {
573                 DBG((mod, LEVEL_1, "ignore constraint for %+F because other_irn is ignore or not a datab node\n", irn));
574                 return;
575         }
576
577         /* Make a not spillable copy of the different node   */
578         /* this is needed because the different irn could be */
579         /* in block far far away                             */
580         /* The copy is optimized later if not needed         */
581
582         /* check if already exists such a copy in the schedule immediatly before */
583         cpy = find_copy(env, belower_skip_proj(irn), other_different);
584         if (! cpy) {
585                 cpy = be_new_Copy(cls, irg, block, other_different);
586                 be_node_set_flags(cpy, BE_OUT_POS(0), arch_irn_flags_dont_spill);
587                 DBG((mod, LEVEL_1, "created non-spillable %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
588         }
589         else {
590                 DBG((mod, LEVEL_1, "using already existing %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
591         }
592
593         in[0] = irn;
594         in[1] = cpy;
595
596         /* Add the Keep resp. CopyKeep and reroute the users */
597         /* of the other_different irn in case of CopyKeep.   */
598         if (get_n_out_edges(other_different) == 0) {
599                 keep = be_new_Keep(cls, irg, block, 2, in);
600         }
601         else {
602                 keep = be_new_CopyKeep_single(cls, irg, block, cpy, irn, get_irn_mode(other_different));
603                 be_node_set_reg_class(keep, 1, cls);
604         }
605
606         DBG((mod, LEVEL_1, "created %+F(%+F, %+F)\n\n", keep, irn, cpy));
607
608         /* insert copy and keep into schedule */
609         assert(sched_is_scheduled(irn) && "need schedule to assure constraints");
610         if (! sched_is_scheduled(cpy))
611                 sched_add_before(belower_skip_proj(irn), cpy);
612         sched_add_after(irn, keep);
613
614         /* insert the other different and it's copies into the set */
615         key.op         = other_different;
616         entry          = pset_find(op_set, &key, nodeset_hash(other_different));
617
618         if (! entry) {
619                 entry         = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*entry));
620                 ir_nodeset_init(&entry->copies);
621                 entry->op     = other_different;
622                 entry->cls    = cls;
623         }
624
625         /* insert copy */
626         ir_nodeset_insert(&entry->copies, cpy);
627
628         /* insert keep in case of CopyKeep */
629         if (be_is_CopyKeep(keep)) {
630                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, keep);
631         }
632
633         pset_insert(op_set, entry, nodeset_hash(other_different));
634 }
635
636 /**
637  * Checks if node has a should_be_different constraint in output
638  * and adds a Keep then to assure the constraint.
639  */
640 static void assure_different_constraints(ir_node *irn, constraint_env_t *env) {
641         const arch_register_req_t *req;
642         const arch_env_t          *arch_env = be_get_birg_arch_env(env->birg);
643
644         req = arch_get_register_req(arch_env, irn, -1);
645
646         if (arch_register_req_is(req, should_be_different)) {
647                 ir_node *different_from = get_irn_n(belower_skip_proj(irn), req->other_different);
648                 gen_assure_different_pattern(irn, different_from, env);
649         } else if (arch_register_req_is(req, should_be_different_from_all)) {
650                 int i, n = get_irn_arity(belower_skip_proj(irn));
651                 for (i = 0; i < n; i++) {
652                         gen_assure_different_pattern(irn, get_irn_n(belower_skip_proj(irn), i), env);
653                 }
654         }
655 }
656
657
658
659 /**
660  * Calls the functions to assure register constraints.
661  *
662  * @param irn      The node to be checked for lowering
663  * @param walk_env The walker environment
664  */
665 static void assure_constraints_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
666         if (is_Block(irn))
667                 return;
668
669         if (sched_is_scheduled(irn) && mode_is_datab(get_irn_mode(irn)))
670                 assure_different_constraints(irn, walk_env);
671
672         return;
673 }
674
675 /**
676  * Melt all copykeeps pointing to the same node
677  * (or Projs of the same node), copying the same operand.
678  */
679 static void melt_copykeeps(constraint_env_t *cenv) {
680         be_irg_t *birg = cenv->birg;
681         ir_graph *irg  = be_get_birg_irg(birg);
682         op_copy_assoc_t *entry;
683
684         /* for all */
685         foreach_pset(cenv->op_set, entry) {
686                 int     idx, num_ck;
687                 ir_node *cp;
688                 struct obstack obst;
689                 ir_nodeset_iterator_t iter;
690                 ir_node **ck_arr, **melt_arr;
691
692                 obstack_init(&obst);
693
694                 /* collect all copykeeps */
695                 num_ck = idx = 0;
696                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
697                         if (be_is_CopyKeep(cp)) {
698                                 obstack_grow(&obst, &cp, sizeof(cp));
699                                 ++num_ck;
700                         }
701 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
702                         else {
703                                 set_irn_mode(cp, mode_ANY);
704                                 keep_alive(cp);
705                         }
706 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
707                 }
708
709                 /* compare each copykeep with all other copykeeps */
710                 ck_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
711                 for (idx = 0; idx < num_ck; ++idx) {
712                         ir_node *ref, *ref_mode_T;
713
714                         if (ck_arr[idx]) {
715                                 int j, n_melt;
716                                 ir_node **new_ck_in;
717                                 ir_node *new_ck;
718                                 ir_node *sched_pt = NULL;
719
720                                 n_melt     = 1;
721                                 ref        = ck_arr[idx];
722                                 ref_mode_T = skip_Proj(get_irn_n(ref, 1));
723                                 obstack_grow(&obst, &ref, sizeof(ref));
724
725                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "Trying to melt %+F:\n", ref));
726
727                                 /* check for copykeeps pointing to the same mode_T node as the reference copykeep */
728                                 for (j = 0; j < num_ck; ++j) {
729                                         ir_node *cur_ck = ck_arr[j];
730
731                                         if (j != idx && cur_ck && skip_Proj(get_irn_n(cur_ck, 1)) == ref_mode_T) {
732                                                 obstack_grow(&obst, &cur_ck, sizeof(cur_ck));
733                                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, cur_ck);
734                                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\t%+F\n", cur_ck));
735                                                 ck_arr[j] = NULL;
736                                                 ++n_melt;
737                                                 sched_remove(cur_ck);
738                                         }
739                                 }
740                                 ck_arr[idx] = NULL;
741
742                                 /* check, if we found some candidates for melting */
743                                 if (n_melt == 1) {
744                                         DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\tno candidate found\n"));
745                                         continue;
746                                 }
747
748                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, ref);
749                                 sched_remove(ref);
750
751                                 melt_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
752                                 /* melt all found copykeeps */
753                                 NEW_ARR_A(ir_node *, new_ck_in, n_melt);
754                                 for (j = 0; j < n_melt; ++j) {
755                                         new_ck_in[j] = get_irn_n(melt_arr[j], 1);
756
757                                         /* now, we can kill the melted keep, except the */
758                                         /* ref one, we still need some information      */
759                                         if (melt_arr[j] != ref)
760                                                 be_kill_node(melt_arr[j]);
761                                 }
762
763 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
764                                 new_ck = be_new_CopyKeep(entry->cls, irg, get_nodes_block(ref), be_get_CopyKeep_op(ref), n_melt, new_ck_in, mode_ANY);
765                                 keep_alive(new_ck);
766 #else
767                                 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));
768 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
769
770                                 /* set register class for all keeped inputs */
771                                 for (j = 1; j <= n_melt; ++j)
772                                         be_node_set_reg_class(new_ck, j, entry->cls);
773
774                                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, new_ck);
775
776                                 /* find scheduling point */
777                                 if (get_irn_mode(ref_mode_T) == mode_T) {
778                                         /* walk along the Projs */
779                                         for (sched_pt = sched_next(ref_mode_T); is_Proj(sched_pt) || be_is_Keep(sched_pt) || be_is_CopyKeep(sched_pt); sched_pt = sched_next(sched_pt))
780                                                 /* just walk along the schedule until a non-Proj/Keep/CopyKeep node is found*/ ;
781                                 }
782                                 else {
783                                         sched_pt = ref_mode_T;
784                                 }
785
786                                 sched_add_before(sched_pt, new_ck);
787                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "created %+F, scheduled before %+F\n", new_ck, sched_pt));
788
789                                 /* finally: kill the reference copykeep */
790                                 be_kill_node(ref);
791                         }
792                 }
793
794                 obstack_free(&obst, NULL);
795         }
796 }
797
798 /**
799  * Walks over all nodes to assure register constraints.
800  *
801  * @param birg  The birg structure containing the irg
802  */
803 void assure_constraints(be_irg_t *birg) {
804         ir_graph         *irg      = be_get_birg_irg(birg);
805         const arch_env_t *arch_env = be_get_birg_arch_env(birg);
806         constraint_env_t cenv;
807         op_copy_assoc_t  *entry;
808         ir_node          **nodes;
809         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.constr");
810
811         be_assure_dom_front(birg);
812
813         DEBUG_ONLY(cenv.dbg = mod;)
814         cenv.birg   = birg;
815         cenv.op_set = new_pset(cmp_op_copy_assoc, 16);
816         obstack_init(&cenv.obst);
817
818         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, assure_constraints_walker, &cenv);
819
820         /* melt copykeeps, pointing to projs of */
821         /* the same mode_T node and keeping the */
822         /* same operand                         */
823         melt_copykeeps(&cenv);
824
825         /* for all */
826         foreach_pset(cenv.op_set, entry) {
827                 int     n;
828                 ir_node *cp;
829                 ir_nodeset_iterator_t iter;
830                 be_ssa_construction_env_t senv;
831
832                 n     = ir_nodeset_size(&entry->copies);
833                 nodes = alloca(n * sizeof(nodes[0]));
834
835                 /* put the node in an array */
836                 DBG((mod, LEVEL_1, "introduce copies for %+F ", entry->op));
837
838                 /* collect all copies */
839                 n = 0;
840                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
841                         nodes[n++] = cp;
842                         DB((mod, LEVEL_1, ", %+F ", cp));
843                 }
844
845                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
846
847                 /* introduce the copies for the operand and it's copies */
848                 be_ssa_construction_init(&senv, birg);
849                 be_ssa_construction_add_copy(&senv, entry->op);
850                 be_ssa_construction_add_copies(&senv, nodes, n);
851                 be_ssa_construction_fix_users(&senv, entry->op);
852                 be_ssa_construction_destroy(&senv);
853
854                 /* Could be that not all CopyKeeps are really needed, */
855                 /* so we transform unnecessary ones into Keeps.       */
856                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
857                         if (be_is_CopyKeep(cp) && get_irn_n_edges(cp) < 1) {
858                                 ir_node *keep;
859                                 int     n = get_irn_arity(cp);
860
861                                 keep = be_new_Keep(arch_get_irn_reg_class(arch_env, cp, -1),
862                                         irg, get_nodes_block(cp), n, (ir_node **)&get_irn_in(cp)[1]);
863                                 sched_add_before(cp, keep);
864
865                                 /* Set all ins (including the block) of the CopyKeep BAD to keep the verifier happy. */
866                                 sched_remove(cp);
867                                 be_kill_node(cp);
868                         }
869                 }
870
871                 ir_nodeset_destroy(&entry->copies);
872         }
873
874         del_pset(cenv.op_set);
875         obstack_free(&cenv.obst, NULL);
876         be_liveness_invalidate(be_get_birg_liveness(birg));
877 }
878
879
880 /**
881  * Push nodes that do not need to be permed through the Perm.
882  * This is commonly a reload cascade at block ends.
883  * @note This routine needs interference.
884  * @note Probably, we can implement it a little more efficient.
885  *       Especially searching the frontier lazily might be better.
886  * @param perm The perm.
887  * @param data The walker data (lower_env_t).
888  * @return     1, if there is something left to perm over.
889  *             0, if removed the complete perm.
890  */
891 static int push_through_perm(ir_node *perm, void *data)
892 {
893         lower_env_t *env       = data;
894         const arch_env_t *aenv = env->arch_env;
895
896         ir_graph *irg     = get_irn_irg(perm);
897         ir_node *bl       = get_nodes_block(perm);
898         int n             = get_irn_arity(perm);
899         int *map          = alloca(n * sizeof(map[0]));
900         ir_node **projs   = alloca(n * sizeof(projs[0]));
901         bitset_t *keep    = bitset_alloca(n);
902         ir_node *frontier = sched_first(bl);
903         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.permmove");
904
905         int i, new_size, n_keep;
906         const ir_edge_t *edge;
907         ir_node *last_proj, *irn;
908         const arch_register_class_t *cls;
909
910         DBG((mod, LEVEL_1, "perm move %+F irg %+F\n", perm, irg));
911
912         /* get some proj and find out the register class of the proj. */
913         foreach_out_edge (perm, edge) {
914                 last_proj  = get_edge_src_irn(edge);
915                 cls = arch_get_irn_reg_class(aenv, last_proj, -1);
916                 assert(is_Proj(last_proj));
917                 break;
918         }
919
920         /* find the point in the schedule after which the
921          * potentially movable nodes must be defined.
922          * A perm will only be pushed up to first instruction
923          * which lets an operand of itself die.  */
924
925         sched_foreach_reverse_from (sched_prev(perm), irn) {
926                 for(i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
927                         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
928                         if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(aenv, cls, op)
929                                 && !values_interfere(env->birg, op, last_proj)) {
930                                 frontier = sched_next(irn);
931                                 goto found_front;
932                         }
933                 }
934         }
935 found_front:
936
937         DBG((mod, LEVEL_2, "\tfrontier: %+F\n", frontier));
938
939         foreach_out_edge (perm, edge) {
940                 ir_node *proj  = get_edge_src_irn(edge);
941                 int nr         = get_Proj_proj(proj);
942                 ir_node *op    = get_irn_n(perm, nr);
943
944                 assert(nr < n);
945
946                 /* we will need the last Proj as an insertion point
947                  * for the instruction(s) pushed through the Perm */
948                 if (sched_comes_after(last_proj, proj))
949                         last_proj = proj;
950
951                 projs[nr] = proj;
952
953                 bitset_set(keep, nr);
954                 if (!is_Proj(op) && get_nodes_block(op) == bl
955                                 && (op == frontier || sched_comes_after(frontier, op))) {
956                         for (i = get_irn_arity(op) - 1; i >= 0; --i) {
957                                 ir_node *opop = get_irn_n(op, i);
958                                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(aenv, cls, opop)) {
959                                         bitset_clear(keep, nr);
960                                         break;
961                                 }
962                         }
963                 }
964         }
965
966         n_keep = bitset_popcnt(keep);
967
968         /* well, we could not push enything through the perm */
969         if (n_keep == n)
970                 return 1;
971
972         assert(is_Proj(last_proj));
973
974         DBG((mod, LEVEL_2, "\tkeep: %d, total: %d, mask: %b\n", n_keep, n, keep));
975         last_proj = sched_next(last_proj);
976         for (new_size = 0, i = 0; i < n; ++i) {
977                 ir_node *proj  = projs[i];
978
979                 if (bitset_is_set(keep, i)) {
980                         map[i] = new_size++;
981                         set_Proj_proj(proj, map[i]);
982                         DBG((mod, LEVEL_1, "\targ %d remap to %d\n", i, map[i]));
983                 }
984
985                 else {
986                         ir_node *move = get_irn_n(perm, i);
987
988                         DBG((mod, LEVEL_2, "\tmoving %+F before %+F, killing %+F\n", move, last_proj, proj));
989
990                         /* move the movable node in front of the Perm */
991                         sched_remove(move);
992                         sched_add_before(last_proj, move);
993
994                         /* give it the proj's register */
995                         arch_set_irn_register(aenv, move, arch_get_irn_register(aenv, proj));
996
997                         /* reroute all users of the proj to the moved node. */
998                         edges_reroute(proj, move, irg);
999
1000                         /* remove the proj from the schedule. */
1001                         sched_remove(proj);
1002
1003                         /* and like it to bad so it is no more in the use array of the perm */
1004                         set_Proj_pred(proj, get_irg_bad(irg));
1005
1006                         map[i] = -1;
1007                 }
1008
1009         }
1010
1011         if (n_keep > 0)
1012                 be_Perm_reduce(perm, new_size, map);
1013
1014         return n_keep > 0;
1015 }
1016
1017 /**
1018  * Calls the corresponding lowering function for the node.
1019  *
1020  * @param irn      The node to be checked for lowering
1021  * @param walk_env The walker environment
1022  */
1023 static void lower_nodes_after_ra_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
1024         if (! is_Block(irn) && ! is_Proj(irn)) {
1025                 if (be_is_Perm(irn)) {
1026                         int perm_stayed = push_through_perm(irn, walk_env);
1027                         if (perm_stayed)
1028                                 lower_perm_node(irn, walk_env);
1029                 }
1030         }
1031
1032         return;
1033 }
1034
1035 /**
1036  * Walks over all blocks in an irg and performs lowering need to be
1037  * done after register allocation (e.g. perm lowering).
1038  *
1039  * @param birg      The birg object
1040  * @param do_copy   1 == resolve cycles with a free reg if available
1041  */
1042 void lower_nodes_after_ra(be_irg_t *birg, int do_copy) {
1043         lower_env_t env;
1044         ir_graph    *irg = be_get_birg_irg(birg);
1045
1046         env.birg     = birg;
1047         env.arch_env = be_get_birg_arch_env(birg);
1048         env.do_copy  = do_copy;
1049         FIRM_DBG_REGISTER(env.dbg_module, "firm.be.lower");
1050
1051         /* we will need interference */
1052         be_liveness_assure_chk(be_get_birg_liveness(birg));
1053
1054         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, lower_nodes_after_ra_walker, &env);
1055 }