b699909d9fd9eecf7046ef45a3568fcc5ba24202
[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         unsigned          do_copy : 1;
72         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *dbg_module;)
73 } lower_env_t;
74
75 /** Holds a Perm register pair. */
76 typedef struct _reg_pair_t {
77         const arch_register_t *in_reg;    /**< a perm IN register */
78         ir_node               *in_node;   /**< the in node to which the register belongs */
79
80         const arch_register_t *out_reg;   /**< a perm OUT register */
81         ir_node               *out_node;  /**< the out node to which the register belongs */
82
83         int                    checked;   /**< indicates whether the pair was check for cycle or not */
84 } reg_pair_t;
85
86 typedef enum _perm_type_t {
87         PERM_CYCLE,
88         PERM_CHAIN,
89         PERM_SWAP,
90         PERM_COPY
91 } perm_type_t;
92
93 /** Structure to represent cycles or chains in a Perm. */
94 typedef struct _perm_cycle_t {
95         const arch_register_t **elems;       /**< the registers in the cycle */
96         int                     n_elems;     /**< number of elements in the cycle */
97         perm_type_t             type;        /**< type (CHAIN or CYCLE) */
98 } perm_cycle_t;
99
100 /** Compare the two operands. */
101 static int cmp_op_copy_assoc(const void *a, const void *b) {
102         const op_copy_assoc_t *op1 = a;
103         const op_copy_assoc_t *op2 = b;
104
105         return op1->op != op2->op;
106 }
107
108 /** Compare the in registers of two register pairs. */
109 static int compare_reg_pair(const void *a, const void *b) {
110         const reg_pair_t *pair_a = a;
111         const reg_pair_t *pair_b = b;
112
113         if (pair_a->in_reg->index > pair_b->in_reg->index)
114                 return 1;
115         else
116                 return -1;
117 }
118
119 /** returns the number register pairs marked as checked. */
120 static int get_n_checked_pairs(reg_pair_t *pairs, int n) {
121         int i, n_checked = 0;
122
123         for (i = 0; i < n; i++) {
124                 if (pairs[i].checked)
125                         n_checked++;
126         }
127
128         return n_checked;
129 }
130
131 /**
132  * Gets the node corresponding to a register from an array of register pairs.
133  * NOTE: The given registers pairs and the register to look for must belong
134  *       to the same register class.
135  *
136  * @param pairs  The array of register pairs
137  * @param n      The number of pairs
138  * @param reg    The register to look for
139  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
140  * @return The corresponding node or NULL if not found
141  */
142 static ir_node *get_node_for_register(reg_pair_t *pairs, int n, const arch_register_t *reg, int in_out) {
143         int i;
144
145         if (in_out) {
146                 for (i = 0; i < n; i++) {
147                         /* out register matches */
148                         if (pairs[i].out_reg->index == reg->index)
149                                 return pairs[i].out_node;
150                 }
151         }
152         else {
153                 for (i = 0; i < n; i++) {
154                         /* in register matches */
155                         if (pairs[i].in_reg->index == reg->index)
156                                 return pairs[i].in_node;
157                 }
158         }
159
160         return NULL;
161 }
162
163 /**
164  * Gets the index in the register pair array where the in/out register
165  * corresponds to reg_idx.
166  *
167  * @param pairs  The array of register pairs
168  * @param n      The number of pairs
169  * @param reg    The register index to look for
170  * @param in_out 0 == look for IN register, 1 == look for OUT register
171  * @return The corresponding index in pairs or -1 if not found
172  */
173 static int get_pairidx_for_regidx(reg_pair_t *pairs, int n, int reg_idx, int in_out) {
174         int i;
175
176         if (in_out) {
177                 for (i = 0; i < n; i++) {
178                         /* out register matches */
179                         if ((int) pairs[i].out_reg->index == reg_idx)
180                                 return i;
181                 }
182         }
183         else {
184                 for (i = 0; i < n; i++) {
185                         /* in register matches */
186                         if ((int) pairs[i].in_reg->index == reg_idx)
187                                 return i;
188                 }
189         }
190
191         return -1;
192 }
193
194 /**
195  * Gets an array of register pairs and tries to identify a cycle or chain starting
196  * at position start.
197  *
198  * @param cycle Variable to hold the cycle
199  * @param pairs Array of register pairs
200  * @param start Index to start
201  * @return The cycle or chain
202  */
203 static perm_cycle_t *get_perm_cycle(perm_cycle_t *cycle, reg_pair_t *pairs, int n, int start) {
204         int head         = pairs[start].in_reg->index;
205         int cur_idx      = pairs[start].out_reg->index;
206         int cur_pair_idx = start;
207         int n_pairs_done = get_n_checked_pairs(pairs, n);
208         int idx;
209         perm_type_t cycle_tp = PERM_CYCLE;
210
211         /* We could be right in the middle of a chain, so we need to find the start */
212         while (head != cur_idx) {
213                 /* goto previous register in cycle or chain */
214                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, head, 1);
215
216                 if (cur_pair_idx < 0) {
217                         cycle_tp = PERM_CHAIN;
218                         break;
219                 }
220                 else {
221                         head  = pairs[cur_pair_idx].in_reg->index;
222                         start = cur_pair_idx;
223                 }
224         }
225
226         /* assume worst case: all remaining pairs build a cycle or chain */
227         cycle->elems    = XMALLOCNZ(const arch_register_t*, (n - n_pairs_done) * 2);
228         cycle->n_elems  = 2;  /* initial number of elements is 2 */
229         cycle->elems[0] = pairs[start].in_reg;
230         cycle->elems[1] = pairs[start].out_reg;
231         cycle->type     = cycle_tp;
232         cur_idx         = pairs[start].out_reg->index;
233
234         idx = 2;
235         /* check for cycle or end of a chain */
236         while (cur_idx != head) {
237                 /* goto next register in cycle or chain */
238                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cur_idx, 0);
239
240                 if (cur_pair_idx < 0)
241                         break;
242
243                 cur_idx = pairs[cur_pair_idx].out_reg->index;
244
245                 /* it's not the first element: insert it */
246                 if (cur_idx != head) {
247                         cycle->elems[idx++] = pairs[cur_pair_idx].out_reg;
248                         cycle->n_elems++;
249                 }
250                 else {
251                         /* we are there where we started -> CYCLE */
252                         cycle->type = PERM_CYCLE;
253                 }
254         }
255
256         /* mark all pairs having one in/out register with cycle in common as checked */
257         for (idx = 0; idx < cycle->n_elems; idx++) {
258                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 0);
259
260                 if (cur_pair_idx >= 0)
261                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
262
263                 cur_pair_idx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[idx]->index, 1);
264
265                 if (cur_pair_idx >= 0)
266                         pairs[cur_pair_idx].checked = 1;
267         }
268
269         return cycle;
270 }
271
272 /**
273  * Lowers a perm node.  Resolves cycles and creates a bunch of
274  * copy and swap operations to permute registers.
275  * Note: The caller of this function has to make sure, that irn
276  *       is a Perm node.
277  *
278  * @param irn      The perm node
279  * @param block    The block the perm node belongs to
280  * @param walk_env The environment
281  */
282 static void lower_perm_node(ir_node *irn, void *walk_env) {
283         ir_graph        *irg = get_irn_irg(irn);
284         const arch_register_class_t *reg_class;
285         lower_env_t     *env         = walk_env;
286         int             real_size    = 0;
287         int             keep_perm    = 0;
288         int             n, i, pn, do_copy, j, n_ops;
289         reg_pair_t      *pairs;
290         const ir_edge_t *edge;
291         ir_node         *sched_point, *block, *in[2];
292         ir_node         *arg1, *arg2, *res1, *res2;
293         ir_node         *cpyxchg = NULL;
294         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod;)
295
296         do_copy  = env->do_copy;
297         DEBUG_ONLY(mod = env->dbg_module;)
298         block    = get_nodes_block(irn);
299
300         /*
301                 Get the schedule predecessor node to the perm
302                 NOTE: This works with auto-magic. If we insert the
303                         new copy/exchange nodes after this node, everything
304                         should be ok.
305         */
306         sched_point = sched_prev(irn);
307         DBG((mod, LEVEL_1, "perm: %+F\n", irn));
308         DBG((mod, LEVEL_1, "sched point is %+F\n", sched_point));
309         assert(sched_point && "Perm is not scheduled or has no predecessor");
310
311         n = get_irn_arity(irn);
312         assert(n == get_irn_n_edges(irn) && "perm's in and out numbers different");
313
314         reg_class = arch_get_irn_register(get_irn_n(irn, 0))->reg_class;
315         pairs     = alloca(n * sizeof(pairs[0]));
316
317         /* build the list of register pairs (in, out) */
318         i = 0;
319         foreach_out_edge(irn, edge) {
320                 pairs[i].out_node = get_edge_src_irn(edge);
321                 pn                = get_Proj_proj(pairs[i].out_node);
322                 pairs[i].in_node  = get_irn_n(irn, pn);
323
324                 pairs[i].in_reg  = arch_get_irn_register(pairs[i].in_node);
325                 pairs[i].out_reg = arch_get_irn_register(pairs[i].out_node);
326
327                 pairs[i].checked = 0;
328                 i++;
329         }
330
331         /* sort the register pairs by the indices of the in registers */
332         qsort(pairs, n, sizeof(pairs[0]), compare_reg_pair);
333
334         /* Mark all equal pairs as checked, and exchange the OUT proj with
335                 the IN node. */
336         for (i = 0; i < n; i++) {
337                 if (pairs[i].in_reg->index == pairs[i].out_reg->index) {
338                         DBG((mod, LEVEL_1, "%+F removing equal perm register pair (%+F, %+F, %s)\n",
339                                 irn, pairs[i].in_node, pairs[i].out_node, pairs[i].out_reg->name));
340
341                         /* We have to check for a special case:
342                                 The in-node could be a Proj from a Perm. In this case,
343                                 we need to correct the projnum */
344                         if (be_is_Perm(pairs[i].in_node) && is_Proj(pairs[i].in_node)) {
345                                 set_Proj_proj(pairs[i].out_node, get_Proj_proj(pairs[i].in_node));
346                         }
347
348                         /* reroute the edges from the proj to the argument */
349                         exchange(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node);
350                         //edges_reroute(pairs[i].out_node, pairs[i].in_node, env->birg->irg);
351                         //set_irn_n(pairs[i].out_node, 0, new_Bad());
352
353                         pairs[i].checked = 1;
354                 }
355         }
356
357         /* Set do_copy to 0 if it's on but we have no free register */
358         if (do_copy) {
359                 do_copy = 0;
360         }
361
362         real_size = n - get_n_checked_pairs(pairs, n);
363
364         /* check for cycles and chains */
365         while (get_n_checked_pairs(pairs, n) < n) {
366                 perm_cycle_t *cycle;
367
368                 i = n_ops = 0;
369
370                 /* go to the first not-checked pair */
371                 while (pairs[i].checked) i++;
372                 cycle = XMALLOCZ(perm_cycle_t);
373                 cycle = get_perm_cycle(cycle, pairs, n, i);
374
375                 DB((mod, LEVEL_1, "%+F: following %s created:\n  ", irn, cycle->type == PERM_CHAIN ? "chain" : "cycle"));
376                 for (j = 0; j < cycle->n_elems; j++) {
377                         DB((mod, LEVEL_1, " %s", cycle->elems[j]->name));
378                 }
379                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
380
381                 /*
382                         We don't need to do anything if we have a Perm with two
383                         elements which represents a cycle, because those nodes
384                         already represent exchange nodes
385                 */
386                 if (n == 2 && cycle->type == PERM_CYCLE) {
387                         free(cycle);
388                         keep_perm = 1;
389                         continue;
390                 }
391
392 //TODO: - iff PERM_CYCLE && do_copy -> determine free temp reg and insert copy to/from it before/after
393 //        the copy cascade (this reduces the cycle into a chain)
394
395                 /* build copy/swap nodes from back to front */
396                 for (i = cycle->n_elems - 2; i >= 0; i--) {
397                         arg1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 0);
398                         arg2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 0);
399
400                         res1 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i], 1);
401                         res2 = get_node_for_register(pairs, n, cycle->elems[i + 1], 1);
402                         /*
403                                 If we have a cycle and don't copy: we need to create exchange nodes
404                                 NOTE: An exchange node is a perm node with 2 INs and 2 OUTs
405                                 IN_1  = in node with register i
406                                 IN_2  = in node with register i + 1
407                                 OUT_1 = out node with register i + 1
408                                 OUT_2 = out node with register i
409                         */
410                         if (cycle->type == PERM_CYCLE && !do_copy) {
411                                 in[0] = arg1;
412                                 in[1] = arg2;
413
414                                 /* At this point we have to handle the following problem:     */
415                                 /*                                                            */
416                                 /* If we have a cycle with more than two elements, then       */
417                                 /* this could correspond to the following Perm node:          */
418                                 /*                                                            */
419                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
420                                 /*   | r1 |   | r2 |   | r3 |                                 */
421                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
422                                 /*     |        |         |                                   */
423                                 /*     |        |         |                                   */
424                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
425                                 /*   |         Perm         |                                 */
426                                 /*   +-+--------+---------+-+                                 */
427                                 /*     |        |         |                                   */
428                                 /*     |        |         |                                   */
429                                 /*   +-+--+   +-+--+   +--+-+                                 */
430                                 /*   |Proj|   |Proj|   |Proj|                                 */
431                                 /*   | r2 |   | r3 |   | r1 |                                 */
432                                 /*   +----+   +----+   +----+                                 */
433                                 /*                                                            */
434                                 /* This node is about to be split up into two 2x Perm's       */
435                                 /* for which we need 4 Proj's and the one additional Proj     */
436                                 /* of the first Perm has to be one IN of the second. So in    */
437                                 /* general we need to create one additional Proj for each     */
438                                 /* "middle" Perm and set this to one in node of the successor */
439                                 /* Perm.                                                      */
440
441                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating exchange node (%+F, %s) and (%+F, %s) with\n",
442                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, arg2, cycle->elems[i + 1]->name));
443                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F                        (%+F, %s) and (%+F, %s)\n",
444                                         irn, res1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
445
446                                 cpyxchg = be_new_Perm(reg_class, irg, block, 2, in);
447                                 n_ops++;
448
449                                 if (i > 0) {
450                                         /* cycle is not done yet */
451                                         int pidx = get_pairidx_for_regidx(pairs, n, cycle->elems[i]->index, 0);
452
453                                         /* create intermediate proj */
454                                         res1 = new_r_Proj(irg, block, cpyxchg, get_irn_mode(res1), 0);
455
456                                         /* set as in for next Perm */
457                                         pairs[pidx].in_node = res1;
458                                 }
459
460                                 set_Proj_pred(res2, cpyxchg);
461                                 set_Proj_proj(res2, 0);
462                                 set_Proj_pred(res1, cpyxchg);
463                                 set_Proj_proj(res1, 1);
464
465                                 arch_set_irn_register(res2, cycle->elems[i + 1]);
466                                 arch_set_irn_register(res1, cycle->elems[i]);
467
468                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
469                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
470
471                                 DBG((mod, LEVEL_1, "replacing %+F with %+F, placed new node after %+F\n", irn, cpyxchg, sched_point));
472
473                                 /* set the new scheduling point */
474                                 sched_point = res1;
475                         }
476                         else {
477                                 DBG((mod, LEVEL_1, "%+F creating copy node (%+F, %s) -> (%+F, %s)\n",
478                                         irn, arg1, cycle->elems[i]->name, res2, cycle->elems[i + 1]->name));
479
480                                 cpyxchg = be_new_Copy(reg_class, irg, block, arg1);
481                                 arch_set_irn_register(cpyxchg, cycle->elems[i + 1]);
482                                 n_ops++;
483
484                                 /* exchange copy node and proj */
485                                 exchange(res2, cpyxchg);
486
487                                 /* insert the copy/exchange node in schedule after the magic schedule node (see above) */
488                                 sched_add_after(sched_point, cpyxchg);
489
490                                 /* set the new scheduling point */
491                                 sched_point = cpyxchg;
492                         }
493                 }
494
495                 free((void *) cycle->elems);
496                 free(cycle);
497         }
498
499         /* remove the perm from schedule */
500         if (! keep_perm) {
501                 sched_remove(irn);
502                 kill_node(irn);
503         }
504 }
505
506
507
508 static int has_irn_users(const ir_node *irn) {
509         return get_irn_out_edge_first_kind(irn, EDGE_KIND_NORMAL) != 0;
510 }
511
512 /**
513  * Skip all Proj nodes.
514  */
515 static INLINE ir_node *belower_skip_proj(ir_node *irn) {
516         while(is_Proj(irn))
517                 irn = get_Proj_pred(irn);
518         return irn;
519 }
520
521 static ir_node *find_copy(ir_node *irn, ir_node *op)
522 {
523         ir_node *block    = get_nodes_block(irn);
524         ir_node *cur_node;
525
526         for (cur_node = sched_prev(irn);
527                 ! is_Block(cur_node) && be_is_Copy(cur_node) && get_nodes_block(cur_node) == block;
528                 cur_node = sched_prev(cur_node))
529         {
530                 if (be_get_Copy_op(cur_node) == op && arch_irn_is(cur_node, dont_spill))
531                         return cur_node;
532         }
533
534         return NULL;
535 }
536
537 static void gen_assure_different_pattern(ir_node *irn, ir_node *other_different, constraint_env_t *env) {
538         be_irg_t                    *birg     = env->birg;
539         ir_graph                    *irg      = be_get_birg_irg(birg);
540         pset                        *op_set   = env->op_set;
541         ir_node                     *block    = get_nodes_block(irn);
542         const arch_register_class_t *cls      = arch_get_irn_reg_class(other_different, -1);
543         ir_node                     *in[2], *keep, *cpy;
544         op_copy_assoc_t             key, *entry;
545         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod     = env->dbg;)
546
547         if (arch_irn_is(other_different, ignore) ||
548                         !mode_is_datab(get_irn_mode(other_different))) {
549                 DBG((mod, LEVEL_1, "ignore constraint for %+F because other_irn is ignore or not a datab node\n", irn));
550                 return;
551         }
552
553         /* Make a not spillable copy of the different node   */
554         /* this is needed because the different irn could be */
555         /* in block far far away                             */
556         /* The copy is optimized later if not needed         */
557
558         /* check if already exists such a copy in the schedule immediately before */
559         cpy = find_copy(belower_skip_proj(irn), other_different);
560         if (! cpy) {
561                 cpy = be_new_Copy(cls, irg, block, other_different);
562                 be_node_set_flags(cpy, BE_OUT_POS(0), arch_irn_flags_dont_spill);
563                 DBG((mod, LEVEL_1, "created non-spillable %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
564         }
565         else {
566                 DBG((mod, LEVEL_1, "using already existing %+F for value %+F\n", cpy, other_different));
567         }
568
569         in[0] = irn;
570         in[1] = cpy;
571
572         /* Add the Keep resp. CopyKeep and reroute the users */
573         /* of the other_different irn in case of CopyKeep.   */
574         if (has_irn_users(other_different)) {
575                 keep = be_new_CopyKeep_single(cls, irg, block, cpy, irn, get_irn_mode(other_different));
576                 be_node_set_reg_class(keep, 1, cls);
577         }
578         else {
579                 keep = be_new_Keep(cls, irg, block, 2, in);
580         }
581
582         DBG((mod, LEVEL_1, "created %+F(%+F, %+F)\n\n", keep, irn, cpy));
583
584         /* insert copy and keep into schedule */
585         assert(sched_is_scheduled(irn) && "need schedule to assure constraints");
586         if (! sched_is_scheduled(cpy))
587                 sched_add_before(belower_skip_proj(irn), cpy);
588         sched_add_after(irn, keep);
589
590         /* insert the other different and it's copies into the set */
591         key.op = other_different;
592         entry  = pset_find(op_set, &key, hash_irn(other_different));
593
594         if (! entry) {
595                 entry         = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*entry));
596                 ir_nodeset_init(&entry->copies);
597                 entry->op     = other_different;
598                 entry->cls    = cls;
599         }
600
601         /* insert copy */
602         ir_nodeset_insert(&entry->copies, cpy);
603
604         /* insert keep in case of CopyKeep */
605         if (be_is_CopyKeep(keep)) {
606                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, keep);
607         }
608
609         pset_insert(op_set, entry, hash_irn(other_different));
610 }
611
612 /**
613  * Checks if node has a must_be_different constraint in output and adds a Keep
614  * then to assure the constraint.
615  */
616 static void assure_different_constraints(ir_node *irn, constraint_env_t *env) {
617         ir_node                   *skipped_irn = belower_skip_proj(irn);
618         const arch_register_req_t *req         = arch_get_register_req(irn, -1);
619
620         if (arch_register_req_is(req, must_be_different)) {
621                 const unsigned other = req->other_different;
622                 int i;
623
624                 if (arch_register_req_is(req, should_be_same)) {
625                         const unsigned same = req->other_same;
626
627                         if (is_po2(other) && is_po2(same)) {
628                                 int idx_other = ntz(other);
629                                 int idx_same  = ntz(same);
630
631                                 /*
632                                  * We can safely ignore a should_be_same x must_be_different y
633                                  * IFF both inputs are equal!
634                                  */
635                                 if (get_irn_n(skipped_irn, idx_other) == get_irn_n(skipped_irn, idx_same)) {
636                                         return;
637                                 }
638                         }
639                 }
640                 for (i = 0; 1U << i <= other; ++i) {
641                         if (other & (1U << i)) {
642                                 ir_node *different_from = get_irn_n(skipped_irn, i);
643                                 gen_assure_different_pattern(irn, different_from, env);
644                         }
645                 }
646         }
647 }
648
649 /**
650  * Calls the functions to assure register constraints.
651  *
652  * @param irn      The node to be checked for lowering
653  * @param walk_env The walker environment
654  */
655 static void assure_constraints_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
656         if (is_Block(irn))
657                 return;
658
659         if (sched_is_scheduled(irn) && mode_is_datab(get_irn_mode(irn)))
660                 assure_different_constraints(irn, walk_env);
661 }
662
663 /**
664  * Melt all copykeeps pointing to the same node
665  * (or Projs of the same node), copying the same operand.
666  */
667 static void melt_copykeeps(constraint_env_t *cenv) {
668         be_irg_t *birg = cenv->birg;
669         ir_graph *irg  = be_get_birg_irg(birg);
670         op_copy_assoc_t *entry;
671
672         /* for all */
673         foreach_pset(cenv->op_set, entry) {
674                 int     idx, num_ck;
675                 ir_node *cp;
676                 struct obstack obst;
677                 ir_nodeset_iterator_t iter;
678                 ir_node **ck_arr, **melt_arr;
679
680                 obstack_init(&obst);
681
682                 /* collect all copykeeps */
683                 num_ck = idx = 0;
684                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
685                         if (be_is_CopyKeep(cp)) {
686                                 obstack_grow(&obst, &cp, sizeof(cp));
687                                 ++num_ck;
688                         }
689 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
690                         else {
691                                 set_irn_mode(cp, mode_ANY);
692                                 keep_alive(cp);
693                         }
694 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
695                 }
696
697                 /* compare each copykeep with all other copykeeps */
698                 ck_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
699                 for (idx = 0; idx < num_ck; ++idx) {
700                         ir_node *ref, *ref_mode_T;
701
702                         if (ck_arr[idx]) {
703                                 int j, n_melt;
704                                 ir_node **new_ck_in;
705                                 ir_node *new_ck;
706                                 ir_node *sched_pt = NULL;
707
708                                 n_melt     = 1;
709                                 ref        = ck_arr[idx];
710                                 ref_mode_T = skip_Proj(get_irn_n(ref, 1));
711                                 obstack_grow(&obst, &ref, sizeof(ref));
712
713                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "Trying to melt %+F:\n", ref));
714
715                                 /* check for copykeeps pointing to the same mode_T node as the reference copykeep */
716                                 for (j = 0; j < num_ck; ++j) {
717                                         ir_node *cur_ck = ck_arr[j];
718
719                                         if (j != idx && cur_ck && skip_Proj(get_irn_n(cur_ck, 1)) == ref_mode_T) {
720                                                 obstack_grow(&obst, &cur_ck, sizeof(cur_ck));
721                                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, cur_ck);
722                                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\t%+F\n", cur_ck));
723                                                 ck_arr[j] = NULL;
724                                                 ++n_melt;
725                                                 sched_remove(cur_ck);
726                                         }
727                                 }
728                                 ck_arr[idx] = NULL;
729
730                                 /* check, if we found some candidates for melting */
731                                 if (n_melt == 1) {
732                                         DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "\tno candidate found\n"));
733                                         continue;
734                                 }
735
736                                 ir_nodeset_remove(&entry->copies, ref);
737                                 sched_remove(ref);
738
739                                 melt_arr = (ir_node **)obstack_finish(&obst);
740                                 /* melt all found copykeeps */
741                                 NEW_ARR_A(ir_node *, new_ck_in, n_melt);
742                                 for (j = 0; j < n_melt; ++j) {
743                                         new_ck_in[j] = get_irn_n(melt_arr[j], 1);
744
745                                         /* now, we can kill the melted keep, except the */
746                                         /* ref one, we still need some information      */
747                                         if (melt_arr[j] != ref)
748                                                 kill_node(melt_arr[j]);
749                                 }
750
751 #ifdef KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK
752                                 new_ck = be_new_CopyKeep(entry->cls, irg, get_nodes_block(ref), be_get_CopyKeep_op(ref), n_melt, new_ck_in, mode_ANY);
753                                 keep_alive(new_ck);
754 #else
755                                 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));
756 #endif /* KEEP_ALIVE_COPYKEEP_HACK */
757
758                                 /* set register class for all kept inputs */
759                                 for (j = 1; j <= n_melt; ++j)
760                                         be_node_set_reg_class(new_ck, j, entry->cls);
761
762                                 ir_nodeset_insert(&entry->copies, new_ck);
763
764                                 /* find scheduling point */
765                                 sched_pt = ref_mode_T;
766                                 do {
767                                         /* just walk along the schedule until a non-Keep/CopyKeep node is found */
768                                         sched_pt = sched_next(sched_pt);
769                                 } while (be_is_Keep(sched_pt) || be_is_CopyKeep(sched_pt));
770
771                                 sched_add_before(sched_pt, new_ck);
772                                 DBG((cenv->dbg, LEVEL_1, "created %+F, scheduled before %+F\n", new_ck, sched_pt));
773
774                                 /* finally: kill the reference copykeep */
775                                 kill_node(ref);
776                         }
777                 }
778
779                 obstack_free(&obst, NULL);
780         }
781 }
782
783 /**
784  * Walks over all nodes to assure register constraints.
785  *
786  * @param birg  The birg structure containing the irg
787  */
788 void assure_constraints(be_irg_t *birg) {
789         ir_graph         *irg      = be_get_birg_irg(birg);
790         constraint_env_t cenv;
791         op_copy_assoc_t  *entry;
792         ir_node          **nodes;
793         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.constr");
794
795         DEBUG_ONLY(cenv.dbg = mod;)
796         cenv.birg   = birg;
797         cenv.op_set = new_pset(cmp_op_copy_assoc, 16);
798         obstack_init(&cenv.obst);
799
800         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, assure_constraints_walker, &cenv);
801
802         /* melt copykeeps, pointing to projs of */
803         /* the same mode_T node and keeping the */
804         /* same operand                         */
805         melt_copykeeps(&cenv);
806
807         /* for all */
808         foreach_pset(cenv.op_set, entry) {
809                 int     n;
810                 ir_node *cp;
811                 ir_nodeset_iterator_t iter;
812                 be_ssa_construction_env_t senv;
813
814                 n     = ir_nodeset_size(&entry->copies);
815                 nodes = alloca(n * sizeof(nodes[0]));
816
817                 /* put the node in an array */
818                 DBG((mod, LEVEL_1, "introduce copies for %+F ", entry->op));
819
820                 /* collect all copies */
821                 n = 0;
822                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
823                         nodes[n++] = cp;
824                         DB((mod, LEVEL_1, ", %+F ", cp));
825                 }
826
827                 DB((mod, LEVEL_1, "\n"));
828
829                 /* introduce the copies for the operand and it's copies */
830                 be_ssa_construction_init(&senv, birg);
831                 be_ssa_construction_add_copy(&senv, entry->op);
832                 be_ssa_construction_add_copies(&senv, nodes, n);
833                 be_ssa_construction_fix_users(&senv, entry->op);
834                 be_ssa_construction_destroy(&senv);
835
836                 /* Could be that not all CopyKeeps are really needed, */
837                 /* so we transform unnecessary ones into Keeps.       */
838                 foreach_ir_nodeset(&entry->copies, cp, iter) {
839                         if (be_is_CopyKeep(cp) && get_irn_n_edges(cp) < 1) {
840                                 ir_node *keep;
841                                 int     n = get_irn_arity(cp);
842
843                                 keep = be_new_Keep(arch_get_irn_reg_class(cp, -1),
844                                         irg, get_nodes_block(cp), n, get_irn_in(cp) + 1);
845                                 sched_add_before(cp, keep);
846
847                                 /* Set all ins (including the block) of the CopyKeep BAD to keep the verifier happy. */
848                                 sched_remove(cp);
849                                 kill_node(cp);
850                         }
851                 }
852
853                 ir_nodeset_destroy(&entry->copies);
854         }
855
856         del_pset(cenv.op_set);
857         obstack_free(&cenv.obst, NULL);
858         be_liveness_invalidate(be_get_birg_liveness(birg));
859 }
860
861
862 /**
863  * Push nodes that do not need to be permed through the Perm.
864  * This is commonly a reload cascade at block ends.
865  * @note This routine needs interference.
866  * @note Probably, we can implement it a little more efficient.
867  *       Especially searching the frontier lazily might be better.
868  * @param perm The perm.
869  * @param data The walker data (lower_env_t).
870  * @return     1, if there is something left to perm over.
871  *             0, if removed the complete perm.
872  */
873 static int push_through_perm(ir_node *perm, void *data)
874 {
875         lower_env_t *env = data;
876
877         ir_graph *irg     = get_irn_irg(perm);
878         ir_node *bl       = get_nodes_block(perm);
879         ir_node *node;
880         int  arity        = get_irn_arity(perm);
881         int *map;
882         int *proj_map;
883         bitset_t *moved   = bitset_alloca(arity);
884         int n_moved;
885         int new_size;
886         ir_node *frontier = bl;
887         FIRM_DBG_REGISTER(firm_dbg_module_t *mod, "firm.be.lower.permmove");
888
889         int i, n;
890         const ir_edge_t *edge;
891         ir_node *one_proj = NULL, *irn;
892         const arch_register_class_t *cls = NULL;
893
894         DBG((mod, LEVEL_1, "perm move %+F irg %+F\n", perm, irg));
895
896         /* get some Proj and find out the register class of that Proj. */
897         edge     = get_irn_out_edge_first_kind(perm, EDGE_KIND_NORMAL);
898         one_proj = get_edge_src_irn(edge);
899         assert(is_Proj(one_proj));
900         cls      = arch_get_irn_reg_class(one_proj, -1);
901
902         /* Find the point in the schedule after which the
903          * potentially movable nodes must be defined.
904          * A Perm will only be pushed up to first instruction
905          * which lets an operand of itself die.
906          * If we would allow to move the Perm above this instruction,
907          * the former dead operand would be live now at the point of
908          * the Perm, increasing the register pressure by one.
909          */
910         sched_foreach_reverse_from (sched_prev(perm), irn) {
911                 for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
912                         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
913                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op) &&
914                             !values_interfere(env->birg, op, one_proj)) {
915                                 frontier = irn;
916                                 goto found_front;
917                         }
918                 }
919         }
920 found_front:
921
922         DBG((mod, LEVEL_2, "\tfrontier: %+F\n", frontier));
923
924         node = sched_prev(perm);
925         n_moved = 0;
926         while(!sched_is_begin(node)) {
927                 const arch_register_req_t *req;
928                 int                        input = -1;
929                 ir_node                   *proj;
930
931                 /* search if node is a INPUT of Perm */
932                 foreach_out_edge(perm, edge) {
933                         ir_node *out = get_edge_src_irn(edge);
934                         int      pn  = get_Proj_proj(out);
935                         ir_node *in  = get_irn_n(perm, pn);
936                         if (node == in) {
937                                 proj  = out;
938                                 input = pn;
939                                 break;
940                         }
941                 }
942                 /* it wasn't an input to the perm, we can't do anything more */
943                 if(input < 0)
944                         break;
945                 if(!sched_comes_after(frontier, node))
946                         break;
947                 if (arch_irn_is(node, modify_flags))
948                         break;
949                 if(is_Proj(node)) {
950                         req = arch_get_register_req(get_Proj_pred(node),
951                                                     -1 - get_Proj_proj(node));
952                 } else {
953                         req = arch_get_register_req(node, -1);
954                 }
955                 if(req->type != arch_register_req_type_normal)
956                         break;
957                 for(i = get_irn_arity(node) - 1; i >= 0; --i) {
958                         ir_node *opop = get_irn_n(node, i);
959                         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, opop)) {
960                                 break;
961                         }
962                 }
963                 if(i >= 0)
964                         break;
965
966                 DBG((mod, LEVEL_2, "\tmoving %+F after %+F, killing %+F\n", node, perm, proj));
967
968                 /* move the movable node in front of the Perm */
969                 sched_remove(node);
970                 sched_add_after(perm, node);
971
972                 /* give it the proj's register */
973                 arch_set_irn_register(node, arch_get_irn_register(proj));
974
975                 /* reroute all users of the proj to the moved node. */
976                 edges_reroute(proj, node, irg);
977
978                 /* and kill it */
979                 set_Proj_pred(proj, new_Bad());
980                 kill_node(proj);
981
982                 bitset_set(moved, input);
983                 n_moved++;
984
985                 node = sched_prev(node);
986         }
987
988         /* well, we could not push anything through the perm */
989         if(n_moved == 0)
990                 return 1;
991
992         new_size = arity - n_moved;
993         if(new_size == 0) {
994                 return 0;
995         }
996
997         map      = alloca(new_size * sizeof(map[0]));
998         proj_map = alloca(arity * sizeof(proj_map[0]));
999         memset(proj_map, -1, sizeof(proj_map[0]));
1000         n   = 0;
1001         for(i = 0; i < arity; ++i) {
1002                 if(bitset_is_set(moved, i))
1003                         continue;
1004                 map[n]      = i;
1005                 proj_map[i] = n;
1006                 n++;
1007         }
1008         assert(n == new_size);
1009         foreach_out_edge(perm, edge) {
1010                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1011                 int      pn   = get_Proj_proj(proj);
1012                 pn = proj_map[pn];
1013                 assert(pn >= 0);
1014                 set_Proj_proj(proj, pn);
1015         }
1016
1017         be_Perm_reduce(perm, new_size, map);
1018         return 1;
1019 }
1020
1021 /**
1022  * Calls the corresponding lowering function for the node.
1023  *
1024  * @param irn      The node to be checked for lowering
1025  * @param walk_env The walker environment
1026  */
1027 static void lower_nodes_after_ra_walker(ir_node *irn, void *walk_env) {
1028         int perm_stayed;
1029
1030         if (is_Block(irn) || is_Proj(irn))
1031                 return;
1032         if (!be_is_Perm(irn))
1033                 return;
1034
1035         perm_stayed = push_through_perm(irn, walk_env);
1036         if (!perm_stayed)
1037                 return;
1038
1039         lower_perm_node(irn, walk_env);
1040 }
1041
1042 /**
1043  * Walks over all blocks in an irg and performs lowering need to be
1044  * done after register allocation (e.g. perm lowering).
1045  *
1046  * @param birg      The birg object
1047  * @param do_copy   1 == resolve cycles with a free reg if available
1048  */
1049 void lower_nodes_after_ra(be_irg_t *birg, int do_copy) {
1050         lower_env_t env;
1051         ir_graph    *irg = be_get_birg_irg(birg);
1052
1053         env.birg    = birg;
1054         env.do_copy = do_copy;
1055         FIRM_DBG_REGISTER(env.dbg_module, "firm.be.lower");
1056
1057         /* we will need interference */
1058         be_liveness_assure_chk(be_get_birg_liveness(birg));
1059
1060         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, lower_nodes_after_ra_walker, &env);
1061 }