7cb40eff07f171f402097626edb759ae96b3cd5e
[libfirm] / ir / be / bestack.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  * @author      Sebastian Hack, Matthias Braun
23  * @version     $Id$
24  *
25  * Handling of the stack frame. It is composed of three types:
26  * 1) The type of the arguments which are pushed on the stack.
27  * 2) The "between type" which consists of stuff the call of the
28  *    function pushes on the stack (like the return address and
29  *    the old base pointer for ia32).
30  * 3) The Firm frame type which consists of all local variables
31  *    and the spills.
32  */
33 #include "config.h"
34
35 #include "bestack.h"
36 #include "beirg.h"
37 #include "besched.h"
38 #include "benode.h"
39 #include "bessaconstr.h"
40
41 #include "ircons_t.h"
42 #include "irnode_t.h"
43 #include "irgwalk.h"
44 #include "irgmod.h"
45
46 int be_get_stack_entity_offset(be_stack_layout_t *frame, ir_entity *ent,
47                                int bias)
48 {
49         ir_type *t = get_entity_owner(ent);
50         int ofs    = get_entity_offset(ent);
51
52         int index;
53
54         /* Find the type the entity is contained in. */
55         for (index = 0; index < N_FRAME_TYPES; ++index) {
56                 if (frame->order[index] == t)
57                         break;
58                 /* Add the size of all the types below the one of the entity to the entity's offset */
59                 ofs += get_type_size_bytes(frame->order[index]);
60         }
61
62         /* correct the offset by the initial position of the frame pointer */
63         ofs -= frame->initial_offset;
64
65         /* correct the offset with the current bias. */
66         ofs += bias;
67
68         return ofs;
69 }
70
71 /**
72  * Retrieve the entity with given offset from a frame type.
73  */
74 static ir_entity *search_ent_with_offset(ir_type *t, int offset)
75 {
76         int i, n;
77
78         for (i = 0, n = get_compound_n_members(t); i < n; ++i) {
79                 ir_entity *ent = get_compound_member(t, i);
80                 if (get_entity_offset(ent) == offset)
81                         return ent;
82         }
83
84         return NULL;
85 }
86
87 static int stack_frame_compute_initial_offset(be_stack_layout_t *frame)
88 {
89         ir_type  *base = frame->between_type;
90         ir_entity *ent = search_ent_with_offset(base, 0);
91
92         if (ent == NULL) {
93                 frame->initial_offset = get_type_size_bytes(frame->frame_type);
94         } else {
95                 frame->initial_offset = be_get_stack_entity_offset(frame, ent, 0);
96         }
97
98         return frame->initial_offset;
99 }
100
101 /**
102  * Walker: finally lower all Sels of outer frame or parameter
103  * entities.
104  */
105 static void lower_outer_frame_sels(ir_node *sel, void *ctx)
106 {
107         ir_node           *ptr;
108         ir_entity         *ent;
109         ir_type           *owner;
110         be_stack_layout_t *layout;
111         ir_graph          *irg;
112         (void) ctx;
113
114         if (! is_Sel(sel))
115                 return;
116
117         ent    = get_Sel_entity(sel);
118         owner  = get_entity_owner(ent);
119         ptr    = get_Sel_ptr(sel);
120         irg    = get_irn_irg(sel);
121         layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
122
123         if (owner == layout->frame_type || owner == layout->arg_type) {
124                 /* found access to outer frame or arguments */
125                 int offset = be_get_stack_entity_offset(layout, ent, 0);
126
127                 if (offset != 0) {
128                         ir_node  *bl   = get_nodes_block(sel);
129                         dbg_info *dbgi = get_irn_dbg_info(sel);
130                         ir_mode  *mode = get_irn_mode(sel);
131                         ir_mode  *mode_UInt = get_reference_mode_unsigned_eq(mode);
132                         ir_node  *cnst = new_r_Const_long(current_ir_graph, mode_UInt, offset);
133
134                         ptr = new_rd_Add(dbgi, bl, ptr, cnst, mode);
135                 }
136                 exchange(sel, ptr);
137         }
138 }
139
140 /**
141  * A helper struct for the bias walker.
142  */
143 typedef struct bias_walk {
144         int           start_block_bias;  /**< The bias at the end of the start block. */
145         int           between_size;
146         ir_node      *start_block;  /**< The start block of the current graph. */
147 } bias_walk;
148
149 /**
150  * Fix all stack accessing operations in the block bl.
151  *
152  * @param bl         the block to process
153  * @param real_bias  the bias value
154  *
155  * @return the bias at the end of this block
156  */
157 static int process_stack_bias(ir_node *bl, int real_bias)
158 {
159         int                wanted_bias = real_bias;
160         ir_graph          *irg         = get_Block_irg(bl);
161         be_stack_layout_t *layout      = be_get_irg_stack_layout(irg);
162         bool               sp_relative = layout->sp_relative;
163         const arch_env_t  *arch_env    = be_get_irg_arch_env(irg);
164         ir_node           *irn;
165
166         sched_foreach(bl, irn) {
167                 int ofs;
168
169                 /*
170                    Check, if the node relates to an entity on the stack frame.
171                    If so, set the true offset (including the bias) for that
172                    node.
173                  */
174                 ir_entity *ent = arch_get_frame_entity(irn);
175                 if (ent != NULL) {
176                         int bias   = sp_relative ? real_bias : 0;
177                         int offset = be_get_stack_entity_offset(layout, ent, bias);
178                         arch_set_frame_offset(irn, offset);
179                 }
180
181                 /*
182                  * If the node modifies the stack pointer by a constant offset,
183                  * record that in the bias.
184                  */
185                 if (be_is_IncSP(irn)) {
186                         ofs = be_get_IncSP_offset(irn);
187                         /* fill in real stack frame size */
188                         if (be_get_IncSP_align(irn)) {
189                                 /* patch IncSP to produce an aligned stack pointer */
190                                 ir_type *between_type = layout->between_type;
191                                 int      between_size = get_type_size_bytes(between_type);
192                                 int      alignment    = 1 << arch_env->stack_alignment;
193                                 int      delta        = (real_bias + ofs + between_size) & (alignment - 1);
194                                 assert(ofs >= 0);
195                                 if (delta > 0) {
196                                         be_set_IncSP_offset(irn, ofs + alignment - delta);
197                                         real_bias += alignment - delta;
198                                 }
199                         } else {
200                                 /* adjust so real_bias corresponds with wanted_bias */
201                                 int delta = wanted_bias - real_bias;
202                                 assert(delta <= 0);
203                                 if (delta != 0) {
204                                         be_set_IncSP_offset(irn, ofs + delta);
205                                         real_bias += delta;
206                                 }
207                         }
208                         real_bias   += ofs;
209                         wanted_bias += ofs;
210                 } else {
211                         ofs = arch_get_sp_bias(irn);
212                         if (ofs == SP_BIAS_RESET) {
213                                 real_bias   = 0;
214                                 wanted_bias = 0;
215                         } else {
216                                 real_bias   += ofs;
217                                 wanted_bias += ofs;
218                         }
219                 }
220         }
221
222         assert(real_bias == wanted_bias);
223         return real_bias;
224 }
225
226 /**
227  * Block-Walker: fix all stack offsets for all blocks
228  * except the start block
229  */
230 static void stack_bias_walker(ir_node *bl, void *data)
231 {
232         bias_walk *bw = (bias_walk*)data;
233         if (bl != bw->start_block) {
234                 process_stack_bias(bl, bw->start_block_bias);
235         }
236 }
237
238 void be_abi_fix_stack_bias(ir_graph *irg)
239 {
240         be_stack_layout_t *stack_layout = be_get_irg_stack_layout(irg);
241         ir_type           *frame_tp;
242         int                i;
243         bias_walk          bw;
244
245         stack_frame_compute_initial_offset(stack_layout);
246
247         /* Determine the stack bias at the end of the start block. */
248         bw.start_block_bias = process_stack_bias(get_irg_start_block(irg),
249                                                  stack_layout->initial_bias);
250         bw.between_size     = get_type_size_bytes(stack_layout->between_type);
251
252         /* fix the bias is all other blocks */
253         bw.start_block = get_irg_start_block(irg);
254         irg_block_walk_graph(irg, stack_bias_walker, NULL, &bw);
255
256         /* fix now inner functions: these still have Sel node to outer
257            frame and parameter entities */
258         frame_tp = get_irg_frame_type(irg);
259         for (i = get_class_n_members(frame_tp) - 1; i >= 0; --i) {
260                 ir_entity *ent = get_class_member(frame_tp, i);
261                 ir_graph  *irg = get_entity_irg(ent);
262
263                 if (irg != NULL) {
264                         irg_walk_graph(irg, NULL, lower_outer_frame_sels, NULL);
265                 }
266         }
267 }
268
269 typedef struct fix_stack_walker_env_t {
270         ir_node **sp_nodes;
271 } fix_stack_walker_env_t;
272
273 /**
274  * Walker. Collect all stack modifying nodes.
275  */
276 static void collect_stack_nodes_walker(ir_node *node, void *data)
277 {
278         ir_node                   *insn = node;
279         fix_stack_walker_env_t    *env  = (fix_stack_walker_env_t*)data;
280         const arch_register_req_t *req;
281
282         if (is_Proj(node)) {
283                 insn = get_Proj_pred(node);
284         }
285
286         if (arch_get_irn_n_outs(insn) == 0)
287                 return;
288         if (get_irn_mode(node) == mode_T)
289                 return;
290
291         req = arch_get_irn_register_req(node);
292         if (! (req->type & arch_register_req_type_produces_sp))
293                 return;
294
295         ARR_APP1(ir_node*, env->sp_nodes, node);
296 }
297
298 void be_abi_fix_stack_nodes(ir_graph *irg)
299 {
300         be_lv_t                   *lv       = be_get_irg_liveness(irg);
301         const arch_env_t          *arch_env = be_get_irg_arch_env(irg);
302         be_irg_t                  *birg     = be_birg_from_irg(irg);
303         const arch_register_req_t *sp_req   = birg->sp_req;
304         const arch_register_t     *sp       = arch_env->sp;
305         be_ssa_construction_env_t  senv;
306         int i, len;
307         ir_node **phis;
308         fix_stack_walker_env_t walker_env;
309
310         if (sp_req == NULL) {
311                 struct obstack      *obst = be_get_be_obst(irg);
312                 arch_register_req_t *new_sp_req;
313                 unsigned            *limited_bitset;
314
315                 new_sp_req        = OALLOCZ(obst, arch_register_req_t);
316                 new_sp_req->type  = arch_register_req_type_limited
317                                   | arch_register_req_type_produces_sp;
318                 new_sp_req->cls   = arch_register_get_class(arch_env->sp);
319                 new_sp_req->width = 1;
320
321                 limited_bitset = rbitset_obstack_alloc(obst, new_sp_req->cls->n_regs);
322                 rbitset_set(limited_bitset, arch_register_get_index(sp));
323                 new_sp_req->limited = limited_bitset;
324
325                 if (!rbitset_is_set(birg->allocatable_regs, sp->global_index)) {
326                         new_sp_req->type |= arch_register_req_type_ignore;
327                 }
328
329                 sp_req = new_sp_req;
330                 birg->sp_req = new_sp_req;
331         }
332
333         walker_env.sp_nodes = NEW_ARR_F(ir_node*, 0);
334
335         irg_walk_graph(irg, collect_stack_nodes_walker, NULL, &walker_env);
336
337         /* nothing to be done if we didn't find any node, in fact we mustn't
338          * continue, as for endless loops incsp might have had no users and is bad
339          * now.
340          */
341         len = ARR_LEN(walker_env.sp_nodes);
342         if (len == 0) {
343                 DEL_ARR_F(walker_env.sp_nodes);
344                 return;
345         }
346
347         be_ssa_construction_init(&senv, irg);
348         be_ssa_construction_add_copies(&senv, walker_env.sp_nodes,
349                                    ARR_LEN(walker_env.sp_nodes));
350         be_ssa_construction_fix_users_array(&senv, walker_env.sp_nodes,
351                                             ARR_LEN(walker_env.sp_nodes));
352
353         if (lv != NULL) {
354                 len = ARR_LEN(walker_env.sp_nodes);
355                 for (i = 0; i < len; ++i) {
356                         be_liveness_update(lv, walker_env.sp_nodes[i]);
357                 }
358                 be_ssa_construction_update_liveness_phis(&senv, lv);
359         }
360
361         phis = be_ssa_construction_get_new_phis(&senv);
362
363         /* set register requirements for stack phis */
364         len = ARR_LEN(phis);
365         for (i = 0; i < len; ++i) {
366                 ir_node *phi = phis[i];
367                 be_set_phi_reg_req(phi, sp_req);
368                 arch_set_irn_register(phi, arch_env->sp);
369         }
370         be_ssa_construction_destroy(&senv);
371         DEL_ARR_F(walker_env.sp_nodes);
372
373         /* when doing code with frame-pointers then often the last incsp-nodes are
374          * not used anymore because we copy the framepointer to the stack pointer
375          * when leaving the function. Though the last incsp is often kept (because
376          * you often don't know which incsp is the last one and fixstack should find
377          * them all). Remove unnecessary keeps and IncSP nodes */
378         {
379                 ir_node  *end    = get_irg_end(irg);
380                 int       arity  = get_irn_arity(end);
381                 int       i;
382                 for (i = arity-1; i >= 0; --i) {
383                         ir_node *in = get_irn_n(end, i);
384                         if (!be_is_IncSP(in)) {
385                                 continue;
386                         }
387
388                         remove_End_keepalive(end, in);
389                         if (get_irn_n_edges(in) == 0) {
390                                 sched_remove(in);
391                                 kill_node(in);
392                         }
393                 }
394         }
395 }