nsz Git - libfirm/blob - ir/be/ia32/ia32_address_mode.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       This file contains functions for matching firm graphs for
  23  *              nodes that can be used as address mode for x86 instructions
  24  * @author      Matthias Braun
  25  * @version     $Id$
  26  */
  27 #include "config.h"
  28
  29 #include "ia32_address_mode.h"
  30 #include "ia32_transform.h"
  31
  32 #include "irtypes.h"
  33 #include "irnode_t.h"
  34 #include "irprintf.h"
  35 #include "error.h"
  36 #include "iredges_t.h"
  37 #include "irgwalk.h"
  38
  39 #include "../benode.h"
  40 #include "../belive.h"
  41
  42 #define AGGRESSIVE_AM
  43
  44 /* gas/ld don't support negative symconsts :-( */
  45 #undef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
  46
  47 static bitset_t *non_address_mode_nodes;
  48
  49 /**
  50  * Recursive worker for checking if a DAG with root node can be represented as a simple immediate,
  51  *
  52  * @param node       the node
  53  * @param symconsts  number of symconsts found so far
  54  * @param negate     if set, the immediate must be negated
  55  *
  56  * @return non-zero if the DAG represents an immediate, 0 else
  57  */
  58 static int do_is_immediate(const ir_node *node, int *symconsts, int negate)
  59 {
  60         ir_node *left;
  61         ir_node *right;
  62
  63         switch (get_irn_opcode(node)) {
  64         case iro_Const:
  65                 /* Consts are typically immediates */
  66                 if (!tarval_is_long(get_Const_tarval(node))) {
  67 #ifdef DEBUG_libfirm
  68                         ir_fprintf(stderr,
  69                                    "Optimisation warning tarval of %+F(%+F) is not a long.\n",
  70                                    node, current_ir_graph);
  71 #endif
  72                         return 0;
  73                 }
  74                 return 1;
  75         case iro_SymConst:
  76                 /* the first SymConst of a DAG can be fold into an immediate */
  77 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
  78                 /* unfortunately the assembler/linker doesn't support -symconst */
  79                 if (negate)
  80                         return 0;
  81 #endif
  82
  83                 if (get_SymConst_kind(node) != symconst_addr_ent)
  84                         return 0;
  85                 (*symconsts)++;
  86                 if (*symconsts > 1)
  87                         return 0;
  88
  89                 return 1;
  90         case iro_Add:
  91         case iro_Sub:
  92                 /* Add's and Sub's are typically supported as long as both operands are
  93                  * immediates */
  94                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
  95                         return 0;
  96
  97                 left  = get_binop_left(node);
  98                 right = get_binop_right(node);
  99                 if (!do_is_immediate(left, symconsts, negate))
 100                         return 0;
 101                 if (!do_is_immediate(right, symconsts, is_Sub(node) ? !negate : negate))
 102                         return 0;
 103
 104                 return 1;
 105         default:
 106                 /* all other nodes are NO immediates */
 107                 return 0;
 108         }
 109 }
 110
 111 /**
 112  * Checks if a DAG with a single root node can be represented as a simple immediate.
 113  *
 114  * @param node  the node
 115  *
 116  * @return non-zero if the DAG represents an immediate, 0 else
 117  */
 118 #if 0
 119 static int is_immediate_simple(const ir_node *node)
 120 {
 121         int symconsts = 0;
 122         return do_is_immediate(node, &symconsts, 0);
 123 }
 124 #endif
 125
 126 /**
 127  * Check if a DAG starting with root node can be folded into an address mode
 128  * as an immediate.
 129  *
 130  * @param addr    the address mode data so far
 131  * @param node    the node
 132  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 133  */
 134 static int is_immediate(ia32_address_t *addr, const ir_node *node, int negate)
 135 {
 136         int symconsts = (addr->symconst_ent != NULL);
 137         return do_is_immediate(node, &symconsts, negate);
 138 }
 139
 140 /**
 141  * Place a DAG with root node into an address mode.
 142  *
 143  * @param addr    the address mode data so far
 144  * @param node    the node
 145  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 146  */
 147 static void eat_immediate(ia32_address_t *addr, ir_node *node, int negate)
 148 {
 149         tarval  *tv;
 150         ir_node *left;
 151         ir_node *right;
 152         long    val;
 153
 154         switch (get_irn_opcode(node)) {
 155         case iro_Const:
 156                 /* simply add the value to the offset */
 157                 tv = get_Const_tarval(node);
 158                 val = get_tarval_long(tv);
 159                 if (negate) {
 160                         addr->offset -= val;
 161                 } else {
 162                         addr->offset += val;
 163                 }
 164                 break;
 165         case iro_SymConst:
 166                 /* place the entity into the symconst */
 167                 if (addr->symconst_ent != NULL) {
 168                         panic("Internal error: more than 1 symconst in address calculation");
 169                 }
 170                 addr->symconst_ent  = get_SymConst_entity(node);
 171 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
 172                 assert(!negate);
 173 #endif
 174                 addr->symconst_sign = negate;
 175                 break;
 176         case iro_Add:
 177                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 178                 left  = get_Add_left(node);
 179                 right = get_Add_right(node);
 180                 eat_immediate(addr, left, negate);
 181                 eat_immediate(addr, right, negate);
 182                 break;
 183         case iro_Sub:
 184                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 185                 left  = get_Sub_left(node);
 186                 right = get_Sub_right(node);
 187                 eat_immediate(addr, left, negate);
 188                 eat_immediate(addr, right, !negate);
 189                 break;
 190         default:
 191                 panic("Internal error in immediate address calculation");
 192         }
 193 }
 194
 195 /**
 196  * Place operands of node into an address mode.
 197  *
 198  * @param addr    the address mode data so far
 199  * @param node    the node
 200  * @param flags   the flags
 201  *
 202  * @return the folded node
 203  */
 204 static ir_node *eat_immediates(ia32_address_t *addr, ir_node *node,
 205                                ia32_create_am_flags_t flags)
 206 {
 207         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 208                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 209                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2))
 210                 return node;
 211
 212         if (is_Add(node)) {
 213                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 214                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 215
 216                 if (is_immediate(addr, left, 0)) {
 217                         eat_immediate(addr, left, 0);
 218                         return eat_immediates(addr, right, 0);
 219                 }
 220                 if (is_immediate(addr, right, 0)) {
 221                         eat_immediate(addr, right, 0);
 222                         return eat_immediates(addr, left, 0);
 223                 }
 224         } else if (is_Sub(node)) {
 225                 ir_node *left  = get_Sub_left(node);
 226                 ir_node *right = get_Sub_right(node);
 227
 228                 if (is_immediate(addr, right, 1)) {
 229                         eat_immediate(addr, right, 1);
 230                         return eat_immediates(addr, left, 0);
 231                 }
 232         }
 233
 234         return node;
 235 }
 236
 237 /**
 238  * Try to place a Shl into an address mode.
 239  *
 240  * @param addr    the address mode data so far
 241  * @param node   the node to place
 242  *
 243  * @return non-zero on success
 244  */
 245 static int eat_shl(ia32_address_t *addr, ir_node *node)
 246 {
 247         ir_node *shifted_val;
 248         long     val;
 249
 250         if (is_Shl(node)) {
 251                 ir_node *right = get_Shl_right(node);
 252                 tarval  *tv;
 253
 254                 /* we can use shl with 1, 2 or 3 shift */
 255                 if (!is_Const(right))
 256                         return 0;
 257                 tv = get_Const_tarval(right);
 258                 if (!tarval_is_long(tv))
 259                         return 0;
 260
 261                 val = get_tarval_long(tv);
 262                 if (val < 0 || val > 3)
 263                         return 0;
 264                 if (val == 0) {
 265                         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized Shl(,0) found\n");
 266                 }
 267
 268                 shifted_val = get_Shl_left(node);
 269         } else if (is_Add(node)) {
 270                 /* might be an add x, x */
 271                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 272                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 273
 274                 if (left != right)
 275                         return 0;
 276                 if (is_Const(left))
 277                         return 0;
 278
 279                 val         = 1;
 280                 shifted_val = left;
 281         } else {
 282                 return 0;
 283         }
 284
 285         /* we can only eat a shl if we don't have a scale or index set yet */
 286         if (addr->scale != 0 || addr->index != NULL)
 287                 return 0;
 288         if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
 289                 return 0;
 290
 291 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 292         if (get_irn_n_edges(node) > 1)
 293                 return 0;
 294 #endif
 295
 296         addr->scale = val;
 297         addr->index = shifted_val;
 298         return 1;
 299 }
 300
 301 /* Create an address mode for a given node. */
 302 void ia32_create_address_mode(ia32_address_t *addr, ir_node *node, ia32_create_am_flags_t flags)
 303 {
 304         int      res = 0;
 305         ir_node *eat_imms;
 306
 307         if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 308                 eat_immediate(addr, node, 0);
 309                 return;
 310         }
 311
 312 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 313         if (!(flags & ia32_create_am_force) && get_irn_n_edges(node) > 1) {
 314                 addr->base = node;
 315                 return;
 316         }
 317 #endif
 318
 319         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 320                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 321                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2)) {
 322                 addr->base = node;
 323                 return;
 324         }
 325
 326         eat_imms = eat_immediates(addr, node, flags);
 327         if (eat_imms != node) {
 328                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 329                         eat_imms = ia32_skip_downconv(eat_imms);
 330                 }
 331
 332                 res  = 1;
 333                 node = eat_imms;
 334 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 335                 if (get_irn_n_edges(node) > 1) {
 336                         addr->base = node;
 337                         return;
 338                 }
 339 #endif
 340                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node)) {
 341                         addr->base = node;
 342                         return;
 343                 }
 344         }
 345
 346         /* starting point Add, Sub or Shl, FrameAddr */
 347         if (is_Shl(node)) {
 348                 /* We don't want to eat add x, x as shl here, so only test for real Shl
 349                  * instructions, because we want the former as Lea x, x, not Shl x, 1 */
 350                 if (eat_shl(addr, node))
 351                         return;
 352         } else if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 353                 eat_immediate(addr, node, 0);
 354                 return;
 355         } else if (be_is_FrameAddr(node)) {
 356                 assert(addr->base == NULL);
 357                 assert(addr->frame_entity == NULL);
 358                 addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(node);
 359                 addr->use_frame    = 1;
 360                 addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(node);
 361                 return;
 362         } else if (is_Add(node)) {
 363                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 364                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 365
 366                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 367                         left  = ia32_skip_downconv(left);
 368                         right = ia32_skip_downconv(right);
 369                 }
 370
 371                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, left,  0));
 372                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, right, 0));
 373
 374                 if (eat_shl(addr, left)) {
 375                         left = NULL;
 376                 } else if (eat_shl(addr, right)) {
 377                         right = NULL;
 378                 }
 379                 if (left != NULL          &&
 380                                 be_is_FrameAddr(left) &&
 381                                 !ia32_is_non_address_mode_node(left)) {
 382                         assert(addr->base == NULL);
 383                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 384                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(left);
 385                         addr->use_frame    = 1;
 386                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(left);
 387                         left               = NULL;
 388                 } else if (right != NULL   &&
 389                                 be_is_FrameAddr(right) &&
 390                                 !ia32_is_non_address_mode_node(right)) {
 391                         assert(addr->base == NULL);
 392                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 393                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(right);
 394                         addr->use_frame    = 1;
 395                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(right);
 396                         right              = NULL;
 397                 }
 398
 399                 if (left != NULL) {
 400                         if (addr->base != NULL) {
 401                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 402                                 assert(right == NULL);
 403                                 addr->index = left;
 404                         } else {
 405                                 addr->base = left;
 406                         }
 407                 }
 408                 if (right != NULL) {
 409                         if (addr->base == NULL) {
 410                                 addr->base = right;
 411                         } else {
 412                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 413                                 addr->index = right;
 414                         }
 415                 }
 416                 return;
 417         }
 418
 419         addr->base = node;
 420 }
 421
 422 void ia32_mark_non_am(ir_node *node)
 423 {
 424         bitset_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 425 }
 426
 427 int ia32_is_non_address_mode_node(ir_node const *node)
 428 {
 429         return bitset_is_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 430 }
 431
 432 static int value_last_used_here(be_lv_t *lv, ir_node *here, ir_node *value)
 433 {
 434         ir_node         *block = get_nodes_block(here);
 435         const ir_edge_t *edge;
 436
 437         /* If the value is live end it is for sure it does not die here */
 438         if (be_is_live_end(lv, block, value)) return 0;
 439
 440         /* if multiple nodes in this block use the value, then we cannot decide
 441          * whether the value will die here (because there is no schedule yet).
 442          * Assume it does not die in this case. */
 443         foreach_out_edge(value, edge) {
 444                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
 445                 if (user != here && get_nodes_block(user) == block) {
 446                         return 0;
 447                 }
 448         }
 449
 450         return 1;
 451 }
 452
 453 /**
 454  * Walker: mark those nodes that cannot be part of an address mode because
 455  * their value must be accessed through a register
 456  */
 457 static void mark_non_address_nodes(ir_node *node, void *env)
 458 {
 459         be_lv_t *lv = env;
 460         int      arity;
 461         int      i;
 462         ir_node *val;
 463         ir_node *left;
 464         ir_node *right;
 465         ir_mode *mode;
 466
 467         mode = get_irn_mode(node);
 468         if (!mode_is_int(mode) && !mode_is_reference(mode) && mode != mode_b)
 469                 return;
 470
 471         switch (get_irn_opcode(node)) {
 472         case iro_Load:
 473                 /* Nothing to do. especially do not mark the pointer, because we want to
 474                  * turn it into AM. */
 475                 break;
 476
 477         case iro_Store:
 478                 /* Do not mark the pointer, because we want to turn it into AM. */
 479                 val = get_Store_value(node);
 480                 ia32_mark_non_am(val);
 481                 break;
 482
 483         case iro_Shl:
 484         case iro_Add:
 485                 /* only 1 user: AM folding is always beneficial */
 486                 if (get_irn_n_edges(node) <= 1)
 487                         break;
 488
 489                 /* for adds and shls with multiple users we use this heuristic:
 490                  * we do not fold them into address mode if their operands don't live
 491                  * out of the block, because in this case we will reduce register
 492                  * pressure. Otherwise we fold them in aggressively in the hope, that
 493                  * the node itself doesn't exist anymore and we were able to save the
 494                  * register for the result */
 495                 left  = get_binop_left(node);
 496                 right = get_binop_right(node);
 497
 498                 /* Fold AM if any of the two operands does not die here.  This duplicates
 499                  * an addition and has the same register pressure for the case that only
 500                  * one operand dies, but is faster (on Pentium 4).
 501                  * && instead of || only folds AM if both operands do not die here */
 502                 if (!value_last_used_here(lv, node, left) ||
 503                                 !value_last_used_here(lv, node, right)) {
 504                         return;
 505                 }
 506
 507                 /* At least one of left and right are not used by anyone else, so it is
 508                  * beneficial for the register pressure (if both are unused otherwise,
 509                  * else neutral) and ALU use to not fold AM. */
 510                 ia32_mark_non_am(node);
 511                 break;
 512
 513         default:
 514                 arity = get_irn_arity(node);
 515
 516                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 517                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 518                         ia32_mark_non_am(in);
 519                 }
 520                 break;
 521         }
 522 }
 523
 524 void ia32_calculate_non_address_mode_nodes(be_irg_t *birg)
 525 {
 526         ir_graph *irg = be_get_birg_irg(birg);
 527         be_lv_t  *lv  = be_assure_liveness(birg);
 528
 529         non_address_mode_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 530
 531         irg_walk_graph(irg, NULL, mark_non_address_nodes, lv);
 532 }
 533
 534 void ia32_free_non_address_mode_nodes(void)
 535 {
 536         bitset_free(non_address_mode_nodes);
 537 }