nsz Git - libfirm/blob - ir/be/ia32/ia32_address_mode.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2010 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 bool do_is_immediate(const ir_node *node, int *symconsts, bool 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 false;
  73                 }
  74                 return true;
  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 false;
  81 #endif
  82                 if (get_SymConst_kind(node) != symconst_addr_ent)
  83                         return false;
  84                 if (++*symconsts > 1)
  85                         return false;
  86
  87                 return true;
  88         case iro_Unknown:
  89                 /* we can use '0' for Unknowns */
  90                 return true;
  91         case iro_Add:
  92         case iro_Sub:
  93                 /* Add's and Sub's are typically supported as long as both operands are
  94                  * immediates */
  95                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
  96                         return false;
  97
  98                 left = get_binop_left(node);
  99                 if (!do_is_immediate(left, symconsts, negate))
 100                         return false;
 101                 right = get_binop_right(node);
 102                 if (!do_is_immediate(right, symconsts, is_Sub(node) ? !negate : negate))
 103                         return false;
 104
 105                 return true;
 106         default:
 107                 /* all other nodes are NO immediates */
 108                 return false;
 109         }
 110 }
 111
 112 /**
 113  * Check if a DAG starting with root node can be folded into an address mode
 114  * as an immediate.
 115  *
 116  * @param addr    the address mode data so far
 117  * @param node    the node
 118  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 119  */
 120 static int is_immediate(ia32_address_t *addr, const ir_node *node, bool negate)
 121 {
 122         int symconsts = (addr->symconst_ent != NULL);
 123         return do_is_immediate(node, &symconsts, negate);
 124 }
 125
 126 /**
 127  * Place a DAG with root node into an address mode.
 128  *
 129  * @param addr    the address mode data so far
 130  * @param node    the node
 131  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 132  */
 133 static void eat_immediate(ia32_address_t *addr, ir_node *node, bool negate)
 134 {
 135         ir_tarval *tv;
 136         ir_node   *left;
 137         ir_node   *right;
 138         long      val;
 139
 140         switch (get_irn_opcode(node)) {
 141         case iro_Const:
 142                 /* simply add the value to the offset */
 143                 tv = get_Const_tarval(node);
 144                 val = get_tarval_long(tv);
 145                 if (negate) {
 146                         addr->offset -= val;
 147                 } else {
 148                         addr->offset += val;
 149                 }
 150                 break;
 151         case iro_SymConst:
 152                 /* place the entity into the symconst */
 153                 if (addr->symconst_ent != NULL) {
 154                         panic("Internal error: more than 1 symconst in address calculation");
 155                 }
 156                 addr->symconst_ent  = get_SymConst_entity(node);
 157                 if (get_entity_owner(addr->symconst_ent) == get_tls_type())
 158                         addr->tls_segment = true;
 159 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
 160                 assert(!negate);
 161 #endif
 162                 addr->symconst_sign = negate;
 163                 break;
 164         case iro_Unknown:
 165                 break;
 166         case iro_Add:
 167                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 168                 left  = get_Add_left(node);
 169                 eat_immediate(addr, left, negate);
 170                 right = get_Add_right(node);
 171                 eat_immediate(addr, right, negate);
 172                 break;
 173         case iro_Sub:
 174                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 175                 left  = get_Sub_left(node);
 176                 eat_immediate(addr, left, negate);
 177                 right = get_Sub_right(node);
 178                 eat_immediate(addr, right, !negate);
 179                 break;
 180         default:
 181                 panic("Internal error in immediate address calculation");
 182         }
 183 }
 184
 185 /**
 186  * Place operands of node into an address mode.
 187  *
 188  * @param addr    the address mode data so far
 189  * @param node    the node
 190  * @param flags   the flags
 191  *
 192  * @return the folded node
 193  */
 194 static ir_node *eat_immediates(ia32_address_t *addr, ir_node *node,
 195                                ia32_create_am_flags_t flags)
 196 {
 197         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 198                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 199                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2))
 200                 return node;
 201
 202         if (is_Add(node)) {
 203                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 204                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 205
 206                 if (is_immediate(addr, left, 0)) {
 207                         eat_immediate(addr, left, 0);
 208                         return eat_immediates(addr, right, ia32_create_am_normal);
 209                 }
 210                 if (is_immediate(addr, right, 0)) {
 211                         eat_immediate(addr, right, 0);
 212                         return eat_immediates(addr, left, ia32_create_am_normal);
 213                 }
 214         } else if (is_Sub(node)) {
 215                 ir_node *left  = get_Sub_left(node);
 216                 ir_node *right = get_Sub_right(node);
 217
 218                 if (is_immediate(addr, right, 1)) {
 219                         eat_immediate(addr, right, 1);
 220                         return eat_immediates(addr, left, ia32_create_am_normal);
 221                 }
 222         }
 223
 224         return node;
 225 }
 226
 227 /**
 228  * Try to place a Shl into an address mode.
 229  *
 230  * @param addr    the address mode data so far
 231  * @param node   the node to place
 232  *
 233  * @return non-zero on success
 234  */
 235 static int eat_shl(ia32_address_t *addr, ir_node *node)
 236 {
 237         ir_node *shifted_val;
 238         long     val;
 239
 240         if (is_Shl(node)) {
 241                 ir_node   *right = get_Shl_right(node);
 242                 ir_tarval *tv;
 243
 244                 /* we can use shl with 1, 2 or 3 shift */
 245                 if (!is_Const(right))
 246                         return 0;
 247                 tv = get_Const_tarval(right);
 248                 if (!tarval_is_long(tv))
 249                         return 0;
 250
 251                 val = get_tarval_long(tv);
 252                 if (val < 0 || val > 3)
 253                         return 0;
 254                 if (val == 0) {
 255                         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized Shl(,0) found\n");
 256                 }
 257
 258                 shifted_val = get_Shl_left(node);
 259         } else if (is_Add(node)) {
 260                 /* might be an add x, x */
 261                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 262                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 263
 264                 if (left != right)
 265                         return 0;
 266                 if (is_Const(left))
 267                         return 0;
 268
 269                 val         = 1;
 270                 shifted_val = left;
 271         } else {
 272                 return 0;
 273         }
 274
 275         /* we can only eat a shl if we don't have a scale or index set yet */
 276         if (addr->scale != 0 || addr->index != NULL)
 277                 return 0;
 278         if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
 279                 return 0;
 280
 281 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 282         if (get_irn_n_edges(node) > 1)
 283                 return 0;
 284 #endif
 285
 286         addr->scale = val;
 287         addr->index = shifted_val;
 288         return 1;
 289 }
 290
 291 /* Create an address mode for a given node. */
 292 void ia32_create_address_mode(ia32_address_t *addr, ir_node *node, ia32_create_am_flags_t flags)
 293 {
 294         ir_node *eat_imms;
 295
 296         if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 297                 eat_immediate(addr, node, 0);
 298                 return;
 299         }
 300
 301 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 302         if (!(flags & ia32_create_am_force) && get_irn_n_edges(node) > 1) {
 303                 addr->base = node;
 304                 return;
 305         }
 306 #endif
 307
 308         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 309                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 310                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2)) {
 311                 addr->base = node;
 312                 return;
 313         }
 314
 315         eat_imms = eat_immediates(addr, node, flags);
 316         if (eat_imms != node) {
 317                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 318                         eat_imms = ia32_skip_downconv(eat_imms);
 319                 }
 320
 321                 node = eat_imms;
 322 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 323                 if (get_irn_n_edges(node) > 1) {
 324                         addr->base = node;
 325                         return;
 326                 }
 327 #endif
 328                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node)) {
 329                         addr->base = node;
 330                         return;
 331                 }
 332         }
 333
 334         /* starting point Add, Sub or Shl, FrameAddr */
 335         if (is_Shl(node)) {
 336                 /* We don't want to eat add x, x as shl here, so only test for real Shl
 337                  * instructions, because we want the former as Lea x, x, not Shl x, 1 */
 338                 if (eat_shl(addr, node))
 339                         return;
 340         } else if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 341                 eat_immediate(addr, node, 0);
 342                 return;
 343         } else if (be_is_FrameAddr(node)) {
 344                 assert(addr->base == NULL);
 345                 assert(addr->frame_entity == NULL);
 346                 addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(node);
 347                 addr->use_frame    = 1;
 348                 addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(node);
 349                 return;
 350         } else if (is_Add(node)) {
 351                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 352                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 353
 354                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 355                         left  = ia32_skip_downconv(left);
 356                         right = ia32_skip_downconv(right);
 357                 }
 358
 359                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, left,  0));
 360                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, right, 0));
 361
 362                 if (eat_shl(addr, left)) {
 363                         left = NULL;
 364                 } else if (eat_shl(addr, right)) {
 365                         right = NULL;
 366                 }
 367                 if (left != NULL          &&
 368                                 be_is_FrameAddr(left) &&
 369                                 !ia32_is_non_address_mode_node(left)) {
 370                         assert(addr->base == NULL);
 371                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 372                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(left);
 373                         addr->use_frame    = 1;
 374                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(left);
 375                         left               = NULL;
 376                 } else if (right != NULL   &&
 377                                 be_is_FrameAddr(right) &&
 378                                 !ia32_is_non_address_mode_node(right)) {
 379                         assert(addr->base == NULL);
 380                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 381                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(right);
 382                         addr->use_frame    = 1;
 383                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(right);
 384                         right              = NULL;
 385                 }
 386
 387                 if (left != NULL) {
 388                         if (addr->base != NULL) {
 389                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 390                                 assert(right == NULL);
 391                                 addr->index = left;
 392                         } else {
 393                                 addr->base = left;
 394                         }
 395                 }
 396                 if (right != NULL) {
 397                         if (addr->base == NULL) {
 398                                 addr->base = right;
 399                         } else {
 400                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 401                                 addr->index = right;
 402                         }
 403                 }
 404                 return;
 405         }
 406
 407         addr->base = node;
 408 }
 409
 410 void ia32_mark_non_am(ir_node *node)
 411 {
 412         bitset_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 413 }
 414
 415 int ia32_is_non_address_mode_node(ir_node const *node)
 416 {
 417         return bitset_is_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 418 }
 419
 420 /**
 421  * Check if a given value is last used (i.e. die after) the block of some other node.
 422  */
 423 static int value_last_used_here(be_lv_t *lv, ir_node *here, ir_node *value)
 424 {
 425         ir_node         *block = get_nodes_block(here);
 426         const ir_edge_t *edge;
 427
 428         /* If the value is live end it is for sure it does not die here */
 429         if (be_is_live_end(lv, block, value)) return 0;
 430
 431         /* if multiple nodes in this block use the value, then we cannot decide
 432          * whether the value will die here (because there is no schedule yet).
 433          * Assume it does not die in this case. */
 434         foreach_out_edge(value, edge) {
 435                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
 436                 if (user != here && get_nodes_block(user) == block) {
 437                         return 0;
 438                 }
 439         }
 440
 441         return 1;
 442 }
 443
 444 /**
 445  * Walker: mark those nodes that cannot be part of an address mode because
 446  * their value must be accessed through a register
 447  */
 448 static void mark_non_address_nodes(ir_node *node, void *env)
 449 {
 450         be_lv_t *lv = (be_lv_t*)env;
 451         int      arity;
 452         int      i;
 453         ir_node *val;
 454         ir_node *left;
 455         ir_node *right;
 456         ir_mode *mode;
 457
 458         mode = get_irn_mode(node);
 459         if (!mode_is_int(mode) && !mode_is_reference(mode) && mode != mode_b)
 460                 return;
 461
 462         switch (get_irn_opcode(node)) {
 463         case iro_Load:
 464                 /* Nothing to do. especially do not mark the pointer, because we want to
 465                  * turn it into AM. */
 466                 break;
 467
 468         case iro_Store:
 469                 /* Do not mark the pointer, because we want to turn it into AM. */
 470                 val = get_Store_value(node);
 471                 ia32_mark_non_am(val);
 472                 break;
 473
 474         case iro_Shl:
 475         case iro_Add:
 476                 /* only 1 user: AM folding is always beneficial */
 477                 if (get_irn_n_edges(node) <= 1)
 478                         break;
 479
 480                 /* for adds and shls with multiple users we use this heuristic:
 481                  * we do not fold them into address mode if their operands don't live
 482                  * out of the block, because in this case we will reduce register
 483                  * pressure. Otherwise we fold them in aggressively in the hope, that
 484                  * the node itself doesn't exist anymore and we were able to save the
 485                  * register for the result */
 486                 left  = get_binop_left(node);
 487                 right = get_binop_right(node);
 488
 489                 /* Fold AM if any of the two operands does not die here.  This duplicates
 490                  * an addition and has the same register pressure for the case that only
 491                  * one operand dies, but is faster (on Pentium 4).
 492                  * && instead of || only folds AM if both operands do not die here */
 493                 if (!value_last_used_here(lv, node, left) ||
 494                                 !value_last_used_here(lv, node, right)) {
 495                         return;
 496                 }
 497
 498                 /* At least one of left and right are not used by anyone else, so it is
 499                  * beneficial for the register pressure (if both are unused otherwise,
 500                  * else neutral) and ALU use to not fold AM. */
 501                 ia32_mark_non_am(node);
 502                 break;
 503
 504         default:
 505                 arity = get_irn_arity(node);
 506
 507                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 508                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 509                         ia32_mark_non_am(in);
 510                 }
 511                 break;
 512         }
 513 }
 514
 515 void ia32_calculate_non_address_mode_nodes(ir_graph *irg)
 516 {
 517         be_lv_t  *lv  = be_assure_liveness(irg);
 518
 519         non_address_mode_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 520
 521         irg_walk_graph(irg, NULL, mark_non_address_nodes, lv);
 522 }
 523
 524 void ia32_free_non_address_mode_nodes(void)
 525 {
 526         bitset_free(non_address_mode_nodes);
 527 }