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