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

   1 /*
   2  * This file is part of libFirm.
   3  * Copyright (C) 2012 University of Karlsruhe.
   4  */
   5
   6 /**
   7  * @file
   8  * @brief       This file contains functions for matching firm graphs for
   9  *              nodes that can be used as address mode for x86 instructions
  10  * @author      Matthias Braun
  11  */
  12 #include "config.h"
  13
  14 #include "ia32_address_mode.h"
  15 #include "ia32_transform.h"
  16
  17 #include "irtypes.h"
  18 #include "irnode_t.h"
  19 #include "irprintf.h"
  20 #include "error.h"
  21 #include "iredges_t.h"
  22 #include "irgwalk.h"
  23
  24 #include "benode.h"
  25 #include "belive.h"
  26
  27 #define AGGRESSIVE_AM
  28
  29 /* gas/ld don't support negative symconsts :-( */
  30 #undef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
  31
  32 static bitset_t *non_address_mode_nodes;
  33
  34 /**
  35  * Recursive worker for checking if a DAG with root node can be represented as a simple immediate,
  36  *
  37  * @param node       the node
  38  * @param symconsts  number of symconsts found so far
  39  * @param negate     if set, the immediate must be negated
  40  *
  41  * @return non-zero if the DAG represents an immediate, 0 else
  42  */
  43 static bool do_is_immediate(const ir_node *node, int *symconsts, bool negate)
  44 {
  45         ir_node *left;
  46         ir_node *right;
  47
  48         switch (get_irn_opcode(node)) {
  49         case iro_Const:
  50                 /* Consts are typically immediates */
  51                 if (!tarval_is_long(get_Const_tarval(node))) {
  52 #ifdef DEBUG_libfirm
  53                         ir_fprintf(stderr,
  54                                    "Optimisation warning tarval of %+F(%+F) is not a long.\n",
  55                                    node, get_irn_irg(node));
  56 #endif
  57                         return false;
  58                 }
  59                 return true;
  60         case iro_SymConst:
  61                 /* the first SymConst of a DAG can be fold into an immediate */
  62 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
  63                 /* unfortunately the assembler/linker doesn't support -symconst */
  64                 if (negate)
  65                         return false;
  66 #endif
  67                 if (get_SymConst_kind(node) != symconst_addr_ent)
  68                         return false;
  69                 if (++*symconsts > 1)
  70                         return false;
  71
  72                 return true;
  73         case iro_Unknown:
  74                 /* we can use '0' for Unknowns */
  75                 return true;
  76         case iro_Add:
  77         case iro_Sub:
  78                 /* Add's and Sub's are typically supported as long as both operands are
  79                  * immediates */
  80                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
  81                         return false;
  82
  83                 left = get_binop_left(node);
  84                 if (!do_is_immediate(left, symconsts, negate))
  85                         return false;
  86                 right = get_binop_right(node);
  87                 if (!do_is_immediate(right, symconsts, is_Sub(node) ? !negate : negate))
  88                         return false;
  89
  90                 return true;
  91         default:
  92                 /* all other nodes are NO immediates */
  93                 return false;
  94         }
  95 }
  96
  97 /**
  98  * Check if a DAG starting with root node can be folded into an address mode
  99  * as an immediate.
 100  *
 101  * @param addr    the address mode data so far
 102  * @param node    the node
 103  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 104  */
 105 static int is_immediate(ia32_address_t *addr, const ir_node *node, bool negate)
 106 {
 107         int symconsts = (addr->symconst_ent != NULL);
 108         return do_is_immediate(node, &symconsts, negate);
 109 }
 110
 111 /**
 112  * Place a DAG with root node into an address mode.
 113  *
 114  * @param addr    the address mode data so far
 115  * @param node    the node
 116  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 117  */
 118 static void eat_immediate(ia32_address_t *addr, ir_node *node, bool negate)
 119 {
 120         ir_tarval *tv;
 121         ir_node   *left;
 122         ir_node   *right;
 123         long      val;
 124
 125         switch (get_irn_opcode(node)) {
 126         case iro_Const:
 127                 /* simply add the value to the offset */
 128                 tv = get_Const_tarval(node);
 129                 val = get_tarval_long(tv);
 130                 if (negate) {
 131                         addr->offset -= val;
 132                 } else {
 133                         addr->offset += val;
 134                 }
 135                 break;
 136         case iro_SymConst:
 137                 /* place the entity into the symconst */
 138                 if (addr->symconst_ent != NULL) {
 139                         panic("Internal error: more than 1 symconst in address calculation");
 140                 }
 141                 addr->symconst_ent  = get_SymConst_entity(node);
 142                 if (get_entity_owner(addr->symconst_ent) == get_tls_type())
 143                         addr->tls_segment = true;
 144 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
 145                 assert(!negate);
 146 #endif
 147                 addr->symconst_sign = negate;
 148                 break;
 149         case iro_Unknown:
 150                 break;
 151         case iro_Add:
 152                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 153                 left  = get_Add_left(node);
 154                 eat_immediate(addr, left, negate);
 155                 right = get_Add_right(node);
 156                 eat_immediate(addr, right, negate);
 157                 break;
 158         case iro_Sub:
 159                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 160                 left  = get_Sub_left(node);
 161                 eat_immediate(addr, left, negate);
 162                 right = get_Sub_right(node);
 163                 eat_immediate(addr, right, !negate);
 164                 break;
 165         default:
 166                 panic("Internal error in immediate address calculation");
 167         }
 168 }
 169
 170 /**
 171  * Place operands of node into an address mode.
 172  *
 173  * @param addr    the address mode data so far
 174  * @param node    the node
 175  * @param flags   the flags
 176  *
 177  * @return the folded node
 178  */
 179 static ir_node *eat_immediates(ia32_address_t *addr, ir_node *node,
 180                                ia32_create_am_flags_t flags)
 181 {
 182         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 183                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 184                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2))
 185                 return node;
 186
 187         if (is_Add(node)) {
 188                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 189                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 190
 191                 if (is_immediate(addr, left, 0)) {
 192                         eat_immediate(addr, left, 0);
 193                         return eat_immediates(addr, right, ia32_create_am_normal);
 194                 }
 195                 if (is_immediate(addr, right, 0)) {
 196                         eat_immediate(addr, right, 0);
 197                         return eat_immediates(addr, left, ia32_create_am_normal);
 198                 }
 199         } else if (is_Sub(node)) {
 200                 ir_node *left  = get_Sub_left(node);
 201                 ir_node *right = get_Sub_right(node);
 202
 203                 if (is_immediate(addr, right, 1)) {
 204                         eat_immediate(addr, right, 1);
 205                         return eat_immediates(addr, left, ia32_create_am_normal);
 206                 }
 207         }
 208
 209         return node;
 210 }
 211
 212 /**
 213  * Try to place a Shl into an address mode.
 214  *
 215  * @param addr    the address mode data so far
 216  * @param node   the node to place
 217  *
 218  * @return non-zero on success
 219  */
 220 static int eat_shl(ia32_address_t *addr, ir_node *node)
 221 {
 222         ir_node *shifted_val;
 223         long     val;
 224
 225         if (is_Shl(node)) {
 226                 ir_node   *right = get_Shl_right(node);
 227                 ir_tarval *tv;
 228
 229                 /* we can use shl with 1, 2 or 3 shift */
 230                 if (!is_Const(right))
 231                         return 0;
 232                 tv = get_Const_tarval(right);
 233                 if (!tarval_is_long(tv))
 234                         return 0;
 235
 236                 val = get_tarval_long(tv);
 237                 if (val < 0 || val > 3)
 238                         return 0;
 239                 if (val == 0) {
 240                         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized Shl(,0) found\n");
 241                 }
 242
 243                 shifted_val = get_Shl_left(node);
 244         } else if (is_Add(node)) {
 245                 /* might be an add x, x */
 246                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 247                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 248
 249                 if (left != right)
 250                         return 0;
 251                 if (is_Const(left))
 252                         return 0;
 253
 254                 val         = 1;
 255                 shifted_val = left;
 256         } else {
 257                 return 0;
 258         }
 259
 260         /* we can only eat a shl if we don't have a scale or index set yet */
 261         if (addr->scale != 0 || addr->index != NULL)
 262                 return 0;
 263         if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
 264                 return 0;
 265
 266 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 267         if (get_irn_n_edges(node) > 1)
 268                 return 0;
 269 #endif
 270
 271         addr->scale = val;
 272         addr->index = shifted_val;
 273         return 1;
 274 }
 275
 276 /* Create an address mode for a given node. */
 277 void ia32_create_address_mode(ia32_address_t *addr, ir_node *node, ia32_create_am_flags_t flags)
 278 {
 279         ir_node *eat_imms;
 280
 281         if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 282                 eat_immediate(addr, node, 0);
 283                 return;
 284         }
 285
 286 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 287         if (!(flags & ia32_create_am_force) && get_irn_n_edges(node) > 1) {
 288                 addr->base = node;
 289                 return;
 290         }
 291 #endif
 292
 293         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 294                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 295                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2)) {
 296                 addr->base = node;
 297                 return;
 298         }
 299
 300         eat_imms = eat_immediates(addr, node, flags);
 301         if (eat_imms != node) {
 302                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 303                         eat_imms = ia32_skip_downconv(eat_imms);
 304                 }
 305
 306                 node = eat_imms;
 307 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 308                 if (get_irn_n_edges(node) > 1) {
 309                         addr->base = node;
 310                         return;
 311                 }
 312 #endif
 313                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node)) {
 314                         addr->base = node;
 315                         return;
 316                 }
 317         }
 318
 319         /* starting point Add, Sub or Shl, FrameAddr */
 320         if (is_Shl(node)) {
 321                 /* We don't want to eat add x, x as shl here, so only test for real Shl
 322                  * instructions, because we want the former as Lea x, x, not Shl x, 1 */
 323                 if (eat_shl(addr, node))
 324                         return;
 325         } else if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 326                 eat_immediate(addr, node, 0);
 327                 return;
 328         } else if (be_is_FrameAddr(node)) {
 329                 assert(addr->base == NULL);
 330                 assert(addr->frame_entity == NULL);
 331                 addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(node);
 332                 addr->use_frame    = 1;
 333                 addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(node);
 334                 return;
 335         } else if (is_Add(node)) {
 336                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 337                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 338
 339                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 340                         left  = ia32_skip_downconv(left);
 341                         right = ia32_skip_downconv(right);
 342                 }
 343
 344                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, left,  0));
 345                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, right, 0));
 346
 347                 if (eat_shl(addr, left)) {
 348                         left = NULL;
 349                 } else if (eat_shl(addr, right)) {
 350                         right = NULL;
 351                 }
 352                 if (left != NULL          &&
 353                                 be_is_FrameAddr(left) &&
 354                                 !ia32_is_non_address_mode_node(left)) {
 355                         assert(addr->base == NULL);
 356                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 357                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(left);
 358                         addr->use_frame    = 1;
 359                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(left);
 360                         left               = NULL;
 361                 } else if (right != NULL   &&
 362                                 be_is_FrameAddr(right) &&
 363                                 !ia32_is_non_address_mode_node(right)) {
 364                         assert(addr->base == NULL);
 365                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 366                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(right);
 367                         addr->use_frame    = 1;
 368                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(right);
 369                         right              = NULL;
 370                 }
 371
 372                 if (left != NULL) {
 373                         if (addr->base != NULL) {
 374                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 375                                 assert(right == NULL);
 376                                 addr->index = left;
 377                         } else {
 378                                 addr->base = left;
 379                         }
 380                 }
 381                 if (right != NULL) {
 382                         if (addr->base == NULL) {
 383                                 addr->base = right;
 384                         } else {
 385                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 386                                 addr->index = right;
 387                         }
 388                 }
 389                 return;
 390         }
 391
 392         addr->base = node;
 393 }
 394
 395 void ia32_mark_non_am(ir_node *node)
 396 {
 397         bitset_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 398 }
 399
 400 int ia32_is_non_address_mode_node(ir_node const *node)
 401 {
 402         return bitset_is_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 403 }
 404
 405 /**
 406  * Check if a given value is last used (i.e. die after) the block of some
 407  * other node.
 408  */
 409 static int value_last_used_here(be_lv_t *lv, ir_node *here, ir_node *value)
 410 {
 411         ir_node *block = get_nodes_block(here);
 412
 413         /* If the value is live end it is for sure it does not die here */
 414         if (be_is_live_end(lv, block, value)) return 0;
 415
 416         /* if multiple nodes in this block use the value, then we cannot decide
 417          * whether the value will die here (because there is no schedule yet).
 418          * Assume it does not die in this case. */
 419         foreach_out_edge(value, edge) {
 420                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
 421                 if (user != here && get_nodes_block(user) == block) {
 422                         return 0;
 423                 }
 424         }
 425
 426         return 1;
 427 }
 428
 429 static bool simple_is_immediate(const ir_node *node)
 430 {
 431         int symconsts = 0;
 432         return do_is_immediate(node, &symconsts, false);
 433 }
 434
 435 /**
 436  * Walker: mark those nodes that cannot be part of an address mode because
 437  * their value must be accessed through a register
 438  */
 439 static void mark_non_address_nodes(ir_node *node, void *env)
 440 {
 441         be_lv_t *lv = (be_lv_t*)env;
 442         int      arity;
 443         int      i;
 444         ir_node *val;
 445         ir_node *left;
 446         ir_node *right;
 447         ir_mode *mode;
 448
 449         mode = get_irn_mode(node);
 450         if (!mode_is_int(mode) && !mode_is_reference(mode) && mode != mode_b)
 451                 return;
 452
 453         switch (get_irn_opcode(node)) {
 454         case iro_Load:
 455                 /* Nothing to do. especially do not mark the pointer, because we want to
 456                  * turn it into AM. */
 457                 break;
 458
 459         case iro_Store:
 460                 /* Do not mark the pointer, because we want to turn it into AM. */
 461                 val = get_Store_value(node);
 462                 ia32_mark_non_am(val);
 463                 break;
 464
 465         case iro_Shl:
 466         case iro_Add:
 467                 /* only 1 user: AM folding is always beneficial */
 468                 if (get_irn_n_edges(node) <= 1)
 469                         break;
 470
 471                 /* for adds and shls with multiple users we use this heuristic:
 472                  * we do not fold them into address mode if their operands don't live
 473                  * out of the block, because in this case we will reduce register
 474                  * pressure. Otherwise we fold them in aggressively in the hope, that
 475                  * the node itself doesn't exist anymore and we were able to save the
 476                  * register for the result */
 477                 left  = get_binop_left(node);
 478                 right = get_binop_right(node);
 479
 480                 /* if any of the operands is an immediate then this will not
 481                  * increase register pressure */
 482                 if (simple_is_immediate(left) || simple_is_immediate(right))
 483                         return;
 484
 485                 /* Fold AM if any of the two operands does not die here. This duplicates
 486                  * an addition and has the same register pressure for the case that only
 487                  * one operand dies, but is faster (on Pentium 4).
 488                  * && instead of || only folds AM if both operands do not die here */
 489                 if (!value_last_used_here(lv, node, left) ||
 490                     !value_last_used_here(lv, node, right)) {
 491                         return;
 492                 }
 493
 494                 /* At least one of left and right are not used by anyone else, so it is
 495                  * beneficial for the register pressure (if both are unused otherwise,
 496                  * else neutral) and ALU use to not fold AM. */
 497                 ia32_mark_non_am(node);
 498                 break;
 499
 500         default:
 501                 arity = get_irn_arity(node);
 502
 503                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 504                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 505                         ia32_mark_non_am(in);
 506                 }
 507                 break;
 508         }
 509 }
 510
 511 void ia32_calculate_non_address_mode_nodes(ir_graph *irg)
 512 {
 513         be_lv_t *lv;
 514
 515         be_assure_live_chk(irg);
 516         lv = be_get_irg_liveness(irg);
 517
 518         non_address_mode_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 519
 520         irg_walk_graph(irg, NULL, mark_non_address_nodes, lv);
 521 }
 522
 523 void ia32_free_non_address_mode_nodes(void)
 524 {
 525         bitset_free(non_address_mode_nodes);
 526 }