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