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_Unknown:
  91                 /* we can use '0' for Unknowns */
  92                 return 1;
  93         case iro_Add:
  94         case iro_Sub:
  95                 /* Add's and Sub's are typically supported as long as both operands are
  96                  * immediates */
  97                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
  98                         return 0;
  99
 100                 left  = get_binop_left(node);
 101                 right = get_binop_right(node);
 102                 if (!do_is_immediate(left, symconsts, negate))
 103                         return 0;
 104                 if (!do_is_immediate(right, symconsts, is_Sub(node) ? !negate : negate))
 105                         return 0;
 106
 107                 return 1;
 108         default:
 109                 /* all other nodes are NO immediates */
 110                 return 0;
 111         }
 112 }
 113
 114 /**
 115  * Checks if a DAG with a single root node can be represented as a simple immediate.
 116  *
 117  * @param node  the node
 118  *
 119  * @return non-zero if the DAG represents an immediate, 0 else
 120  */
 121 #if 0
 122 static int is_immediate_simple(const ir_node *node)
 123 {
 124         int symconsts = 0;
 125         return do_is_immediate(node, &symconsts, 0);
 126 }
 127 #endif
 128
 129 /**
 130  * Check if a DAG starting with root node can be folded into an address mode
 131  * as an immediate.
 132  *
 133  * @param addr    the address mode data so far
 134  * @param node    the node
 135  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 136  */
 137 static int is_immediate(ia32_address_t *addr, const ir_node *node, int negate)
 138 {
 139         int symconsts = (addr->symconst_ent != NULL);
 140         return do_is_immediate(node, &symconsts, negate);
 141 }
 142
 143 /**
 144  * Place a DAG with root node into an address mode.
 145  *
 146  * @param addr    the address mode data so far
 147  * @param node    the node
 148  * @param negate  if set, the immediate must be negated
 149  */
 150 static void eat_immediate(ia32_address_t *addr, ir_node *node, int negate)
 151 {
 152         tarval  *tv;
 153         ir_node *left;
 154         ir_node *right;
 155         long    val;
 156
 157         switch (get_irn_opcode(node)) {
 158         case iro_Const:
 159                 /* simply add the value to the offset */
 160                 tv = get_Const_tarval(node);
 161                 val = get_tarval_long(tv);
 162                 if (negate) {
 163                         addr->offset -= val;
 164                 } else {
 165                         addr->offset += val;
 166                 }
 167                 break;
 168         case iro_SymConst:
 169                 /* place the entity into the symconst */
 170                 if (addr->symconst_ent != NULL) {
 171                         panic("Internal error: more than 1 symconst in address calculation");
 172                 }
 173                 addr->symconst_ent  = get_SymConst_entity(node);
 174 #ifndef SUPPORT_NEGATIVE_SYMCONSTS
 175                 assert(!negate);
 176 #endif
 177                 addr->symconst_sign = negate;
 178                 break;
 179         case iro_Unknown:
 180                 break;
 181         case iro_Add:
 182                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 183                 left  = get_Add_left(node);
 184                 right = get_Add_right(node);
 185                 eat_immediate(addr, left, negate);
 186                 eat_immediate(addr, right, negate);
 187                 break;
 188         case iro_Sub:
 189                 assert(!ia32_is_non_address_mode_node(node));
 190                 left  = get_Sub_left(node);
 191                 right = get_Sub_right(node);
 192                 eat_immediate(addr, left, negate);
 193                 eat_immediate(addr, right, !negate);
 194                 break;
 195         default:
 196                 panic("Internal error in immediate address calculation");
 197         }
 198 }
 199
 200 /**
 201  * Place operands of node into an address mode.
 202  *
 203  * @param addr    the address mode data so far
 204  * @param node    the node
 205  * @param flags   the flags
 206  *
 207  * @return the folded node
 208  */
 209 static ir_node *eat_immediates(ia32_address_t *addr, ir_node *node,
 210                                ia32_create_am_flags_t flags)
 211 {
 212         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 213                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 214                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2))
 215                 return node;
 216
 217         if (is_Add(node)) {
 218                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 219                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 220
 221                 if (is_immediate(addr, left, 0)) {
 222                         eat_immediate(addr, left, 0);
 223                         return eat_immediates(addr, right, 0);
 224                 }
 225                 if (is_immediate(addr, right, 0)) {
 226                         eat_immediate(addr, right, 0);
 227                         return eat_immediates(addr, left, 0);
 228                 }
 229         } else if (is_Sub(node)) {
 230                 ir_node *left  = get_Sub_left(node);
 231                 ir_node *right = get_Sub_right(node);
 232
 233                 if (is_immediate(addr, right, 1)) {
 234                         eat_immediate(addr, right, 1);
 235                         return eat_immediates(addr, left, 0);
 236                 }
 237         }
 238
 239         return node;
 240 }
 241
 242 /**
 243  * Try to place a Shl into an address mode.
 244  *
 245  * @param addr    the address mode data so far
 246  * @param node   the node to place
 247  *
 248  * @return non-zero on success
 249  */
 250 static int eat_shl(ia32_address_t *addr, ir_node *node)
 251 {
 252         ir_node *shifted_val;
 253         long     val;
 254
 255         if (is_Shl(node)) {
 256                 ir_node *right = get_Shl_right(node);
 257                 tarval  *tv;
 258
 259                 /* we can use shl with 1, 2 or 3 shift */
 260                 if (!is_Const(right))
 261                         return 0;
 262                 tv = get_Const_tarval(right);
 263                 if (!tarval_is_long(tv))
 264                         return 0;
 265
 266                 val = get_tarval_long(tv);
 267                 if (val < 0 || val > 3)
 268                         return 0;
 269                 if (val == 0) {
 270                         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized Shl(,0) found\n");
 271                 }
 272
 273                 shifted_val = get_Shl_left(node);
 274         } else if (is_Add(node)) {
 275                 /* might be an add x, x */
 276                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 277                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 278
 279                 if (left != right)
 280                         return 0;
 281                 if (is_Const(left))
 282                         return 0;
 283
 284                 val         = 1;
 285                 shifted_val = left;
 286         } else {
 287                 return 0;
 288         }
 289
 290         /* we can only eat a shl if we don't have a scale or index set yet */
 291         if (addr->scale != 0 || addr->index != NULL)
 292                 return 0;
 293         if (ia32_is_non_address_mode_node(node))
 294                 return 0;
 295
 296 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 297         if (get_irn_n_edges(node) > 1)
 298                 return 0;
 299 #endif
 300
 301         addr->scale = val;
 302         addr->index = shifted_val;
 303         return 1;
 304 }
 305
 306 /* Create an address mode for a given node. */
 307 void ia32_create_address_mode(ia32_address_t *addr, ir_node *node, ia32_create_am_flags_t flags)
 308 {
 309         int      res = 0;
 310         ir_node *eat_imms;
 311
 312         if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 313                 eat_immediate(addr, node, 0);
 314                 return;
 315         }
 316
 317 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 318         if (!(flags & ia32_create_am_force) && get_irn_n_edges(node) > 1) {
 319                 addr->base = node;
 320                 return;
 321         }
 322 #endif
 323
 324         if (!(flags & ia32_create_am_force)     &&
 325                         ia32_is_non_address_mode_node(node) &&
 326                         (!(flags & ia32_create_am_double_use) || get_irn_n_edges(node) > 2)) {
 327                 addr->base = node;
 328                 return;
 329         }
 330
 331         eat_imms = eat_immediates(addr, node, flags);
 332         if (eat_imms != node) {
 333                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 334                         eat_imms = ia32_skip_downconv(eat_imms);
 335                 }
 336
 337                 res  = 1;
 338                 node = eat_imms;
 339 #ifndef AGGRESSIVE_AM
 340                 if (get_irn_n_edges(node) > 1) {
 341                         addr->base = node;
 342                         return;
 343                 }
 344 #endif
 345                 if (ia32_is_non_address_mode_node(node)) {
 346                         addr->base = node;
 347                         return;
 348                 }
 349         }
 350
 351         /* starting point Add, Sub or Shl, FrameAddr */
 352         if (is_Shl(node)) {
 353                 /* We don't want to eat add x, x as shl here, so only test for real Shl
 354                  * instructions, because we want the former as Lea x, x, not Shl x, 1 */
 355                 if (eat_shl(addr, node))
 356                         return;
 357         } else if (is_immediate(addr, node, 0)) {
 358                 eat_immediate(addr, node, 0);
 359                 return;
 360         } else if (be_is_FrameAddr(node)) {
 361                 assert(addr->base == NULL);
 362                 assert(addr->frame_entity == NULL);
 363                 addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(node);
 364                 addr->use_frame    = 1;
 365                 addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(node);
 366                 return;
 367         } else if (is_Add(node)) {
 368                 ir_node *left  = get_Add_left(node);
 369                 ir_node *right = get_Add_right(node);
 370
 371                 if (flags & ia32_create_am_force) {
 372                         left  = ia32_skip_downconv(left);
 373                         right = ia32_skip_downconv(right);
 374                 }
 375
 376                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, left,  0));
 377                 assert(flags & ia32_create_am_force || !is_immediate(addr, right, 0));
 378
 379                 if (eat_shl(addr, left)) {
 380                         left = NULL;
 381                 } else if (eat_shl(addr, right)) {
 382                         right = NULL;
 383                 }
 384                 if (left != NULL          &&
 385                                 be_is_FrameAddr(left) &&
 386                                 !ia32_is_non_address_mode_node(left)) {
 387                         assert(addr->base == NULL);
 388                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 389                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(left);
 390                         addr->use_frame    = 1;
 391                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(left);
 392                         left               = NULL;
 393                 } else if (right != NULL   &&
 394                                 be_is_FrameAddr(right) &&
 395                                 !ia32_is_non_address_mode_node(right)) {
 396                         assert(addr->base == NULL);
 397                         assert(addr->frame_entity == NULL);
 398                         addr->base         = be_get_FrameAddr_frame(right);
 399                         addr->use_frame    = 1;
 400                         addr->frame_entity = be_get_FrameAddr_entity(right);
 401                         right              = NULL;
 402                 }
 403
 404                 if (left != NULL) {
 405                         if (addr->base != NULL) {
 406                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 407                                 assert(right == NULL);
 408                                 addr->index = left;
 409                         } else {
 410                                 addr->base = left;
 411                         }
 412                 }
 413                 if (right != NULL) {
 414                         if (addr->base == NULL) {
 415                                 addr->base = right;
 416                         } else {
 417                                 assert(addr->index == NULL && addr->scale == 0);
 418                                 addr->index = right;
 419                         }
 420                 }
 421                 return;
 422         }
 423
 424         addr->base = node;
 425 }
 426
 427 void ia32_mark_non_am(ir_node *node)
 428 {
 429         bitset_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 430 }
 431
 432 int ia32_is_non_address_mode_node(ir_node const *node)
 433 {
 434         return bitset_is_set(non_address_mode_nodes, get_irn_idx(node));
 435 }
 436
 437 static int value_last_used_here(be_lv_t *lv, ir_node *here, ir_node *value)
 438 {
 439         ir_node         *block = get_nodes_block(here);
 440         const ir_edge_t *edge;
 441
 442         /* If the value is live end it is for sure it does not die here */
 443         if (be_is_live_end(lv, block, value)) return 0;
 444
 445         /* if multiple nodes in this block use the value, then we cannot decide
 446          * whether the value will die here (because there is no schedule yet).
 447          * Assume it does not die in this case. */
 448         foreach_out_edge(value, edge) {
 449                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
 450                 if (user != here && get_nodes_block(user) == block) {
 451                         return 0;
 452                 }
 453         }
 454
 455         return 1;
 456 }
 457
 458 /**
 459  * Walker: mark those nodes that cannot be part of an address mode because
 460  * their value must be accessed through a register
 461  */
 462 static void mark_non_address_nodes(ir_node *node, void *env)
 463 {
 464         be_lv_t *lv = env;
 465         int      arity;
 466         int      i;
 467         ir_node *val;
 468         ir_node *left;
 469         ir_node *right;
 470         ir_mode *mode;
 471
 472         mode = get_irn_mode(node);
 473         if (!mode_is_int(mode) && !mode_is_reference(mode) && mode != mode_b)
 474                 return;
 475
 476         switch (get_irn_opcode(node)) {
 477         case iro_Load:
 478                 /* Nothing to do. especially do not mark the pointer, because we want to
 479                  * turn it into AM. */
 480                 break;
 481
 482         case iro_Store:
 483                 /* Do not mark the pointer, because we want to turn it into AM. */
 484                 val = get_Store_value(node);
 485                 ia32_mark_non_am(val);
 486                 break;
 487
 488         case iro_Shl:
 489         case iro_Add:
 490                 /* only 1 user: AM folding is always beneficial */
 491                 if (get_irn_n_edges(node) <= 1)
 492                         break;
 493
 494                 /* for adds and shls with multiple users we use this heuristic:
 495                  * we do not fold them into address mode if their operands don't live
 496                  * out of the block, because in this case we will reduce register
 497                  * pressure. Otherwise we fold them in aggressively in the hope, that
 498                  * the node itself doesn't exist anymore and we were able to save the
 499                  * register for the result */
 500                 left  = get_binop_left(node);
 501                 right = get_binop_right(node);
 502
 503                 /* Fold AM if any of the two operands does not die here.  This duplicates
 504                  * an addition and has the same register pressure for the case that only
 505                  * one operand dies, but is faster (on Pentium 4).
 506                  * && instead of || only folds AM if both operands do not die here */
 507                 if (!value_last_used_here(lv, node, left) ||
 508                                 !value_last_used_here(lv, node, right)) {
 509                         return;
 510                 }
 511
 512                 /* At least one of left and right are not used by anyone else, so it is
 513                  * beneficial for the register pressure (if both are unused otherwise,
 514                  * else neutral) and ALU use to not fold AM. */
 515                 ia32_mark_non_am(node);
 516                 break;
 517
 518         default:
 519                 arity = get_irn_arity(node);
 520
 521                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 522                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 523                         ia32_mark_non_am(in);
 524                 }
 525                 break;
 526         }
 527 }
 528
 529 void ia32_calculate_non_address_mode_nodes(be_irg_t *birg)
 530 {
 531         ir_graph *irg = be_get_birg_irg(birg);
 532         be_lv_t  *lv  = be_assure_liveness(birg);
 533
 534         non_address_mode_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 535
 536         irg_walk_graph(irg, NULL, mark_non_address_nodes, lv);
 537 }
 538
 539 void ia32_free_non_address_mode_nodes(void)
 540 {
 541         bitset_free(non_address_mode_nodes);
 542 }