1c6d72011b77db3f0236e13d11b8ed0d8c3d522c
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_optimize.c
1 /**
2  * Project:     libFIRM
3  * File name:   ir/be/ia32/ia32_optimize.c
4  * Purpose:     Implements several optimizations for IA32
5  * Author:      Christian Wuerdig
6  * CVS-ID:      $Id$
7  * Copyright:   (c) 2006 Universität Karlsruhe
8  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
9  */
10
11 #ifdef HAVE_CONFIG_H
12 #include "config.h"
13 #endif
14
15 #include "irnode.h"
16 #include "irprog_t.h"
17 #include "ircons.h"
18 #include "firm_types.h"
19 #include "iredges.h"
20 #include "tv.h"
21 #include "irgmod.h"
22 #include "irgwalk.h"
23 #include "height.h"
24 #include "irbitset.h"
25
26 #include "../be_t.h"
27 #include "../beabi.h"
28 #include "../benode_t.h"
29 #include "../besched_t.h"
30
31 #include "ia32_new_nodes.h"
32 #include "bearch_ia32_t.h"
33 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"     /* the generated interface (register type and class defenitions) */
34 #include "ia32_transform.h"
35 #include "ia32_dbg_stat.h"
36 #include "ia32_util.h"
37
38 #define AGGRESSIVE_AM
39
40 typedef enum {
41         IA32_AM_CAND_NONE  = 0,
42         IA32_AM_CAND_LEFT  = 1,
43         IA32_AM_CAND_RIGHT = 2,
44         IA32_AM_CAND_BOTH  = 3
45 } ia32_am_cand_t;
46
47 typedef int is_op_func_t(const ir_node *n);
48 typedef ir_node *load_func_t(dbg_info *db, ir_graph *irg, ir_node *block, ir_node *base, ir_node *index, ir_node *mem);
49
50 /**
51  * checks if a node represents the NOREG value
52  */
53 static int be_is_NoReg(ia32_code_gen_t *cg, const ir_node *irn) {
54   be_abi_irg_t *babi = cg->birg->abi;
55         const arch_register_t *fp_noreg = USE_SSE2(cg) ?
56                 &ia32_xmm_regs[REG_XMM_NOREG] : &ia32_vfp_regs[REG_VFP_NOREG];
57
58         return (be_abi_get_callee_save_irn(babi, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]) == irn) ||
59                (be_abi_get_callee_save_irn(babi, fp_noreg) == irn);
60 }
61
62
63
64 /*************************************************
65  *   _____                _              _
66  *  / ____|              | |            | |
67  * | |     ___  _ __  ___| |_ __ _ _ __ | |_ ___
68  * | |    / _ \| '_ \/ __| __/ _` | '_ \| __/ __|
69  * | |___| (_) | | | \__ \ || (_| | | | | |_\__ \
70  *  \_____\___/|_| |_|___/\__\__,_|_| |_|\__|___/
71  *
72  *************************************************/
73
74 /**
75  * creates a unique ident by adding a number to a tag
76  *
77  * @param tag   the tag string, must contain a %d if a number
78  *              should be added
79  */
80 static ident *unique_id(const char *tag)
81 {
82         static unsigned id = 0;
83         char str[256];
84
85         snprintf(str, sizeof(str), tag, ++id);
86         return new_id_from_str(str);
87 }
88
89 /**
90  * Transforms a SymConst.
91  *
92  * @param mod     the debug module
93  * @param block   the block the new node should belong to
94  * @param node    the ir SymConst node
95  * @param mode    mode of the SymConst
96  * @return the created ia32 Const node
97  */
98 static ir_node *gen_SymConst(ia32_transform_env_t *env) {
99         dbg_info *dbg   = env->dbg;
100         ir_mode  *mode  = env->mode;
101         ir_graph *irg   = env->irg;
102         ir_node  *block = env->block;
103         ir_node  *cnst;
104
105         if (mode_is_float(mode)) {
106                 FP_USED(env->cg);
107                 if (USE_SSE2(env->cg))
108                         cnst = new_rd_ia32_xConst(dbg, irg, block, mode);
109                 else
110                         cnst = new_rd_ia32_vfConst(dbg, irg, block, mode);
111         }
112         else
113                 cnst = new_rd_ia32_Const(dbg, irg, block, mode);
114
115         set_ia32_Const_attr(cnst, env->irn);
116
117         return cnst;
118 }
119
120 /**
121  * Get a primitive type for a mode.
122  */
123 static ir_type *get_prim_type(pmap *types, ir_mode *mode)
124 {
125         pmap_entry *e = pmap_find(types, mode);
126         ir_type *res;
127
128         if (! e) {
129                 char buf[64];
130                 snprintf(buf, sizeof(buf), "prim_type_%s", get_mode_name(mode));
131                 res = new_type_primitive(new_id_from_str(buf), mode);
132                 pmap_insert(types, mode, res);
133         }
134         else
135                 res = e->value;
136         return res;
137 }
138
139 /**
140  * Get an entity that is initialized with a tarval
141  */
142 static ir_entity *get_entity_for_tv(ia32_code_gen_t *cg, ir_node *cnst)
143 {
144         tarval *tv    = get_Const_tarval(cnst);
145         pmap_entry *e = pmap_find(cg->isa->tv_ent, tv);
146         ir_entity *res;
147         ir_graph *rem;
148
149         if (! e) {
150                 ir_mode *mode = get_irn_mode(cnst);
151                 ir_type *tp = get_Const_type(cnst);
152                 if (tp == firm_unknown_type)
153                         tp = get_prim_type(cg->isa->types, mode);
154
155                 res = new_entity(get_glob_type(), unique_id(".LC%u"), tp);
156
157                 set_entity_ld_ident(res, get_entity_ident(res));
158                 set_entity_visibility(res, visibility_local);
159                 set_entity_variability(res, variability_constant);
160                 set_entity_allocation(res, allocation_static);
161
162                  /* we create a new entity here: It's initialization must resist on the
163                     const code irg */
164                 rem = current_ir_graph;
165                 current_ir_graph = get_const_code_irg();
166                 set_atomic_ent_value(res, new_Const_type(tv, tp));
167                 current_ir_graph = rem;
168
169                 pmap_insert(cg->isa->tv_ent, tv, res);
170         }
171         else
172                 res = e->value;
173         return res;
174 }
175
176 /**
177  * Transforms a Const.
178  *
179  * @param mod     the debug module
180  * @param block   the block the new node should belong to
181  * @param node    the ir Const node
182  * @param mode    mode of the Const
183  * @return the created ia32 Const node
184  */
185 static ir_node *gen_Const(ia32_transform_env_t *env) {
186         ir_node         *cnst, *load;
187         symconst_symbol sym;
188         ir_graph        *irg         = env->irg;
189         ir_node         *block       = env->block;
190         ir_node         *node        = env->irn;
191         dbg_info        *dbg         = env->dbg;
192         ir_mode         *mode        = env->mode;
193         ir_node         *start_block = get_irg_start_block(irg);
194
195         if (mode_is_float(mode)) {
196                 FP_USED(env->cg);
197                 if (! USE_SSE2(env->cg)) {
198                         cnst_classify_t clss = classify_Const(node);
199
200                         if (clss == CNST_NULL)
201                                 return new_rd_ia32_vfldz(dbg, irg, block, mode);
202                         else if (clss == CNST_ONE)
203                                 return new_rd_ia32_vfld1(dbg, irg, block, mode);
204                 }
205                 sym.entity_p = get_entity_for_tv(env->cg, node);
206
207
208                 cnst      = new_rd_SymConst(dbg, irg, block, sym, symconst_addr_ent);
209                 load      = new_r_Load(irg, block, get_irg_no_mem(irg), cnst, mode);
210                 load      = new_r_Proj(irg, block, load, mode, pn_Load_res);
211                 env->irn  = cnst;
212                 env->mode = mode_P;
213                 cnst      = gen_SymConst(env);
214
215                 if (start_block == block)
216                         add_irn_dep(cnst, be_abi_get_start_barrier(env->cg->birg->abi));
217
218                 set_Load_ptr(get_Proj_pred(load), cnst);
219                 cnst      = load;
220         }
221         else {
222                 cnst = new_rd_ia32_Const(dbg, irg, block, get_irn_mode(node));
223
224                 if (start_block == block)
225                         add_irn_dep(cnst, be_abi_get_start_barrier(env->cg->birg->abi));
226
227                 set_ia32_Const_attr(cnst, node);
228         }
229
230         return cnst;
231 }
232
233 /**
234  * Transforms (all) Const's into ia32_Const and places them in the
235  * block where they are used (or in the cfg-pred Block in case of Phi's).
236  * Additionally all reference nodes are changed into mode_Is nodes.
237  * NOTE: irn must be a firm constant!
238  */
239 static void ia32_transform_const(ir_node *irn, void *env) {
240         ia32_code_gen_t      *cg   = env;
241         ir_node              *cnst = NULL;
242         ia32_transform_env_t tenv;
243
244         tenv.cg   = cg;
245         tenv.irg  = cg->irg;
246         tenv.mode = get_irn_mode(irn);
247         tenv.dbg  = get_irn_dbg_info(irn);
248         tenv.irn  = irn;
249         DEBUG_ONLY(tenv.mod = cg->mod;)
250
251 #if 1
252         /* place const either in the smallest dominator of all its users or the original block */
253         if (cg->opt & IA32_OPT_PLACECNST)
254                 tenv.block = node_users_smallest_common_dominator(irn, 1);
255         else
256                 tenv.block = get_nodes_block(irn);
257 #else
258         /* Actually, there is no real sense in placing     */
259         /* the Consts in the successor of the start block. */
260         {
261                 ir_node *afterstart = NULL;
262                 ir_node *startblock = get_irg_start_block(tenv.irg);
263                 const ir_edge_t *edge;
264
265                 foreach_block_succ(startblock, edge) {
266                         ir_node *block = get_edge_src_irn(edge);
267                         if (block != startblock) {
268                                 afterstart = block;
269                                 break;
270                         }
271                 }
272                 assert(afterstart != NULL);
273                 tenv.block = afterstart;
274         }
275 #endif
276
277         switch (get_irn_opcode(irn)) {
278                 case iro_Const:
279                         cnst = gen_Const(&tenv);
280                         break;
281                 case iro_SymConst:
282                         cnst = gen_SymConst(&tenv);
283                         break;
284                 default:
285                         assert(0 && "Wrong usage of ia32_transform_const!");
286         }
287
288         assert(cnst && "Could not create ia32 Const");
289
290         /* set the new ia32 const */
291         exchange(irn, cnst);
292 }
293
294 /**
295  * Transform all firm consts and assure, we visit each const only once.
296  */
297 static void ia32_place_consts_walker(ir_node *irn, void *env) {
298         ia32_code_gen_t *cg = env;
299
300         if (! is_Const(irn) && ! is_SymConst(irn))
301                 return;
302
303         ia32_transform_const(irn, cg);
304 }
305
306 /**
307  * Replace reference modes with mode_Iu and preserve store value modes.
308  */
309 static void ia32_set_modes(ir_node *irn, void *env) {
310         if (is_Block(irn))
311                 return;
312
313         /* transform all reference nodes into mode_Iu nodes */
314         if (mode_is_reference(get_irn_mode(irn))) {
315                 set_irn_mode(irn, mode_Iu);
316         }
317 }
318
319 /**
320  * Walks over the graph, transforms all firm consts into ia32 consts
321  * and places them into the "best" block.
322  * @param cg  The ia32 codegenerator object
323  */
324 static void ia32_transform_all_firm_consts(ia32_code_gen_t *cg) {
325         irg_walk_graph(cg->irg, NULL, ia32_place_consts_walker, cg);
326 }
327
328 /* Place all consts and change pointer arithmetics into unsigned integer arithmetics. */
329 void ia32_pre_transform_phase(ia32_code_gen_t *cg) {
330         /*
331                 We need to transform the consts twice:
332                 - the psi condition tree transformer needs existing constants to be ia32 constants
333                 - the psi condition tree transformer inserts new firm constants which need to be transformed
334         */
335         ia32_transform_all_firm_consts(cg);
336         irg_walk_graph(cg->irg, ia32_set_modes, ia32_transform_psi_cond_tree, cg);
337         ia32_transform_all_firm_consts(cg);
338 }
339
340 /********************************************************************************************************
341  *  _____                _           _         ____        _   _           _          _   _
342  * |  __ \              | |         | |       / __ \      | | (_)         (_)        | | (_)
343  * | |__) |__  ___ _ __ | |__   ___ | | ___  | |  | |_ __ | |_ _ _ __ ___  _ ______ _| |_ _  ___  _ __
344  * |  ___/ _ \/ _ \ '_ \| '_ \ / _ \| |/ _ \ | |  | | '_ \| __| | '_ ` _ \| |_  / _` | __| |/ _ \| '_ \
345  * | |  |  __/  __/ |_) | | | | (_) | |  __/ | |__| | |_) | |_| | | | | | | |/ / (_| | |_| | (_) | | | |
346  * |_|   \___|\___| .__/|_| |_|\___/|_|\___|  \____/| .__/ \__|_|_| |_| |_|_/___\__,_|\__|_|\___/|_| |_|
347  *                | |                               | |
348  *                |_|                               |_|
349  ********************************************************************************************************/
350
351 /**
352  * NOTE: THESE PEEPHOLE OPTIMIZATIONS MUST BE CALLED AFTER SCHEDULING AND REGISTER ALLOCATION.
353  */
354
355 static int ia32_cnst_compare(ir_node *n1, ir_node *n2) {
356         return get_ia32_id_cnst(n1) == get_ia32_id_cnst(n2);
357 }
358
359 /**
360  * Checks for potential CJmp/CJmpAM optimization candidates.
361  */
362 static ir_node *ia32_determine_cjmp_cand(ir_node *irn, is_op_func_t *is_op_func) {
363         ir_node *cand = NULL;
364         ir_node *prev = sched_prev(irn);
365
366         if (is_Block(prev)) {
367                 if (get_Block_n_cfgpreds(prev) == 1)
368                         prev = get_Block_cfgpred(prev, 0);
369                 else
370                         prev = NULL;
371         }
372
373         /* The predecessor must be a ProjX. */
374         if (prev && is_Proj(prev) && get_irn_mode(prev) == mode_X) {
375                 prev = get_Proj_pred(prev);
376
377                 if (is_op_func(prev))
378                         cand = prev;
379         }
380
381         return cand;
382 }
383
384 static int is_TestJmp_cand(const ir_node *irn) {
385         return is_ia32_TestJmp(irn) || is_ia32_And(irn);
386 }
387
388 /**
389  * Checks if two consecutive arguments of cand matches
390  * the two arguments of irn (TestJmp).
391  */
392 static int is_TestJmp_replacement(ir_node *cand, ir_node *irn) {
393         ir_node *in1       = get_irn_n(irn, 0);
394         ir_node *in2       = get_irn_n(irn, 1);
395         int      i, n      = get_irn_arity(cand);
396         int      same_args = 0;
397
398         for (i = 0; i < n - 1; i++) {
399                 if (get_irn_n(cand, i)     == in1 &&
400                         get_irn_n(cand, i + 1) == in2)
401                 {
402                         same_args = 1;
403                         break;
404                 }
405         }
406
407         if (same_args)
408                 return ia32_cnst_compare(cand, irn);
409
410         return 0;
411 }
412
413 /**
414  * Tries to replace a TestJmp by a CJmp or CJmpAM (in case of And)
415  */
416 static void ia32_optimize_TestJmp(ir_node *irn, ia32_code_gen_t *cg) {
417         ir_node *cand    = ia32_determine_cjmp_cand(irn, is_TestJmp_cand);
418         int      replace = 0;
419
420         /* we found a possible candidate */
421         replace = cand ? is_TestJmp_replacement(cand, irn) : 0;
422
423         if (replace) {
424                 DBG((cg->mod, LEVEL_1, "replacing %+F by ", irn));
425
426                 if (is_ia32_And(cand))
427                         set_irn_op(irn, op_ia32_CJmpAM);
428                 else
429                         set_irn_op(irn, op_ia32_CJmp);
430
431                 DB((cg->mod, LEVEL_1, "%+F\n", irn));
432         }
433 }
434
435 static int is_CondJmp_cand(const ir_node *irn) {
436         return is_ia32_CondJmp(irn) || is_ia32_Sub(irn);
437 }
438
439 /**
440  * Checks if the arguments of cand are the same of irn.
441  */
442 static int is_CondJmp_replacement(ir_node *cand, ir_node *irn) {
443         int i, n      = get_irn_arity(cand);
444         int same_args = 1;
445
446         for (i = 0; i < n; i++) {
447                 if (get_irn_n(cand, i) != get_irn_n(irn, i)) {
448                         same_args = 0;
449                         break;
450                 }
451         }
452
453         if (same_args)
454                 return ia32_cnst_compare(cand, irn);
455
456         return 0;
457 }
458
459 /**
460  * Tries to replace a CondJmp by a CJmpAM
461  */
462 static void ia32_optimize_CondJmp(ir_node *irn, ia32_code_gen_t *cg) {
463         ir_node *cand    = ia32_determine_cjmp_cand(irn, is_CondJmp_cand);
464         int      replace = 0;
465
466         /* we found a possible candidate */
467         replace = cand ? is_CondJmp_replacement(cand, irn) : 0;
468
469         if (replace) {
470                 DBG((cg->mod, LEVEL_1, "replacing %+F by ", irn));
471                 DBG_OPT_CJMP(irn);
472
473                 set_irn_op(irn, op_ia32_CJmpAM);
474
475                 DB((cg->mod, LEVEL_1, "%+F\n", irn));
476         }
477 }
478
479 // only optimize up to 48 stores behind IncSPs
480 #define MAXPUSH_OPTIMIZE        48
481
482 /**
483  * Tries to create pushs from IncSP,Store combinations
484  */
485 static void ia32_create_Pushs(ir_node *irn, ia32_code_gen_t *cg) {
486         int i;
487         int offset;
488         ir_node *node;
489         ir_node *stores[MAXPUSH_OPTIMIZE];
490         ir_node *block = get_nodes_block(irn);
491         ir_graph *irg = cg->irg;
492         ir_node *curr_sp;
493         ir_mode *spmode = get_irn_mode(irn);
494
495         memset(stores, 0, sizeof(stores));
496
497         assert(be_is_IncSP(irn));
498
499         offset = be_get_IncSP_offset(irn);
500         if(offset < 4)
501                 return;
502
503         /*
504          * We first walk the schedule after the IncSP node as long as we find
505          * suitable stores that could be transformed to a push.
506          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
507          * attached to the node
508          */
509         for(node = sched_next(irn); !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
510                 const char *am_offs;
511                 ir_node *mem;
512                 int offset = -1;
513                 int n;
514                 int storeslot;
515
516                 // it has to be a store
517                 if(!is_ia32_Store(node))
518                         break;
519
520                 // it has to use our sp value
521                 if(get_irn_n(node, 0) != irn)
522                         continue;
523                 // store has to be attached to NoMem
524                 mem = get_irn_n(node, 3);
525                 if(!is_NoMem(mem)) {
526                         continue;
527                 }
528
529                 if( (get_ia32_am_flavour(node) & ia32_am_IS) != 0)
530                         break;
531
532                 am_offs = get_ia32_am_offs(node);
533                 if(am_offs == NULL) {
534                         offset = 0;
535                 } else {
536                         // the am_offs has to be of the form "+NUMBER"
537                         if(sscanf(am_offs, "+%d%n", &offset, &n) != 1 || am_offs[n] != '\0') {
538                                 // we shouldn't have any cases in the compiler at the moment
539                                 // that produce something different from esp+XX
540                                 assert(0);
541                                 break;
542                         }
543                 }
544
545                 storeslot = offset / 4;
546                 if(storeslot >= MAXPUSH_OPTIMIZE)
547                         continue;
548
549                 // storing into the same slot twice is bad (and shouldn't happen...)
550                 if(stores[storeslot] != NULL)
551                         break;
552
553                 // storing at half-slots is bad
554                 if(offset % 4 != 0)
555                         break;
556
557                 stores[storeslot] = node;
558         }
559
560         curr_sp = get_irn_n(irn, 0);
561
562         // walk the stores in inverse order and create pushs for them
563         i = (offset / 4) - 1;
564         if(i >= MAXPUSH_OPTIMIZE) {
565                 i = MAXPUSH_OPTIMIZE - 1;
566         }
567
568         for( ; i >= 0; --i) {
569                 const ir_edge_t *edge, *next;
570                 const arch_register_t *spreg;
571                 ir_node *push;
572                 ir_node *val, *mem;
573                 ir_node *store = stores[i];
574                 ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
575
576                 if(store == NULL || is_Bad(store))
577                         break;
578
579                 val = get_irn_n(store, 2);
580                 mem = get_irn_n(store, 3);
581                 spreg = arch_get_irn_register(cg->arch_env, curr_sp);
582
583                 // create a push
584                 push = new_rd_ia32_Push(NULL, irg, block, noreg, noreg, val, curr_sp, mem);
585                 if(get_ia32_immop_type(store) != ia32_ImmNone) {
586                         copy_ia32_Immop_attr(push, store);
587                 }
588                 sched_add_before(irn, push);
589
590                 // create stackpointer proj
591                 curr_sp = new_r_Proj(irg, block, push, spmode, pn_ia32_Push_stack);
592                 arch_set_irn_register(cg->arch_env, curr_sp, spreg);
593                 sched_add_before(irn, curr_sp);
594
595                 // rewire memprojs of the store
596                 foreach_out_edge_safe(store, edge, next) {
597                         ir_node *succ = get_edge_src_irn(edge);
598
599                         assert(is_Proj(succ) && get_Proj_proj(succ) == pn_ia32_Store_M);
600                         set_irn_n(succ, 0, push);
601                 }
602
603                 // we can remove the store now
604                 set_irn_n(store, 0, new_Bad());
605                 set_irn_n(store, 1, new_Bad());
606                 set_irn_n(store, 2, new_Bad());
607                 set_irn_n(store, 3, new_Bad());
608                 sched_remove(store);
609
610                 offset -= 4;
611         }
612
613         be_set_IncSP_offset(irn, offset);
614
615         // can we remove the IncSP now?
616         if(offset == 0) {
617                 const ir_edge_t *edge, *next;
618
619                 foreach_out_edge_safe(irn, edge, next) {
620                         ir_node *arg = get_edge_src_irn(edge);
621                         int pos = get_edge_src_pos(edge);
622
623                         set_irn_n(arg, pos, curr_sp);
624                 }
625
626                 set_irn_n(irn, 0, new_Bad());
627                 sched_remove(irn);
628         } else {
629                 set_irn_n(irn, 0, curr_sp);
630         }
631 }
632
633 /**
634  * Tries to optimize two following IncSP.
635  */
636 static void ia32_optimize_IncSP(ir_node *irn, ia32_code_gen_t *cg) {
637         ir_node *prev = be_get_IncSP_pred(irn);
638         int real_uses = get_irn_n_edges(prev);
639
640         if (be_is_IncSP(prev) && real_uses == 1) {
641                 /* first IncSP has only one IncSP user, kill the first one */
642                 int prev_offs = be_get_IncSP_offset(prev);
643                 int curr_offs = be_get_IncSP_offset(irn);
644
645                 be_set_IncSP_offset(prev, prev_offs + curr_offs);
646
647                 /* Omit the optimized IncSP */
648                 be_set_IncSP_pred(irn, be_get_IncSP_pred(prev));
649
650                 set_irn_n(prev, 0, new_Bad());
651                 sched_remove(prev);
652         }
653 }
654
655 /**
656  * Performs Peephole Optimizations.
657  */
658 static void ia32_peephole_optimize_node(ir_node *irn, void *env) {
659         ia32_code_gen_t *cg = env;
660
661         /* AMD CPUs want explicit compare before conditional jump  */
662         if (! ARCH_AMD(cg->opt_arch)) {
663                 if (is_ia32_TestJmp(irn))
664                         ia32_optimize_TestJmp(irn, cg);
665                 else if (is_ia32_CondJmp(irn))
666                         ia32_optimize_CondJmp(irn, cg);
667         }
668
669         if (be_is_IncSP(irn)) {
670                 // optimize_IncSP doesn't respect dependency edges yet...
671                 //ia32_optimize_IncSP(irn, cg);
672                 (void) ia32_optimize_IncSP;
673                 if (cg->opt & IA32_OPT_PUSHARGS)
674                         ia32_create_Pushs(irn, cg);
675         }
676 }
677
678 void ia32_peephole_optimization(ir_graph *irg, ia32_code_gen_t *cg) {
679         irg_walk_graph(irg, ia32_peephole_optimize_node, NULL, cg);
680 }
681
682 /******************************************************************
683  *              _     _                   __  __           _
684  *     /\      | |   | |                 |  \/  |         | |
685  *    /  \   __| | __| |_ __ ___  ___ ___| \  / | ___   __| | ___
686  *   / /\ \ / _` |/ _` | '__/ _ \/ __/ __| |\/| |/ _ \ / _` |/ _ \
687  *  / ____ \ (_| | (_| | | |  __/\__ \__ \ |  | | (_) | (_| |  __/
688  * /_/    \_\__,_|\__,_|_|  \___||___/___/_|  |_|\___/ \__,_|\___|
689  *
690  ******************************************************************/
691
692 typedef struct {
693         ia32_code_gen_t *cg;
694         heights_t       *h;
695 } ia32_am_opt_env_t;
696
697 static int node_is_ia32_comm(const ir_node *irn) {
698         return is_ia32_irn(irn) ? is_ia32_commutative(irn) : 0;
699 }
700
701 static int ia32_get_irn_n_edges(const ir_node *irn) {
702         const ir_edge_t *edge;
703         int cnt = 0;
704
705         foreach_out_edge(irn, edge) {
706                 cnt++;
707         }
708
709         return cnt;
710 }
711
712 /**
713  * Determines if pred is a Proj and if is_op_func returns true for it's predecessor.
714  *
715  * @param pred       The node to be checked
716  * @param is_op_func The check-function
717  * @return 1 if conditions are fulfilled, 0 otherwise
718  */
719 static int pred_is_specific_node(const ir_node *pred, is_op_func_t *is_op_func) {
720         if (is_Proj(pred) && is_op_func(get_Proj_pred(pred))) {
721                 return 1;
722         }
723
724         return 0;
725 }
726
727 /**
728  * Determines if pred is a Proj and if is_op_func returns true for it's predecessor
729  * and if the predecessor is in block bl.
730  *
731  * @param bl         The block
732  * @param pred       The node to be checked
733  * @param is_op_func The check-function
734  * @return 1 if conditions are fulfilled, 0 otherwise
735  */
736 static int pred_is_specific_nodeblock(const ir_node *bl, const ir_node *pred,
737         int (*is_op_func)(const ir_node *n))
738 {
739         if (is_Proj(pred)) {
740                 pred = get_Proj_pred(pred);
741                 if ((bl == get_nodes_block(pred)) && is_op_func(pred)) {
742                         return 1;
743                 }
744         }
745
746         return 0;
747 }
748
749 /**
750  * Checks if irn is a candidate for address calculation.
751  *
752  * - none of the operand must be a Load  within the same block OR
753  * - all Loads must have more than one user                    OR
754  * - the irn has a frame entity (it's a former FrameAddr)
755  *
756  * @param block   The block the Loads must/mustnot be in
757  * @param irn     The irn to check
758  * return 1 if irn is a candidate, 0 otherwise
759  */
760 static int is_addr_candidate(const ir_node *block, const ir_node *irn) {
761         ir_node *in, *left, *right;
762         int      n, is_cand = 1;
763
764         left  = get_irn_n(irn, 2);
765         right = get_irn_n(irn, 3);
766
767         in = left;
768
769 #ifndef AGGRESSIVE_AM
770         if (pred_is_specific_nodeblock(block, in, is_ia32_Ld)) {
771                 n         = ia32_get_irn_n_edges(in);
772                 is_cand   = (n == 1) ? 0 : is_cand;  /* load with only one user: don't create LEA */
773         }
774
775         in = right;
776
777         if (pred_is_specific_nodeblock(block, in, is_ia32_Ld)) {
778                 n         = ia32_get_irn_n_edges(in);
779                 is_cand   = (n == 1) ? 0 : is_cand;  /* load with only one user: don't create LEA */
780         }
781 #else
782         (void) n;
783 #endif
784
785         is_cand = get_ia32_frame_ent(irn) ? 1 : is_cand;
786
787         return is_cand;
788 }
789
790 /**
791  * Checks if irn is a candidate for address mode.
792  *
793  * address mode (AM):
794  * - at least one operand has to be a Load within the same block AND
795  * - the load must not have other users than the irn             AND
796  * - the irn must not have a frame entity set
797  *
798  * @param cg          The ia32 code generator
799  * @param h           The height information of the irg
800  * @param block       The block the Loads must/mustnot be in
801  * @param irn         The irn to check
802  * return 0 if irn is no candidate, 1 if left load can be used, 2 if right one, 3 for both
803  */
804 static ia32_am_cand_t is_am_candidate(ia32_code_gen_t *cg, heights_t *h, const ir_node *block, ir_node *irn) {
805         ir_node *in, *load, *other, *left, *right;
806         int      is_cand = 0, cand;
807
808         if (is_ia32_Ld(irn) || is_ia32_St(irn) || is_ia32_Store8Bit(irn) || is_ia32_vfild(irn) || is_ia32_vfist(irn) ||
809                 is_ia32_GetST0(irn) || is_ia32_SetST0(irn) || is_ia32_xStoreSimple(irn))
810                 return 0;
811
812         left  = get_irn_n(irn, 2);
813         right = get_irn_n(irn, 3);
814
815         in = left;
816
817         if (pred_is_specific_nodeblock(block, in, is_ia32_Ld)) {
818 #ifndef AGGRESSIVE_AM
819                 int n;
820                 n         = ia32_get_irn_n_edges(in);
821                 is_cand   = (n == 1) ? 1 : is_cand;  /* load with more than one user: no AM */
822 #else
823                 is_cand   = 1;
824 #endif
825
826                 load  = get_Proj_pred(in);
827                 other = right;
828
829                 /* 8bit Loads are not supported (for binary ops),
830                  * they cannot be used with every register */
831                 if (get_irn_arity(irn) != 4 && get_mode_size_bits(get_ia32_ls_mode(load)) < 16) {
832                         assert(get_irn_arity(irn) == 5);
833                         is_cand = 0;
834                 }
835
836                 /* If there is a data dependency of other irn from load: cannot use AM */
837                 if (is_cand && get_nodes_block(other) == block) {
838                         other   = skip_Proj(other);
839                         is_cand = heights_reachable_in_block(h, other, load) ? 0 : is_cand;
840                         /* this could happen in loops */
841                         is_cand = heights_reachable_in_block(h, load, irn) ? 0 : is_cand;
842                 }
843         }
844
845         cand    = is_cand ? IA32_AM_CAND_LEFT : IA32_AM_CAND_NONE;
846         in      = right;
847         is_cand = 0;
848
849         if (pred_is_specific_nodeblock(block, in, is_ia32_Ld)) {
850 #ifndef AGGRESSIVE_AM
851                 int n;
852                 n         = ia32_get_irn_n_edges(in);
853                 is_cand   = (n == 1) ? 1 : is_cand;  /* load with more than one user: no AM */
854 #else
855                 is_cand = 1;
856 #endif
857
858                 load  = get_Proj_pred(in);
859                 other = left;
860
861                 /* 8bit Loads are not supported, they cannot be used with every register */
862                 if (get_mode_size_bits(get_ia32_ls_mode(load)) < 16)
863                         is_cand = 0;
864
865                 /* If there is a data dependency of other irn from load: cannot use load */
866                 if (is_cand && get_nodes_block(other) == block) {
867                         other   = skip_Proj(other);
868                         is_cand = heights_reachable_in_block(h, other, load) ? 0 : is_cand;
869                         /* this could happen in loops */
870                         is_cand = heights_reachable_in_block(h, load, irn) ? 0 : is_cand;
871                 }
872         }
873
874         cand = is_cand ? (cand | IA32_AM_CAND_RIGHT) : cand;
875
876         /* check some special cases */
877         if (USE_SSE2(cg) && is_ia32_Conv_I2FP(irn)) {
878                 /* SSE Conv I -> FP cvtsi2s(s|d) can only load 32 bit values */
879                 if (get_mode_size_bits(get_ia32_tgt_mode(irn)) != 32)
880                         cand = IA32_AM_CAND_NONE;
881         }
882         else if (is_ia32_Conv_I2I(irn)) {
883                 /* we cannot load an N bit value and implicitly convert it into an M bit value if N > M */
884                 if (get_mode_size_bits(get_ia32_src_mode(irn)) > get_mode_size_bits(get_ia32_tgt_mode(irn)))
885                         cand = IA32_AM_CAND_NONE;
886         }
887
888         /* if the irn has a frame entity: we do not use address mode */
889         return get_ia32_frame_ent(irn) ? IA32_AM_CAND_NONE : cand;
890 }
891
892 /**
893  * Compares the base and index addr and the load/store entities
894  * and returns 1 if they are equal.
895  */
896 static int load_store_addr_is_equal(const ir_node *load, const ir_node *store,
897                                                                         const ir_node *addr_b, const ir_node *addr_i)
898 {
899         int        is_equal = (addr_b == get_irn_n(load, 0)) && (addr_i == get_irn_n(load, 1));
900         ir_entity *lent     = get_ia32_frame_ent(load);
901         ir_entity *sent     = get_ia32_frame_ent(store);
902         ident     *lid      = get_ia32_am_sc(load);
903         ident     *sid      = get_ia32_am_sc(store);
904         char      *loffs    = get_ia32_am_offs(load);
905         char      *soffs    = get_ia32_am_offs(store);
906
907         /* are both entities set and equal? */
908         if (is_equal && (lent || sent))
909                 is_equal = lent && sent && (lent == sent);
910
911         /* are address mode idents set and equal? */
912         if (is_equal && (lid || sid))
913                 is_equal = lid && sid && (lid == sid);
914
915         /* are offsets set and equal */
916         if (is_equal && (loffs || soffs))
917                 is_equal = loffs && soffs && strcmp(loffs, soffs) == 0;
918
919         /* are the load and the store of the same mode? */
920         is_equal = is_equal ? get_ia32_ls_mode(load) == get_ia32_ls_mode(store) : 0;
921
922         return is_equal;
923 }
924
925 typedef enum _ia32_take_lea_attr {
926         IA32_LEA_ATTR_NONE  = 0,
927         IA32_LEA_ATTR_BASE  = (1 << 0),
928         IA32_LEA_ATTR_INDEX = (1 << 1),
929         IA32_LEA_ATTR_OFFS  = (1 << 2),
930         IA32_LEA_ATTR_SCALE = (1 << 3),
931         IA32_LEA_ATTR_AMSC  = (1 << 4),
932         IA32_LEA_ATTR_FENT  = (1 << 5)
933 } ia32_take_lea_attr;
934
935 /**
936  * Decides if we have to keep the LEA operand or if we can assimilate it.
937  */
938 static int do_new_lea(ir_node *irn, ir_node *base, ir_node *index, ir_node *lea,
939                 int have_am_sc, ia32_code_gen_t *cg)
940 {
941         ir_entity *irn_ent  = get_ia32_frame_ent(irn);
942         ir_entity *lea_ent  = get_ia32_frame_ent(lea);
943         int        ret_val  = 0;
944         int        is_noreg_base  = be_is_NoReg(cg, base);
945         int        is_noreg_index = be_is_NoReg(cg, index);
946         ia32_am_flavour_t am_flav = get_ia32_am_flavour(lea);
947
948         /* If the Add and the LEA both have a different frame entity set: keep */
949         if (irn_ent && lea_ent && (irn_ent != lea_ent))
950                 return IA32_LEA_ATTR_NONE;
951         else if (! irn_ent && lea_ent)
952                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_FENT;
953
954         /* If the Add and the LEA both have already an address mode symconst: keep */
955         if (have_am_sc && get_ia32_am_sc(lea))
956                 return IA32_LEA_ATTR_NONE;
957         else if (get_ia32_am_sc(lea))
958                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_AMSC;
959
960         /* Check the different base-index combinations */
961
962         if (! is_noreg_base && ! is_noreg_index) {
963                 /* Assimilate if base is the lea and the LEA is just a Base + Offset calculation */
964                 if ((base == lea) && ! (am_flav & ia32_I ? 1 : 0)) {
965                         if (am_flav & ia32_O)
966                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_OFFS;
967
968                         ret_val |= IA32_LEA_ATTR_BASE;
969                 }
970                 else
971                         return IA32_LEA_ATTR_NONE;
972         }
973         else if (! is_noreg_base && is_noreg_index) {
974                 /* Base is set but index not */
975                 if (base == lea) {
976                         /* Base points to LEA: assimilate everything */
977                         if (am_flav & ia32_O)
978                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_OFFS;
979                         if (am_flav & ia32_S)
980                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_SCALE;
981                         if (am_flav & ia32_I)
982                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_INDEX;
983
984                         ret_val |= IA32_LEA_ATTR_BASE;
985                 }
986                 else if (am_flav & ia32_B ? 0 : 1) {
987                         /* Base is not the LEA but the LEA is an index only calculation: assimilate */
988                         if (am_flav & ia32_O)
989                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_OFFS;
990                         if (am_flav & ia32_S)
991                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_SCALE;
992
993                         ret_val |= IA32_LEA_ATTR_INDEX;
994                 }
995                 else
996                         return IA32_LEA_ATTR_NONE;
997         }
998         else if (is_noreg_base && ! is_noreg_index) {
999                 /* Index is set but not base */
1000                 if (index == lea) {
1001                         /* Index points to LEA: assimilate everything */
1002                         if (am_flav & ia32_O)
1003                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_OFFS;
1004                         if (am_flav & ia32_S)
1005                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_SCALE;
1006                         if (am_flav & ia32_B)
1007                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_BASE;
1008
1009                         ret_val |= IA32_LEA_ATTR_INDEX;
1010                 }
1011                 else if (am_flav & ia32_I ? 0 : 1) {
1012                         /* Index is not the LEA but the LEA is a base only calculation: assimilate */
1013                         if (am_flav & ia32_O)
1014                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_OFFS;
1015                         if (am_flav & ia32_S)
1016                                 ret_val |= IA32_LEA_ATTR_SCALE;
1017
1018                         ret_val |= IA32_LEA_ATTR_BASE;
1019                 }
1020                 else
1021                         return IA32_LEA_ATTR_NONE;
1022         }
1023         else {
1024                 assert(0 && "There must have been set base or index");
1025         }
1026
1027         return ret_val;
1028 }
1029
1030 /**
1031  * Adds res before irn into schedule if irn was scheduled.
1032  * @param irn  The schedule point
1033  * @param res  The node to be scheduled
1034  */
1035 static INLINE void try_add_to_sched(ir_node *irn, ir_node *res) {
1036         if (sched_is_scheduled(irn))
1037                 sched_add_before(irn, res);
1038 }
1039
1040 /**
1041  * Removes irn from schedule if it was scheduled. If irn is a mode_T node
1042  * all it's Projs are removed as well.
1043  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1044  */
1045 static INLINE void try_remove_from_sched(ir_node *irn) {
1046         int i, arity;
1047
1048         if (sched_is_scheduled(irn)) {
1049                 if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
1050                         const ir_edge_t *edge;
1051                         foreach_out_edge(irn, edge) {
1052                                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1053                                 if (sched_is_scheduled(proj)) {
1054                                         set_irn_n(proj, 0, new_Bad());
1055                                         sched_remove(proj);
1056                                 }
1057                         }
1058                 }
1059
1060                 arity = get_irn_arity(irn);
1061                 for(i = 0; i < arity; ++i) {
1062                         set_irn_n(irn, i, new_Bad());
1063                 }
1064                 sched_remove(irn);
1065         }
1066 }
1067
1068 /**
1069  * Folds Add or Sub to LEA if possible
1070  */
1071 static ir_node *fold_addr(ia32_code_gen_t *cg, ir_node *irn, ir_node *noreg) {
1072         ir_graph   *irg        = get_irn_irg(irn);
1073         dbg_info   *dbg        = get_irn_dbg_info(irn);
1074         ir_node    *block      = get_nodes_block(irn);
1075         ir_node    *res        = irn;
1076         ir_node    *shift      = NULL;
1077         ir_node    *lea_o      = NULL;
1078         ir_node    *lea        = NULL;
1079         char       *offs       = NULL;
1080         const char *offs_cnst  = NULL;
1081         char       *offs_lea   = NULL;
1082         int         scale      = 0;
1083         int         isadd      = 0;
1084         int         dolea      = 0;
1085         int         have_am_sc = 0;
1086         int         am_sc_sign = 0;
1087         ident      *am_sc      = NULL;
1088         ir_entity  *lea_ent    = NULL;
1089         ir_node    *left, *right, *temp;
1090         ir_node    *base, *index;
1091         int consumed_left_shift;
1092         ia32_am_flavour_t am_flav;
1093         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod = cg->mod;)
1094
1095         if (is_ia32_Add(irn))
1096                 isadd = 1;
1097
1098         left  = get_irn_n(irn, 2);
1099         right = get_irn_n(irn, 3);
1100
1101         /* "normalize" arguments in case of add with two operands */
1102         if  (isadd && ! be_is_NoReg(cg, right)) {
1103                 /* put LEA == ia32_am_O as right operand */
1104                 if (is_ia32_Lea(left) && get_ia32_am_flavour(left) == ia32_am_O) {
1105                         set_irn_n(irn, 2, right);
1106                         set_irn_n(irn, 3, left);
1107                         temp  = left;
1108                         left  = right;
1109                         right = temp;
1110                 }
1111
1112                 /* put LEA != ia32_am_O as left operand */
1113                 if (is_ia32_Lea(right) && get_ia32_am_flavour(right) != ia32_am_O) {
1114                         set_irn_n(irn, 2, right);
1115                         set_irn_n(irn, 3, left);
1116                         temp  = left;
1117                         left  = right;
1118                         right = temp;
1119                 }
1120
1121                 /* put SHL as left operand iff left is NOT a LEA */
1122                 if (! is_ia32_Lea(left) && pred_is_specific_node(right, is_ia32_Shl)) {
1123                         set_irn_n(irn, 2, right);
1124                         set_irn_n(irn, 3, left);
1125                         temp  = left;
1126                         left  = right;
1127                         right = temp;
1128                 }
1129         }
1130
1131         base    = left;
1132         index   = noreg;
1133         offs    = NULL;
1134         scale   = 0;
1135         am_flav = 0;
1136
1137         /* check for operation with immediate */
1138         if (is_ia32_ImmConst(irn)) {
1139                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tfound op with imm const"));
1140
1141                 offs_cnst = get_ia32_cnst(irn);
1142                 dolea     = 1;
1143         }
1144         else if (isadd && is_ia32_ImmSymConst(irn)) {
1145                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tfound op with imm symconst"));
1146
1147                 have_am_sc = 1;
1148                 dolea      = 1;
1149                 am_sc      = get_ia32_id_cnst(irn);
1150                 am_sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(irn);
1151         }
1152
1153         /* determine the operand which needs to be checked */
1154         temp = be_is_NoReg(cg, right) ? left : right;
1155
1156         /* check if right operand is AMConst (LEA with ia32_am_O)  */
1157         /* but we can only eat it up if there is no other symconst */
1158         /* because the linker won't accept two symconsts           */
1159         if (! have_am_sc && is_ia32_Lea(temp) && get_ia32_am_flavour(temp) == ia32_am_O) {
1160                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tgot op with LEA am_O"));
1161
1162                 offs_lea   = get_ia32_am_offs(temp);
1163                 am_sc      = get_ia32_am_sc(temp);
1164                 am_sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(temp);
1165                 have_am_sc = 1;
1166                 dolea      = 1;
1167                 lea_o      = temp;
1168
1169                 if (temp == base)
1170                         base = noreg;
1171                 else if (temp == right)
1172                         right = noreg;
1173         }
1174
1175         if (isadd) {
1176                 /* default for add -> make right operand to index */
1177                 index               = right;
1178                 dolea               = 1;
1179                 consumed_left_shift = -1;
1180
1181                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tgot LEA candidate with index %+F\n", index));
1182
1183                 /* determine the operand which needs to be checked */
1184                 temp = left;
1185                 if (is_ia32_Lea(left)) {
1186                         temp = right;
1187                         consumed_left_shift = 0;
1188                 }
1189
1190                 /* check for SHL 1,2,3 */
1191                 if (pred_is_specific_node(temp, is_ia32_Shl)) {
1192                         temp  = get_Proj_pred(temp);
1193                         shift = temp;
1194
1195                         if (get_ia32_Immop_tarval(temp)) {
1196                                 scale = get_tarval_long(get_ia32_Immop_tarval(temp));
1197
1198                                 if (scale <= 3) {
1199                                         index               = get_irn_n(temp, 2);
1200                                         consumed_left_shift = consumed_left_shift < 0 ? 1 : 0;
1201
1202                                         DBG((mod, LEVEL_1, "\tgot scaled index %+F\n", index));
1203                                 }
1204                                 else {
1205                                         scale = 0;
1206                                         shift = NULL;
1207                                 }
1208                         }
1209                 }
1210
1211                 /* fix base */
1212                 if (! be_is_NoReg(cg, index)) {
1213                         /* if we have index, but left == right -> no base */
1214                         if (left == right) {
1215                                 base = noreg;
1216                         }
1217                         else if (consumed_left_shift == 1) {
1218                                 /* -> base is right operand  */
1219                                 base = (right == lea_o) ? noreg : right;
1220                         }
1221                 }
1222         }
1223
1224         /* Try to assimilate a LEA as left operand */
1225         if (is_ia32_Lea(left) && (get_ia32_am_flavour(left) != ia32_am_O)) {
1226                 /* check if we can assimilate the LEA */
1227                 int take_attr = do_new_lea(irn, base, index, left, have_am_sc, cg);
1228
1229                 if (take_attr == IA32_LEA_ATTR_NONE) {
1230                         DBG((mod, LEVEL_1, "\tleave old LEA, creating new one\n"));
1231                 }
1232                 else {
1233                         DBG((mod, LEVEL_1, "\tgot LEA as left operand ... assimilating\n"));
1234                         lea = left; /* for statistics */
1235
1236                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_OFFS)
1237                                 offs = get_ia32_am_offs(left);
1238
1239                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_AMSC) {
1240                                 am_sc      = get_ia32_am_sc(left);
1241                                 have_am_sc = 1;
1242                                 am_sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(left);
1243                         }
1244
1245                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_SCALE)
1246                                 scale = get_ia32_am_scale(left);
1247
1248                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_BASE)
1249                                 base = get_irn_n(left, 0);
1250
1251                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_INDEX)
1252                                 index = get_irn_n(left, 1);
1253
1254                         if (take_attr & IA32_LEA_ATTR_FENT)
1255                                 lea_ent = get_ia32_frame_ent(left);
1256                 }
1257         }
1258
1259         /* ok, we can create a new LEA */
1260         if (dolea) {
1261                 res = new_rd_ia32_Lea(dbg, irg, block, base, index, mode_Is);
1262
1263                 /* add the old offset of a previous LEA */
1264                 if (offs) {
1265                         add_ia32_am_offs(res, offs);
1266                 }
1267
1268                 /* add the new offset */
1269                 if (isadd) {
1270                         if (offs_cnst) {
1271                                 add_ia32_am_offs(res, offs_cnst);
1272                         }
1273                         if (offs_lea) {
1274                                 add_ia32_am_offs(res, offs_lea);
1275                         }
1276                 }
1277                 else {
1278                         /* either lea_O-cnst, -cnst or -lea_O  */
1279                         if (offs_cnst) {
1280                                 if (offs_lea) {
1281                                         add_ia32_am_offs(res, offs_lea);
1282                                 }
1283
1284                                 sub_ia32_am_offs(res, offs_cnst);
1285                         }
1286                         else {
1287                                 sub_ia32_am_offs(res, offs_lea);
1288                         }
1289                 }
1290
1291                 /* set the address mode symconst */
1292                 if (have_am_sc) {
1293                         set_ia32_am_sc(res, am_sc);
1294                         if (am_sc_sign)
1295                                 set_ia32_am_sc_sign(res);
1296                 }
1297
1298                 /* copy the frame entity (could be set in case of Add */
1299                 /* which was a FrameAddr) */
1300                 if (lea_ent)
1301                         set_ia32_frame_ent(res, lea_ent);
1302                 else
1303                         set_ia32_frame_ent(res, get_ia32_frame_ent(irn));
1304
1305                 if (get_ia32_frame_ent(res))
1306                         set_ia32_use_frame(res);
1307
1308                 /* set scale */
1309                 set_ia32_am_scale(res, scale);
1310
1311                 am_flav = ia32_am_N;
1312                 /* determine new am flavour */
1313                 if (offs || offs_cnst || offs_lea || have_am_sc) {
1314                         am_flav |= ia32_O;
1315                 }
1316                 if (! be_is_NoReg(cg, base)) {
1317                         am_flav |= ia32_B;
1318                 }
1319                 if (! be_is_NoReg(cg, index)) {
1320                         am_flav |= ia32_I;
1321                 }
1322                 if (scale > 0) {
1323                         am_flav |= ia32_S;
1324                 }
1325                 set_ia32_am_flavour(res, am_flav);
1326
1327                 set_ia32_op_type(res, ia32_AddrModeS);
1328
1329                 SET_IA32_ORIG_NODE(res, ia32_get_old_node_name(cg, irn));
1330
1331                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tLEA [%+F + %+F * %d + %s]\n", base, index, scale, get_ia32_am_offs(res)));
1332
1333                 /* we will exchange it, report here before the Proj is created */
1334                 if (shift && lea && lea_o) {
1335                         try_remove_from_sched(shift);
1336                         try_remove_from_sched(lea);
1337                         try_remove_from_sched(lea_o);
1338                         DBG_OPT_LEA4(irn, lea_o, lea, shift, res);
1339                 }
1340                 else if (shift && lea) {
1341                         try_remove_from_sched(shift);
1342                         try_remove_from_sched(lea);
1343                         DBG_OPT_LEA3(irn, lea, shift, res);
1344                 }
1345                 else if (shift && lea_o) {
1346                         try_remove_from_sched(shift);
1347                         try_remove_from_sched(lea_o);
1348                         DBG_OPT_LEA3(irn, lea_o, shift, res);
1349                 }
1350                 else if (lea && lea_o) {
1351                         try_remove_from_sched(lea);
1352                         try_remove_from_sched(lea_o);
1353                         DBG_OPT_LEA3(irn, lea_o, lea, res);
1354                 }
1355                 else if (shift) {
1356                         try_remove_from_sched(shift);
1357                         DBG_OPT_LEA2(irn, shift, res);
1358                 }
1359                 else if (lea) {
1360                         try_remove_from_sched(lea);
1361                         DBG_OPT_LEA2(irn, lea, res);
1362                 }
1363                 else if (lea_o) {
1364                         try_remove_from_sched(lea_o);
1365                         DBG_OPT_LEA2(irn, lea_o, res);
1366                 }
1367                 else
1368                         DBG_OPT_LEA1(irn, res);
1369
1370                 /* get the result Proj of the Add/Sub */
1371                 try_add_to_sched(irn, res);
1372                 try_remove_from_sched(irn);
1373                 irn = ia32_get_res_proj(irn);
1374
1375                 assert(irn && "Couldn't find result proj");
1376
1377                 /* exchange the old op with the new LEA */
1378                 exchange(irn, res);
1379         }
1380
1381         return res;
1382 }
1383
1384
1385 /**
1386  * Merges a Load/Store node with a LEA.
1387  * @param irn The Load/Store node
1388  * @param lea The LEA
1389  */
1390 static void merge_loadstore_lea(ir_node *irn, ir_node *lea) {
1391         ir_entity *irn_ent = get_ia32_frame_ent(irn);
1392         ir_entity *lea_ent = get_ia32_frame_ent(lea);
1393
1394         /* If the irn and the LEA both have a different frame entity set: do not merge */
1395         if (irn_ent && lea_ent && (irn_ent != lea_ent))
1396                 return;
1397         else if (! irn_ent && lea_ent) {
1398                 set_ia32_frame_ent(irn, lea_ent);
1399                 set_ia32_use_frame(irn);
1400         }
1401
1402         /* get the AM attributes from the LEA */
1403         add_ia32_am_offs(irn, get_ia32_am_offs(lea));
1404         set_ia32_am_scale(irn, get_ia32_am_scale(lea));
1405         set_ia32_am_flavour(irn, get_ia32_am_flavour(lea));
1406
1407         set_ia32_am_sc(irn, get_ia32_am_sc(lea));
1408         if (is_ia32_am_sc_sign(lea))
1409                 set_ia32_am_sc_sign(irn);
1410
1411         set_ia32_op_type(irn, is_ia32_Ld(irn) ? ia32_AddrModeS : ia32_AddrModeD);
1412
1413         /* set base and index */
1414         set_irn_n(irn, 0, get_irn_n(lea, 0));
1415         set_irn_n(irn, 1, get_irn_n(lea, 1));
1416
1417         try_remove_from_sched(lea);
1418
1419         /* clear remat flag */
1420         set_ia32_flags(irn, get_ia32_flags(irn) & ~arch_irn_flags_rematerializable);
1421
1422         if (is_ia32_Ld(irn))
1423                 DBG_OPT_LOAD_LEA(lea, irn);
1424         else
1425                 DBG_OPT_STORE_LEA(lea, irn);
1426
1427 }
1428
1429 /**
1430  * Sets new_right index of irn to right and new_left index to left.
1431  * Also exchange left and right
1432  */
1433 static void exchange_left_right(ir_node *irn, ir_node **left, ir_node **right, int new_left, int new_right) {
1434         ir_node *temp;
1435
1436         set_irn_n(irn, new_right, *right);
1437         set_irn_n(irn, new_left, *left);
1438
1439         temp   = *left;
1440         *left  = *right;
1441         *right = temp;
1442
1443         /* this is only needed for Compares, but currently ALL nodes
1444          * have this attribute :-) */
1445         set_ia32_pncode(irn, get_inversed_pnc(get_ia32_pncode(irn)));
1446 }
1447
1448 /**
1449  * Performs address calculation optimization (create LEAs if possible)
1450  */
1451 static void optimize_lea(ir_node *irn, void *env) {
1452         ia32_code_gen_t *cg  = env;
1453         ir_node         *block, *noreg_gp, *left, *right;
1454
1455         if (! is_ia32_irn(irn))
1456                 return;
1457
1458         /* Following cases can occur:                                  */
1459         /* - Sub (l, imm) -> LEA [base - offset]                       */
1460         /* - Sub (l, r == LEA with ia32_am_O)   -> LEA [base - offset] */
1461         /* - Add (l, imm) -> LEA [base + offset]                       */
1462         /* - Add (l, r == LEA with ia32_am_O)  -> LEA [base + offset]  */
1463         /* - Add (l == LEA with ia32_am_O, r)  -> LEA [base + offset]  */
1464         /* - Add (l, r) -> LEA [base + index * scale]                  */
1465         /*              with scale > 1 iff l/r == shl (1,2,3)          */
1466
1467         if (is_ia32_Sub(irn) || is_ia32_Add(irn)) {
1468                 left     = get_irn_n(irn, 2);
1469                 right    = get_irn_n(irn, 3);
1470                 block    = get_nodes_block(irn);
1471                 noreg_gp = ia32_new_NoReg_gp(cg);
1472
1473             /* Do not try to create a LEA if one of the operands is a Load. */
1474                 /* check is irn is a candidate for address calculation */
1475                 if (is_addr_candidate(block, irn)) {
1476                         ir_node *res;
1477
1478                         DBG((cg->mod, LEVEL_1, "\tfound address calculation candidate %+F ... ", irn));
1479                         res = fold_addr(cg, irn, noreg_gp);
1480
1481                         if (res != irn)
1482                                 DB((cg->mod, LEVEL_1, "transformed into %+F\n", res));
1483                         else
1484                                 DB((cg->mod, LEVEL_1, "not transformed\n"));
1485                 }
1486         }
1487         else if (is_ia32_Ld(irn) || is_ia32_St(irn) || is_ia32_Store8Bit(irn)) {
1488                 /* - Load  -> LEA into Load  } TODO: If the LEA is used by more than one Load/Store */
1489                 /* - Store -> LEA into Store }       it might be better to keep the LEA             */
1490                 left = get_irn_n(irn, 0);
1491
1492                 if (is_ia32_Lea(left)) {
1493                         const ir_edge_t *edge, *ne;
1494                         ir_node *src;
1495
1496                         /* merge all Loads/Stores connected to this LEA with the LEA */
1497                         foreach_out_edge_safe(left, edge, ne) {
1498                                 src = get_edge_src_irn(edge);
1499
1500                                 if (src && (get_edge_src_pos(edge) == 0) && (is_ia32_Ld(src) || is_ia32_St(src) || is_ia32_Store8Bit(src))) {
1501                                         DBG((cg->mod, LEVEL_1, "\nmerging %+F into %+F\n", left, irn));
1502                                         if (! is_ia32_got_lea(src))
1503                                                 merge_loadstore_lea(src, left);
1504                                         set_ia32_got_lea(src);
1505                                 }
1506                         }
1507                 }
1508         }
1509 }
1510
1511 /**
1512  * Checks for address mode patterns and performs the
1513  * necessary transformations.
1514  * This function is called by a walker.
1515  */
1516 static void optimize_am(ir_node *irn, void *env) {
1517         ia32_am_opt_env_t *am_opt_env = env;
1518         ia32_code_gen_t   *cg         = am_opt_env->cg;
1519         heights_t         *h          = am_opt_env->h;
1520         ir_node           *block, *left, *right;
1521         ir_node           *store, *load, *mem_proj;
1522         ir_node           *succ, *addr_b, *addr_i;
1523         int               check_am_src          = 0;
1524         int               need_exchange_on_fail = 0;
1525         DEBUG_ONLY(firm_dbg_module_t *mod = cg->mod;)
1526
1527         if (! is_ia32_irn(irn) || is_ia32_Ld(irn) || is_ia32_St(irn) || is_ia32_Store8Bit(irn))
1528                 return;
1529
1530         block = get_nodes_block(irn);
1531
1532         DBG((mod, LEVEL_1, "checking for AM\n"));
1533
1534         /* fold following patterns:                                                         */
1535         /* - op -> Load into AMop with am_Source                                            */
1536         /*   conditions:                                                                    */
1537         /*     - op is am_Source capable AND                                                */
1538         /*     - the Load is only used by this op AND                                       */
1539         /*     - the Load is in the same block                                              */
1540         /* - Store -> op -> Load  into AMop with am_Dest                                    */
1541         /*   conditions:                                                                    */
1542         /*     - op is am_Dest capable AND                                                  */
1543         /*     - the Store uses the same address as the Load AND                            */
1544         /*     - the Load is only used by this op AND                                       */
1545         /*     - the Load and Store are in the same block AND                               */
1546         /*     - nobody else uses the result of the op                                      */
1547
1548         if ((get_ia32_am_support(irn) != ia32_am_None) && ! is_ia32_Lea(irn)) {
1549                 ia32_am_cand_t cand      = is_am_candidate(cg, h, block, irn);
1550                 ia32_am_cand_t orig_cand = cand;
1551
1552                 /* cand == 1: load is left;   cand == 2: load is right; */
1553
1554                 if (cand == IA32_AM_CAND_NONE)
1555                         return;
1556
1557                 DBG((mod, LEVEL_1, "\tfound address mode candidate %+F ... ", irn));
1558
1559                 left  = get_irn_n(irn, 2);
1560                 if (get_irn_arity(irn) == 4) {
1561                         /* it's an "unary" operation */
1562                         right = left;
1563                         cand = IA32_AM_CAND_BOTH;
1564                 }
1565                 else {
1566                         right = get_irn_n(irn, 3);
1567                 }
1568
1569                 /* normalize commutative ops */
1570                 if (node_is_ia32_comm(irn) && (cand == IA32_AM_CAND_RIGHT)) {
1571
1572                         /* Assure that left operand is always a Load if there is one    */
1573                         /* because non-commutative ops can only use Dest AM if the left */
1574                         /* operand is a load, so we only need to check left operand.    */
1575
1576                         exchange_left_right(irn, &left, &right, 3, 2);
1577                         need_exchange_on_fail = 1;
1578
1579                         /* now: load is right */
1580                         cand = IA32_AM_CAND_LEFT;
1581                 }
1582
1583                 /* check for Store -> op -> Load */
1584
1585                 /* Store -> op -> Load optimization is only possible if supported by op */
1586                 /* and if right operand is a Load                                       */
1587                 if ((get_ia32_am_support(irn) & ia32_am_Dest) && (cand & IA32_AM_CAND_LEFT))
1588                 {
1589                         /* An address mode capable op always has a result Proj.                  */
1590                         /* If this Proj is used by more than one other node, we don't need to    */
1591                         /* check further, otherwise we check for Store and remember the address, */
1592                         /* the Store points to. */
1593
1594                         succ = ia32_get_res_proj(irn);
1595                         assert(succ && "Couldn't find result proj");
1596
1597                         addr_b = NULL;
1598                         addr_i = NULL;
1599                         store  = NULL;
1600
1601                         /* now check for users and Store */
1602                         if (ia32_get_irn_n_edges(succ) == 1) {
1603                                 succ = get_edge_src_irn(get_irn_out_edge_first(succ));
1604
1605                                 if (is_ia32_xStore(succ) || is_ia32_Store(succ)) {
1606                                         store  = succ;
1607                                         addr_b = get_irn_n(store, 0);
1608                                         addr_i = get_irn_n(store, 1);
1609                                 }
1610                         }
1611
1612                         if (store) {
1613                                 /* we found a Store as single user: Now check for Load */
1614
1615                                 /* skip the Proj for easier access */
1616                                 load = is_Proj(right) ? (is_ia32_Load(get_Proj_pred(right)) ? get_Proj_pred(right) : NULL) : NULL;
1617
1618                                 /* Extra check for commutative ops with two Loads */
1619                                 /* -> put the interesting Load left               */
1620                                 if (load && node_is_ia32_comm(irn) && (cand == IA32_AM_CAND_BOTH)) {
1621                                         if (load_store_addr_is_equal(load, store, addr_b, addr_i)) {
1622                                                 /* We exchange left and right, so it's easier to kill     */
1623                                                 /* the correct Load later and to handle unary operations. */
1624                                                 exchange_left_right(irn, &left, &right, 3, 2);
1625                                                 need_exchange_on_fail ^= 1;
1626                                         }
1627                                 }
1628
1629                                 /* we have to be the only user of the load */
1630                                 if(get_irn_n_edges(left) > 1) {
1631                                         store = NULL;
1632                                 }
1633                         }
1634                         if (store) {
1635                                 /* skip the Proj for easier access */
1636                                 load = get_Proj_pred(left);
1637
1638                                 /* Compare Load and Store address */
1639                                 if (load_store_addr_is_equal(load, store, addr_b, addr_i)) {
1640                                         /* Left Load is from same address, so we can */
1641                                         /* disconnect the Load and Store here        */
1642
1643                                         /* set new base, index and attributes */
1644                                         set_irn_n(irn, 0, addr_b);
1645                                         set_irn_n(irn, 1, addr_i);
1646                                         add_ia32_am_offs(irn, get_ia32_am_offs(load));
1647                                         set_ia32_am_scale(irn, get_ia32_am_scale(load));
1648                                         set_ia32_am_flavour(irn, get_ia32_am_flavour(load));
1649                                         set_ia32_op_type(irn, ia32_AddrModeD);
1650                                         set_ia32_frame_ent(irn, get_ia32_frame_ent(load));
1651                                         set_ia32_ls_mode(irn, get_ia32_ls_mode(load));
1652
1653                                         set_ia32_am_sc(irn, get_ia32_am_sc(load));
1654                                         if (is_ia32_am_sc_sign(load))
1655                                                 set_ia32_am_sc_sign(irn);
1656
1657                                         if (is_ia32_use_frame(load))
1658                                                 set_ia32_use_frame(irn);
1659
1660                                         /* connect to Load memory and disconnect Load */
1661                                         if (get_irn_arity(irn) == 5) {
1662                                                 /* binary AMop */
1663                                                 set_irn_n(irn, 4, get_irn_n(load, 2));
1664                                                 set_irn_n(irn, 2, ia32_get_admissible_noreg(cg, irn, 2));
1665                                         }
1666                                         else {
1667                                                 /* unary AMop */
1668                                                 set_irn_n(irn, 3, get_irn_n(load, 2));
1669                                                 set_irn_n(irn, 2, ia32_get_admissible_noreg(cg, irn, 2));
1670                                         }
1671
1672                                         /* connect the memory Proj of the Store to the op */
1673                                         mem_proj = ia32_get_proj_for_mode(store, mode_M);
1674                                         set_Proj_pred(mem_proj, irn);
1675                                         set_Proj_proj(mem_proj, 1);
1676
1677                                         /* clear remat flag */
1678                                         set_ia32_flags(irn, get_ia32_flags(irn) & ~arch_irn_flags_rematerializable);
1679
1680                                         try_remove_from_sched(load);
1681                                         try_remove_from_sched(store);
1682                                         DBG_OPT_AM_D(load, store, irn);
1683
1684                                         DB((mod, LEVEL_1, "merged with %+F and %+F into dest AM\n", load, store));
1685
1686                                         need_exchange_on_fail = 0;
1687                                 }
1688                         } /* if (store) */
1689                         else if (get_ia32_am_support(irn) & ia32_am_Source) {
1690                                 /* There was no store, check if we still can optimize for source address mode */
1691                                 check_am_src = 1;
1692                         }
1693                 } /* if (support AM Dest) */
1694                 else if (get_ia32_am_support(irn) & ia32_am_Source) {
1695                         /* op doesn't support am AM Dest -> check for AM Source */
1696                         check_am_src = 1;
1697                 }
1698
1699                 /* was exchanged but optimize failed: exchange back */
1700                 if (need_exchange_on_fail) {
1701                         exchange_left_right(irn, &left, &right, 3, 2);
1702                         cand = orig_cand;
1703                 }
1704
1705                 need_exchange_on_fail = 0;
1706
1707                 /* normalize commutative ops */
1708                 if (check_am_src && node_is_ia32_comm(irn) && (cand == IA32_AM_CAND_LEFT)) {
1709
1710                         /* Assure that right operand is always a Load if there is one  */
1711                         /* because non-commutative ops can only use Source AM if the   */
1712                         /* right operand is a Load, so we only need to check the right */
1713                         /* operand afterwards.                                         */
1714
1715                         exchange_left_right(irn, &left, &right, 3, 2);
1716                         need_exchange_on_fail = 1;
1717
1718                         /* now: load is left */
1719                         cand = IA32_AM_CAND_RIGHT;
1720                 }
1721
1722                 /* optimize op -> Load iff Load is only used by this op    */
1723                 /* and right operand is a Load which only used by this irn */
1724                 if (check_am_src                &&
1725                         (cand & IA32_AM_CAND_RIGHT) &&
1726                         (ia32_get_irn_n_edges(right) == 1))
1727                 {
1728                         ir_node *load = get_Proj_pred(right);
1729
1730                         addr_b = get_irn_n(load, 0);
1731                         addr_i = get_irn_n(load, 1);
1732
1733                         /* set new base, index and attributes */
1734                         set_irn_n(irn, 0, addr_b);
1735                         set_irn_n(irn, 1, addr_i);
1736                         add_ia32_am_offs(irn, get_ia32_am_offs(load));
1737                         set_ia32_am_scale(irn, get_ia32_am_scale(load));
1738                         set_ia32_am_flavour(irn, get_ia32_am_flavour(load));
1739                         set_ia32_op_type(irn, ia32_AddrModeS);
1740                         set_ia32_frame_ent(irn, get_ia32_frame_ent(load));
1741                         set_ia32_ls_mode(irn, get_ia32_ls_mode(load));
1742
1743                         set_ia32_am_sc(irn, get_ia32_am_sc(load));
1744                         if (is_ia32_am_sc_sign(load))
1745                                 set_ia32_am_sc_sign(irn);
1746
1747                         /* clear remat flag */
1748                         set_ia32_flags(irn, get_ia32_flags(irn) & ~arch_irn_flags_rematerializable);
1749
1750                         if (is_ia32_use_frame(load))
1751                                 set_ia32_use_frame(irn);
1752
1753                         /* connect to Load memory and disconnect Load */
1754                         if (get_irn_arity(irn) == 5) {
1755                                 /* binary AMop */
1756                                 set_irn_n(irn, 4, get_irn_n(load, 2));
1757                                 set_irn_n(irn, 3, ia32_get_admissible_noreg(cg, irn, 3));
1758                         } else {
1759                                 assert(get_irn_arity(irn) == 4);
1760                                 /* unary AMop */
1761                                 set_irn_n(irn, 3, get_irn_n(load, 2));
1762                                 set_irn_n(irn, 2, ia32_get_admissible_noreg(cg, irn, 2));
1763                         }
1764
1765                         DBG_OPT_AM_S(load, irn);
1766
1767                         /* If Load has a memory Proj, connect it to the op */
1768                         mem_proj = ia32_get_proj_for_mode(load, mode_M);
1769                         if (mem_proj) {
1770                                 set_Proj_pred(mem_proj, irn);
1771                                 set_Proj_proj(mem_proj, 1);
1772                         }
1773
1774                         try_remove_from_sched(load);
1775
1776                         DB((mod, LEVEL_1, "merged with %+F into source AM\n", load));
1777                 }
1778                 else {
1779                         /* was exchanged but optimize failed: exchange back */
1780                         if (need_exchange_on_fail)
1781                                 exchange_left_right(irn, &left, &right, 3, 2);
1782                 }
1783         }
1784 }
1785
1786 /**
1787  * Performs address mode optimization.
1788  */
1789 void ia32_optimize_addressmode(ia32_code_gen_t *cg) {
1790         /* if we are supposed to do AM or LEA optimization: recalculate edges */
1791         if (cg->opt & (IA32_OPT_DOAM | IA32_OPT_LEA)) {
1792                 edges_deactivate(cg->irg);
1793                 edges_activate(cg->irg);
1794         }
1795         else {
1796                 /* no optimizations at all */
1797                 return;
1798         }
1799
1800         /* beware: we cannot optimize LEA and AM in one run because */
1801         /*         LEA optimization adds new nodes to the irg which */
1802         /*         invalidates the phase data                       */
1803
1804         if (cg->opt & IA32_OPT_LEA) {
1805                 irg_walk_blkwise_graph(cg->irg, NULL, optimize_lea, cg);
1806         }
1807
1808         if (cg->dump)
1809                 be_dump(cg->irg, "-lea", dump_ir_block_graph_sched);
1810
1811         if (cg->opt & IA32_OPT_DOAM) {
1812                 /* we need height information for am optimization */
1813                 heights_t *h = heights_new(cg->irg);
1814                 ia32_am_opt_env_t env;
1815
1816                 env.cg = cg;
1817                 env.h  = h;
1818
1819                 irg_walk_blkwise_graph(cg->irg, NULL, optimize_am, &env);
1820
1821                 heights_free(h);
1822         }
1823 }