7ce28c052094d2fb4613dbaf7825afd0b7eb8486
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_optimize.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       Implements several optimizations for IA32.
23  * @author      Matthias Braun, Christian Wuerdig
24  * @version     $Id$
25  */
26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
27 #include "config.h"
28 #endif
29
30 #include "irnode.h"
31 #include "irprog_t.h"
32 #include "ircons.h"
33 #include "irtools.h"
34 #include "firm_types.h"
35 #include "iredges.h"
36 #include "tv.h"
37 #include "irgmod.h"
38 #include "irgwalk.h"
39 #include "height.h"
40 #include "irbitset.h"
41 #include "irprintf.h"
42 #include "error.h"
43
44 #include "../be_t.h"
45 #include "../beabi.h"
46 #include "../benode_t.h"
47 #include "../besched_t.h"
48 #include "../bepeephole.h"
49
50 #include "ia32_new_nodes.h"
51 #include "ia32_optimize.h"
52 #include "bearch_ia32_t.h"
53 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
54 #include "ia32_transform.h"
55 #include "ia32_dbg_stat.h"
56 #include "ia32_util.h"
57 #include "ia32_architecture.h"
58
59 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
60
61 static const arch_env_t *arch_env;
62 static ia32_code_gen_t  *cg;
63
64 /**
65  * Returns non-zero if the given node produces
66  * a zero flag.
67  *
68  * @param node  the node to check
69  * @param pn    if >= 0, the projection number of the used result
70  */
71 static int produces_zero_flag(ir_node *node, int pn)
72 {
73         ir_node                     *count;
74         const ia32_immediate_attr_t *imm_attr;
75
76         if (!is_ia32_irn(node))
77                 return 0;
78
79         if (pn >= 0) {
80                 if (pn != pn_ia32_res)
81                         return 0;
82         }
83
84         switch (get_ia32_irn_opcode(node)) {
85         case iro_ia32_Add:
86         case iro_ia32_Adc:
87         case iro_ia32_And:
88         case iro_ia32_Or:
89         case iro_ia32_Xor:
90         case iro_ia32_Sub:
91         case iro_ia32_Sbb:
92         case iro_ia32_Neg:
93         case iro_ia32_Inc:
94         case iro_ia32_Dec:
95                 return 1;
96
97         case iro_ia32_ShlD:
98         case iro_ia32_ShrD:
99         case iro_ia32_Shl:
100         case iro_ia32_Shr:
101         case iro_ia32_Sar:
102                 assert(n_ia32_ShlD_count == n_ia32_ShrD_count);
103                 assert(n_ia32_Shl_count == n_ia32_Shr_count
104                                 && n_ia32_Shl_count == n_ia32_Sar_count);
105                 if (is_ia32_ShlD(node) || is_ia32_ShrD(node)) {
106                         count = get_irn_n(node, n_ia32_ShlD_count);
107                 } else {
108                         count = get_irn_n(node, n_ia32_Shl_count);
109                 }
110                 /* when shift count is zero the flags are not affected, so we can only
111                  * do this for constants != 0 */
112                 if (!is_ia32_Immediate(count))
113                         return 0;
114
115                 imm_attr = get_ia32_immediate_attr_const(count);
116                 if (imm_attr->symconst != NULL)
117                         return 0;
118                 if ((imm_attr->offset & 0x1f) == 0)
119                         return 0;
120                 return 1;
121
122         default:
123                 break;
124         }
125         return 0;
126 }
127
128 /**
129  * If the given node has not mode_T, creates a mode_T version (with a result Proj).
130  *
131  * @param node  the node to change
132  *
133  * @return the new mode_T node (if the mode was changed) or node itself
134  */
135 static ir_node *turn_into_mode_t(ir_node *node)
136 {
137         ir_node               *block;
138         ir_node               *res_proj;
139         ir_node               *new_node;
140         const arch_register_t *reg;
141
142         if(get_irn_mode(node) == mode_T)
143                 return node;
144
145         assert(get_irn_mode(node) == mode_Iu);
146
147         new_node = exact_copy(node);
148         set_irn_mode(new_node, mode_T);
149
150         block    = get_nodes_block(new_node);
151         res_proj = new_r_Proj(current_ir_graph, block, new_node, mode_Iu,
152                               pn_ia32_res);
153
154         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
155         arch_set_irn_register(arch_env, res_proj, reg);
156
157         be_peephole_before_exchange(node, res_proj);
158         sched_add_before(node, new_node);
159         sched_remove(node);
160         exchange(node, res_proj);
161         be_peephole_after_exchange(res_proj);
162
163         return new_node;
164 }
165
166 /**
167  * Peephole optimization for Test instructions.
168  * We can remove the Test, if a zero flags was produced which is still
169  * live.
170  */
171 static void peephole_ia32_Test(ir_node *node)
172 {
173         ir_node         *left  = get_irn_n(node, n_ia32_Test_left);
174         ir_node         *right = get_irn_n(node, n_ia32_Test_right);
175         ir_node         *flags_proj;
176         ir_node         *block;
177         ir_mode         *flags_mode;
178         int              pn    = -1;
179         ir_node         *schedpoint;
180         const ir_edge_t *edge;
181
182         assert(n_ia32_Test_left == n_ia32_Test8Bit_left
183                         && n_ia32_Test_right == n_ia32_Test8Bit_right);
184
185         /* we need a test for 0 */
186         if(left != right)
187                 return;
188
189         block = get_nodes_block(node);
190         if(get_nodes_block(left) != block)
191                 return;
192
193         if(is_Proj(left)) {
194                 pn   = get_Proj_proj(left);
195                 left = get_Proj_pred(left);
196         }
197
198         /* happens rarely, but if it does code will panic' */
199         if (is_ia32_Unknown_GP(left))
200                 return;
201
202         /* walk schedule up and abort when we find left or some other node destroys
203            the flags */
204         schedpoint = sched_prev(node);
205         while(schedpoint != left) {
206                 schedpoint = sched_prev(schedpoint);
207                 if(arch_irn_is(arch_env, schedpoint, modify_flags))
208                         return;
209                 if(schedpoint == block)
210                         panic("couldn't find left");
211         }
212
213         /* make sure only Lg/Eq tests are used */
214         foreach_out_edge(node, edge) {
215                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
216                 int      pnc  = get_ia32_condcode(user);
217
218                 if(pnc != pn_Cmp_Eq && pnc != pn_Cmp_Lg) {
219                         return;
220                 }
221         }
222
223         if(!produces_zero_flag(left, pn))
224                 return;
225
226         left = turn_into_mode_t(left);
227
228         flags_mode = ia32_reg_classes[CLASS_ia32_flags].mode;
229         flags_proj = new_r_Proj(current_ir_graph, block, left, flags_mode,
230                                 pn_ia32_flags);
231         arch_set_irn_register(arch_env, flags_proj, &ia32_flags_regs[REG_EFLAGS]);
232
233         assert(get_irn_mode(node) != mode_T);
234
235         be_peephole_before_exchange(node, flags_proj);
236         exchange(node, flags_proj);
237         sched_remove(node);
238         be_peephole_after_exchange(flags_proj);
239 }
240
241 /**
242  * AMD Athlon works faster when RET is not destination of
243  * conditional jump or directly preceded by other jump instruction.
244  * Can be avoided by placing a Rep prefix before the return.
245  */
246 static void peephole_ia32_Return(ir_node *node) {
247         ir_node *block, *irn;
248
249         if (!ia32_cg_config.use_pad_return)
250                 return;
251
252         block = get_nodes_block(node);
253
254         if (get_Block_n_cfgpreds(block) == 1) {
255                 ir_node *pred = get_Block_cfgpred(block, 0);
256
257                 if (is_Jmp(pred)) {
258                         /* The block of the return has only one predecessor,
259                            which jumps directly to this block.
260                            This jump will be encoded as a fall through, so we
261                            ignore it here.
262                            However, the predecessor might be empty, so it must be
263                            ensured that empty blocks are gone away ... */
264                         return;
265                 }
266         }
267
268         /* check if this return is the first on the block */
269         sched_foreach_reverse_from(node, irn) {
270                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
271                 case beo_Return:
272                         /* the return node itself, ignore */
273                         continue;
274                 case beo_Barrier:
275                         /* ignore the barrier, no code generated */
276                         continue;
277                 case beo_IncSP:
278                         /* arg, IncSP 0 nodes might occur, ignore these */
279                         if (be_get_IncSP_offset(irn) == 0)
280                                 continue;
281                         return;
282                 case iro_Phi:
283                         continue;
284                 default:
285                         return;
286                 }
287         }
288         /* yep, return is the first real instruction in this block */
289 #if 0
290         {
291                 /* add an rep prefix to the return */
292                 ir_node *rep = new_rd_ia32_RepPrefix(get_irn_dbg_info(node), current_ir_graph, block);
293                 keep_alive(rep);
294                 sched_add_before(node, rep);
295         }
296 #else
297         /* ensure, that the 3 byte return is generated */
298         be_Return_set_emit_pop(node, 1);
299 #endif
300 }
301
302 /* only optimize up to 48 stores behind IncSPs */
303 #define MAXPUSH_OPTIMIZE        48
304
305 /**
306  * Tries to create Push's from IncSP, Store combinations.
307  * The Stores are replaced by Push's, the IncSP is modified
308  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
309  */
310 static void peephole_IncSP_Store_to_push(ir_node *irn)
311 {
312         int      i, maxslot, inc_ofs;
313         ir_node  *node;
314         ir_node  *stores[MAXPUSH_OPTIMIZE];
315         ir_node  *block;
316         ir_graph *irg;
317         ir_node  *curr_sp;
318         ir_mode  *spmode;
319
320         memset(stores, 0, sizeof(stores));
321
322         assert(be_is_IncSP(irn));
323
324         inc_ofs = be_get_IncSP_offset(irn);
325         if (inc_ofs < 4)
326                 return;
327
328         /*
329          * We first walk the schedule after the IncSP node as long as we find
330          * suitable Stores that could be transformed to a Push.
331          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
332          * attached to the node
333          */
334         maxslot = -1;
335         for (node = sched_next(irn); !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
336                 ir_node *mem;
337                 int offset;
338                 int storeslot;
339
340                 /* it has to be a Store */
341                 if (!is_ia32_Store(node))
342                         break;
343
344                 /* it has to use our sp value */
345                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != irn)
346                         continue;
347                 /* Store has to be attached to NoMem */
348                 mem = get_irn_n(node, n_ia32_mem);
349                 if (!is_NoMem(mem))
350                         continue;
351
352                 /* unfortunately we can't support the full AMs possible for push at the
353                  * moment. TODO: fix this */
354                 if (get_ia32_am_scale(node) > 0 || !is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
355                         break;
356
357                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
358                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
359                 assert(offset >= 0);
360
361                 offset = inc_ofs - 4 - offset;
362
363                 /* storing at half-slots is bad */
364                 if ((offset & 3) != 0)
365                         break;
366
367                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
368                         continue;
369                 storeslot = offset >> 2;
370
371                 /* storing into the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
372                 if (stores[storeslot] != NULL)
373                         break;
374
375                 stores[storeslot] = node;
376                 if (storeslot > maxslot)
377                         maxslot = storeslot;
378         }
379
380         curr_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
381
382         /* walk through the Stores and create Pushs for them */
383         block  = get_nodes_block(irn);
384         spmode = get_irn_mode(irn);
385         irg    = cg->irg;
386         for (i = 0; i <= maxslot; ++i) {
387                 const arch_register_t *spreg;
388                 ir_node *push;
389                 ir_node *val, *mem, *mem_proj;
390                 ir_node *store = stores[i];
391                 ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
392
393                 if (store == NULL)
394                         break;
395
396                 val = get_irn_n(store, n_ia32_unary_op);
397                 mem = get_irn_n(store, n_ia32_mem);
398                 spreg = arch_get_irn_register(cg->arch_env, curr_sp);
399
400                 push = new_rd_ia32_Push(get_irn_dbg_info(store), irg, block, noreg, noreg, mem, val, curr_sp);
401
402                 sched_add_before(irn, push);
403
404                 /* create stackpointer Proj */
405                 curr_sp = new_r_Proj(irg, block, push, spmode, pn_ia32_Push_stack);
406                 arch_set_irn_register(cg->arch_env, curr_sp, spreg);
407
408                 /* create memory Proj */
409                 mem_proj = new_r_Proj(irg, block, push, mode_M, pn_ia32_Push_M);
410
411                 /* use the memproj now */
412                 exchange(store, mem_proj);
413
414                 /* we can remove the Store now */
415                 sched_remove(store);
416
417                 inc_ofs -= 4;
418         }
419
420         be_set_IncSP_offset(irn, inc_ofs);
421         be_set_IncSP_pred(irn, curr_sp);
422 }
423
424 /**
425  * Tries to create Pops from Load, IncSP combinations.
426  * The Loads are replaced by Pops, the IncSP is modified
427  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
428  */
429 static void peephole_Load_IncSP_to_pop(ir_node *irn)
430 {
431         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
432         int      i, maxslot, inc_ofs;
433         ir_node  *node, *pred_sp, *block;
434         ir_node  *loads[MAXPUSH_OPTIMIZE];
435         ir_graph *irg;
436         unsigned regmask = 0;
437
438         memset(loads, 0, sizeof(loads));
439         assert(be_is_IncSP(irn));
440
441         inc_ofs = -be_get_IncSP_offset(irn);
442         if (inc_ofs < 4)
443                 return;
444
445         /*
446          * We first walk the schedule before the IncSP node as long as we find
447          * suitable Loads that could be transformed to a Pop.
448          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
449          * attached to the node
450          */
451         maxslot = -1;
452         pred_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
453         for (node = sched_prev(irn); !sched_is_end(node); node = sched_prev(node)) {
454                 ir_node *mem;
455                 int offset;
456                 int loadslot;
457                 const arch_register_t *dreg;
458
459                 /* it has to be a Load */
460                 if (!is_ia32_Load(node)) {
461                         if (be_is_Copy(node)) {
462                                 if (get_irn_mode(node) != mode_Iu) {
463                                         /* not a GP copy, ignore */
464                                         continue;
465                                 }
466                                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
467                                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
468                                         break;
469                                 }
470                                 /* we CAN skip Copies if the destination is not in our regmask, ie
471                                    none of our future Pop will overwrite it */
472                                 regmask |= (1 << dreg->index);
473                                 continue;
474                         }
475                         break;
476                 }
477
478                 /* we can handle only GP loads */
479                 if (get_ia32_ls_mode(node) != mode_Iu)
480                         continue;
481
482                 /* it has to use our predecessor sp value */
483                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != pred_sp)
484                         continue;
485                 /* Load has to be attached to Spill-Mem */
486                 mem = skip_Proj(get_irn_n(node, n_ia32_mem));
487                 if (!is_Phi(mem) && !is_ia32_Store(mem) && !is_ia32_Push(mem))
488                         continue;
489
490                 /* should have NO index */
491                 if (get_ia32_am_scale(node) > 0 || !is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
492                         break;
493
494                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
495                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
496                 assert(offset >= 0);
497
498                 /* storing at half-slots is bad */
499                 if ((offset & 3) != 0)
500                         break;
501
502                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
503                         continue;
504                 loadslot = offset >> 2;
505
506                 /* loading from the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
507                 if (loads[loadslot] != NULL)
508                         break;
509
510                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
511                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
512                         /* this register is already used */
513                         break;
514                 }
515                 regmask |= 1 << dreg->index;
516
517                 loads[loadslot] = node;
518                 if (loadslot > maxslot)
519                         maxslot = loadslot;
520         }
521
522         if (maxslot < 0)
523                 return;
524
525         /* walk through the Loads and create Pops for them */
526         for (i = maxslot; i >= 0; --i) {
527                 ir_node *load = loads[i];
528
529                 if (load == NULL)
530                         break;
531                 inc_ofs -= 4;
532         }
533
534         /* create a new IncSP if needed */
535         block = get_nodes_block(irn);
536         irg   = cg->irg;
537         if (inc_ofs != 0) {
538                 assert(inc_ofs > 0);
539                 pred_sp = be_new_IncSP(esp, irg, block, pred_sp, -inc_ofs, be_get_IncSP_align(irn));
540                 sched_add_before(irn, pred_sp);
541         }
542
543         for (++i; i <= maxslot; ++i) {
544                 ir_node *load = loads[i];
545                 ir_node *mem, *pop;
546                 const ir_edge_t *edge, *tmp;
547                 const arch_register_t *reg;
548
549                 mem = get_irn_n(load, n_ia32_mem);
550                 reg = arch_get_irn_register(arch_env, load);
551
552                 pop = new_rd_ia32_Pop(get_irn_dbg_info(load), irg, block, mem, pred_sp);
553                 arch_set_irn_register(arch_env, pop, reg);
554
555                 /* create stackpointer Proj */
556                 pred_sp = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
557                 arch_set_irn_register(arch_env, pred_sp, esp);
558
559                 sched_add_before(irn, pop);
560
561                 /* rewire now */
562                 foreach_out_edge_safe(load, edge, tmp) {
563                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
564
565                         set_Proj_pred(proj, pop);
566                 }
567
568
569                 /* we can remove the Load now */
570                 sched_remove(load);
571                 kill_node(load);
572
573         }
574         be_set_IncSP_offset(irn, 0);
575         be_set_IncSP_pred(irn, pred_sp);
576
577 }
578
579
580 /**
581  * Find a free GP register if possible, else return NULL.
582  */
583 static const arch_register_t *get_free_gp_reg(void)
584 {
585         int i;
586
587         for(i = 0; i < N_ia32_gp_REGS; ++i) {
588                 const arch_register_t *reg = &ia32_gp_regs[i];
589                 if(arch_register_type_is(reg, ignore))
590                         continue;
591
592                 if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_gp, i) == NULL)
593                         return &ia32_gp_regs[i];
594         }
595
596         return NULL;
597 }
598
599 /**
600  * Creates a Pop instruction before the given schedule point.
601  *
602  * @param dbgi        debug info
603  * @param irg         the graph
604  * @param block       the block
605  * @param stack       the previous stack value
606  * @param schedpoint  the new node is added before this node
607  * @param reg         the register to pop
608  *
609  * @return the new stack value
610  */
611 static ir_node *create_pop(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
612                            ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
613                            const arch_register_t *reg)
614 {
615         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
616         ir_node *pop;
617         ir_node *keep;
618         ir_node *val;
619         ir_node *in[1];
620
621         pop   = new_rd_ia32_Pop(dbgi, irg, block, new_NoMem(), stack);
622
623         stack = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
624         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
625         val   = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_res);
626         arch_set_irn_register(arch_env, val, reg);
627
628         sched_add_before(schedpoint, pop);
629
630         in[0] = val;
631         keep = be_new_Keep(&ia32_reg_classes[CLASS_ia32_gp], irg, block, 1, in);
632         sched_add_before(schedpoint, keep);
633
634         return stack;
635 }
636
637 /**
638  * Creates a Push instruction before the given schedule point.
639  *
640  * @param dbgi        debug info
641  * @param irg         the graph
642  * @param block       the block
643  * @param stack       the previous stack value
644  * @param schedpoint  the new node is added before this node
645  * @param reg         the register to pop
646  *
647  * @return the new stack value
648  */
649 static ir_node *create_push(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
650                             ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
651                             const arch_register_t *reg)
652 {
653         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
654         ir_node *noreg, *nomem, *push, *val;
655
656         val  = new_rd_ia32_ProduceVal(NULL, irg, block);
657         arch_set_irn_register(arch_env, val, reg);
658         sched_add_before(schedpoint, val);
659
660         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
661         nomem = get_irg_no_mem(irg);
662         push  = new_rd_ia32_Push(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, val, stack);
663         sched_add_before(schedpoint, push);
664
665         stack = new_r_Proj(irg, block, push, mode_Iu, pn_ia32_Push_stack);
666         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
667
668         return stack;
669 }
670
671 /**
672  * Optimize an IncSp by replacing it with Push/Pop.
673  */
674 static void peephole_be_IncSP(ir_node *node)
675 {
676         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
677         const arch_register_t *reg;
678         ir_graph              *irg = current_ir_graph;
679         dbg_info              *dbgi;
680         ir_node               *block;
681         ir_node               *stack;
682         int                    offset;
683
684         /* first optimize incsp->incsp combinations */
685         node = be_peephole_IncSP_IncSP(node);
686
687         /* transform IncSP->Store combinations to Push where possible */
688         peephole_IncSP_Store_to_push(node);
689
690         /* transform Load->IncSP combinations to Pop where possible */
691         peephole_Load_IncSP_to_pop(node);
692
693         if (arch_get_irn_register(arch_env, node) != esp)
694                 return;
695
696         /* replace IncSP -4 by Pop freereg when possible */
697         offset = be_get_IncSP_offset(node);
698         if ((offset != -8 || ia32_cg_config.use_add_esp_8) &&
699             (offset != -4 || ia32_cg_config.use_add_esp_4) &&
700             (offset != +4 || ia32_cg_config.use_sub_esp_4) &&
701             (offset != +8 || ia32_cg_config.use_sub_esp_8))
702                 return;
703
704         if (offset < 0) {
705                 /* we need a free register for pop */
706                 reg = get_free_gp_reg();
707                 if (reg == NULL)
708                         return;
709
710                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
711                 block = get_nodes_block(node);
712                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
713
714                 stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
715
716                 if (offset == -8) {
717                         stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
718                 }
719         } else {
720                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
721                 block = get_nodes_block(node);
722                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
723                 reg   = &ia32_gp_regs[REG_EAX];
724
725                 stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
726
727                 if (offset == +8) {
728                         stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
729                 }
730         }
731
732         be_peephole_before_exchange(node, stack);
733         sched_remove(node);
734         exchange(node, stack);
735         be_peephole_after_exchange(stack);
736 }
737
738 /**
739  * Peephole optimisation for ia32_Const's
740  */
741 static void peephole_ia32_Const(ir_node *node)
742 {
743         const ia32_immediate_attr_t *attr = get_ia32_immediate_attr_const(node);
744         const arch_register_t       *reg;
745         ir_graph                    *irg = current_ir_graph;
746         ir_node                     *block;
747         dbg_info                    *dbgi;
748         ir_node                     *produceval;
749         ir_node                     *xor;
750         ir_node                     *noreg;
751
752         /* try to transform a mov 0, reg to xor reg reg */
753         if (attr->offset != 0 || attr->symconst != NULL)
754                 return;
755         if (ia32_cg_config.use_mov_0)
756                 return;
757         /* xor destroys the flags, so no-one must be using them */
758         if (be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
759                 return;
760
761         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
762         assert(be_peephole_get_reg_value(reg) == NULL);
763
764         /* create xor(produceval, produceval) */
765         block      = get_nodes_block(node);
766         dbgi       = get_irn_dbg_info(node);
767         produceval = new_rd_ia32_ProduceVal(dbgi, irg, block);
768         arch_set_irn_register(arch_env, produceval, reg);
769
770         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
771         xor   = new_rd_ia32_Xor(dbgi, irg, block, noreg, noreg, new_NoMem(),
772                                 produceval, produceval);
773         arch_set_irn_register(arch_env, xor, reg);
774
775         sched_add_before(node, produceval);
776         sched_add_before(node, xor);
777
778         be_peephole_before_exchange(node, xor);
779         exchange(node, xor);
780         sched_remove(node);
781         be_peephole_after_exchange(xor);
782 }
783
784 static INLINE int is_noreg(ia32_code_gen_t *cg, const ir_node *node)
785 {
786         return node == cg->noreg_gp;
787 }
788
789 static ir_node *create_immediate_from_int(ia32_code_gen_t *cg, int val)
790 {
791         ir_graph *irg         = current_ir_graph;
792         ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
793         ir_node  *immediate   = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, start_block, NULL,
794                                                       0, val);
795         arch_set_irn_register(cg->arch_env, immediate, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
796
797         return immediate;
798 }
799
800 static ir_node *create_immediate_from_am(ia32_code_gen_t *cg,
801                                          const ir_node *node)
802 {
803         ir_graph  *irg     = get_irn_irg(node);
804         ir_node   *block   = get_nodes_block(node);
805         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
806         int        sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(node);
807         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
808         ir_node   *res;
809
810         res = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, block, entity, sc_sign, offset);
811         arch_set_irn_register(cg->arch_env, res, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
812         return res;
813 }
814
815 static int is_am_one(const ir_node *node)
816 {
817         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
818         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
819
820         return offset == 1 && entity == NULL;
821 }
822
823 static int is_am_minus_one(const ir_node *node)
824 {
825         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
826         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
827
828         return offset == -1 && entity == NULL;
829 }
830
831 /**
832  * Transforms a LEA into an Add or SHL if possible.
833  */
834 static void peephole_ia32_Lea(ir_node *node)
835 {
836         const arch_env_t      *arch_env = cg->arch_env;
837         ir_graph              *irg      = current_ir_graph;
838         ir_node               *base;
839         ir_node               *index;
840         const arch_register_t *base_reg;
841         const arch_register_t *index_reg;
842         const arch_register_t *out_reg;
843         int                    scale;
844         int                    has_immediates;
845         ir_node               *op1;
846         ir_node               *op2;
847         dbg_info              *dbgi;
848         ir_node               *block;
849         ir_node               *res;
850         ir_node               *noreg;
851         ir_node               *nomem;
852
853         assert(is_ia32_Lea(node));
854
855         /* we can only do this if are allowed to globber the flags */
856         if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
857                 return;
858
859         base  = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_base);
860         index = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_index);
861
862         if(is_noreg(cg, base)) {
863                 base     = NULL;
864                 base_reg = NULL;
865         } else {
866                 base_reg = arch_get_irn_register(arch_env, base);
867         }
868         if(is_noreg(cg, index)) {
869                 index     = NULL;
870                 index_reg = NULL;
871         } else {
872                 index_reg = arch_get_irn_register(arch_env, index);
873         }
874
875         if(base == NULL && index == NULL) {
876                 /* we shouldn't construct these in the first place... */
877 #ifdef DEBUG_libfirm
878                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found immediate only lea\n");
879 #endif
880                 return;
881         }
882
883         out_reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
884         scale   = get_ia32_am_scale(node);
885         assert(!is_ia32_need_stackent(node) || get_ia32_frame_ent(node) != NULL);
886         /* check if we have immediates values (frame entities should already be
887          * expressed in the offsets) */
888         if(get_ia32_am_offs_int(node) != 0 || get_ia32_am_sc(node) != NULL) {
889                 has_immediates = 1;
890         } else {
891                 has_immediates = 0;
892         }
893
894         /* we can transform leas where the out register is the same as either the
895          * base or index register back to an Add or Shl */
896         if(out_reg == base_reg) {
897                 if(index == NULL) {
898 #ifdef DEBUG_libfirm
899                         if(!has_immediates) {
900                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
901                                            "just a copy\n");
902                         }
903 #endif
904                         op1 = base;
905                         goto make_add_immediate;
906                 }
907                 if(scale == 0 && !has_immediates) {
908                         op1 = base;
909                         op2 = index;
910                         goto make_add;
911                 }
912                 /* can't create an add */
913                 return;
914         } else if(out_reg == index_reg) {
915                 if(base == NULL) {
916                         if(has_immediates && scale == 0) {
917                                 op1 = index;
918                                 goto make_add_immediate;
919                         } else if(!has_immediates && scale > 0) {
920                                 op1 = index;
921                                 op2 = create_immediate_from_int(cg, scale);
922                                 goto make_shl;
923                         } else if(!has_immediates) {
924 #ifdef DEBUG_libfirm
925                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
926                                            "just a copy\n");
927 #endif
928                         }
929                 } else if(scale == 0 && !has_immediates) {
930                         op1 = index;
931                         op2 = base;
932                         goto make_add;
933                 }
934                 /* can't create an add */
935                 return;
936         } else {
937                 /* can't create an add */
938                 return;
939         }
940
941 make_add_immediate:
942         if(ia32_cg_config.use_incdec) {
943                 if(is_am_one(node)) {
944                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
945                         block = get_nodes_block(node);
946                         res   = new_rd_ia32_Inc(dbgi, irg, block, op1);
947                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
948                         goto exchange;
949                 }
950                 if(is_am_minus_one(node)) {
951                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
952                         block = get_nodes_block(node);
953                         res   = new_rd_ia32_Dec(dbgi, irg, block, op1);
954                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
955                         goto exchange;
956                 }
957         }
958         op2 = create_immediate_from_am(cg, node);
959
960 make_add:
961         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
962         block = get_nodes_block(node);
963         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
964         nomem = new_NoMem();
965         res   = new_rd_ia32_Add(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, op1, op2);
966         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
967         set_ia32_commutative(res);
968         goto exchange;
969
970 make_shl:
971         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
972         block = get_nodes_block(node);
973         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
974         nomem = new_NoMem();
975         res   = new_rd_ia32_Shl(dbgi, irg, block, op1, op2);
976         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
977         goto exchange;
978
979 exchange:
980         SET_IA32_ORIG_NODE(res, ia32_get_old_node_name(cg, node));
981
982         /* add new ADD/SHL to schedule */
983         DBG_OPT_LEA2ADD(node, res);
984
985         /* exchange the Add and the LEA */
986         be_peephole_before_exchange(node, res);
987         sched_add_before(node, res);
988         sched_remove(node);
989         exchange(node, res);
990         be_peephole_after_exchange(res);
991 }
992
993 /**
994  * Split a Imul mem, imm into a Load mem and Imul reg, imm if possible.
995  */
996 static void peephole_ia32_Imul_split(ir_node *imul) {
997         const ir_node         *right = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_right);
998         const arch_register_t *reg;
999         ir_node               *load, *block, *base, *index, *mem, *res, *noreg;
1000         dbg_info              *dbgi;
1001         ir_graph              *irg;
1002
1003         if (! is_ia32_Immediate(right) || get_ia32_op_type(imul) != ia32_AddrModeS) {
1004                 /* no memory, imm form ignore */
1005                 return;
1006         }
1007         /* we need a free register */
1008         reg = get_free_gp_reg();
1009         if (reg == NULL)
1010                 return;
1011
1012         /* fine, we can rebuild it */
1013         dbgi  = get_irn_dbg_info(imul);
1014         block = get_nodes_block(imul);
1015         irg   = current_ir_graph;
1016         base  = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_base);
1017         index = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_index);
1018         mem   = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem);
1019         load = new_rd_ia32_Load(dbgi, irg, block, base, index, mem);
1020
1021         /* copy all attributes */
1022         set_irn_pinned(load, get_irn_pinned(imul));
1023         set_ia32_op_type(load, ia32_AddrModeS);
1024         set_ia32_ls_mode(load, get_ia32_ls_mode(imul));
1025
1026         set_ia32_am_scale(load, get_ia32_am_scale(imul));
1027         set_ia32_am_sc(load, get_ia32_am_sc(imul));
1028         set_ia32_am_offs_int(load, get_ia32_am_offs_int(imul));
1029         if (is_ia32_am_sc_sign(imul))
1030                 set_ia32_am_sc_sign(load);
1031         if (is_ia32_use_frame(imul))
1032                 set_ia32_use_frame(load);
1033         set_ia32_frame_ent(load, get_ia32_frame_ent(imul));
1034
1035         sched_add_before(imul, load);
1036
1037         mem = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_M, pn_ia32_Load_M);
1038         res = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_Iu, pn_ia32_Load_res);
1039
1040         arch_set_irn_register(arch_env, res, reg);
1041         be_peephole_after_exchange(res);
1042
1043         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem, mem);
1044         noreg = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left);
1045         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left, res);
1046         set_ia32_op_type(imul, ia32_Normal);
1047 }
1048
1049 /**
1050  * Replace xorps r,r and xorpd r,r by pxor r,r
1051  */
1052 static void peephole_ia32_xZero(ir_node *xor) {
1053         set_irn_op(xor, op_ia32_xPzero);
1054 }
1055
1056 /**
1057  * Register a peephole optimisation function.
1058  */
1059 static void register_peephole_optimisation(ir_op *op, peephole_opt_func func) {
1060         assert(op->ops.generic == NULL);
1061         op->ops.generic = (op_func)func;
1062 }
1063
1064 /* Perform peephole-optimizations. */
1065 void ia32_peephole_optimization(ia32_code_gen_t *new_cg)
1066 {
1067         cg       = new_cg;
1068         arch_env = cg->arch_env;
1069
1070         /* register peephole optimisations */
1071         clear_irp_opcodes_generic_func();
1072         register_peephole_optimisation(op_ia32_Const, peephole_ia32_Const);
1073         register_peephole_optimisation(op_be_IncSP, peephole_be_IncSP);
1074         register_peephole_optimisation(op_ia32_Lea, peephole_ia32_Lea);
1075         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test, peephole_ia32_Test);
1076         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test8Bit, peephole_ia32_Test);
1077         register_peephole_optimisation(op_be_Return, peephole_ia32_Return);
1078         if (! ia32_cg_config.use_imul_mem_imm32)
1079                 register_peephole_optimisation(op_ia32_IMul, peephole_ia32_Imul_split);
1080         if (ia32_cg_config.use_pxor)
1081                 register_peephole_optimisation(op_ia32_xZero, peephole_ia32_xZero);
1082
1083         be_peephole_opt(cg->birg);
1084 }
1085
1086 /**
1087  * Removes node from schedule if it is not used anymore. If irn is a mode_T node
1088  * all it's Projs are removed as well.
1089  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1090  */
1091 static INLINE void try_kill(ir_node *node)
1092 {
1093         if(get_irn_mode(node) == mode_T) {
1094                 const ir_edge_t *edge, *next;
1095                 foreach_out_edge_safe(node, edge, next) {
1096                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1097                         try_kill(proj);
1098                 }
1099         }
1100
1101         if(get_irn_n_edges(node) != 0)
1102                 return;
1103
1104         if (sched_is_scheduled(node)) {
1105                 sched_remove(node);
1106         }
1107
1108         be_kill_node(node);
1109 }
1110
1111 static void optimize_conv_store(ir_node *node)
1112 {
1113         ir_node *pred;
1114         ir_node *pred_proj;
1115         ir_mode *conv_mode;
1116         ir_mode *store_mode;
1117
1118         if(!is_ia32_Store(node) && !is_ia32_Store8Bit(node))
1119                 return;
1120
1121         assert(n_ia32_Store_val == n_ia32_Store8Bit_val);
1122         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Store_val);
1123         if(is_Proj(pred_proj)) {
1124                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1125         } else {
1126                 pred = pred_proj;
1127         }
1128         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1129                 return;
1130         if(get_ia32_op_type(pred) != ia32_Normal)
1131                 return;
1132
1133         /* the store only stores the lower bits, so we only need the conv
1134          * it it shrinks the mode */
1135         conv_mode  = get_ia32_ls_mode(pred);
1136         store_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1137         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(store_mode))
1138                 return;
1139
1140         set_irn_n(node, n_ia32_Store_val, get_irn_n(pred, n_ia32_Conv_I2I_val));
1141         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1142                 be_kill_node(pred_proj);
1143                 if(pred != pred_proj)
1144                         be_kill_node(pred);
1145         }
1146 }
1147
1148 static void optimize_load_conv(ir_node *node)
1149 {
1150         ir_node *pred, *predpred;
1151         ir_mode *load_mode;
1152         ir_mode *conv_mode;
1153
1154         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1155                 return;
1156
1157         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1158         pred = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1159         if(!is_Proj(pred))
1160                 return;
1161
1162         predpred = get_Proj_pred(pred);
1163         if(!is_ia32_Load(predpred))
1164                 return;
1165
1166         /* the load is sign extending the upper bits, so we only need the conv
1167          * if it shrinks the mode */
1168         load_mode = get_ia32_ls_mode(predpred);
1169         conv_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1170         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(load_mode))
1171                 return;
1172
1173         if(get_mode_sign(conv_mode) != get_mode_sign(load_mode)) {
1174                 /* change the load if it has only 1 user */
1175                 if(get_irn_n_edges(pred) == 1) {
1176                         ir_mode *newmode;
1177                         if(get_mode_sign(conv_mode)) {
1178                                 newmode = find_signed_mode(load_mode);
1179                         } else {
1180                                 newmode = find_unsigned_mode(load_mode);
1181                         }
1182                         assert(newmode != NULL);
1183                         set_ia32_ls_mode(predpred, newmode);
1184                 } else {
1185                         /* otherwise we have to keep the conv */
1186                         return;
1187                 }
1188         }
1189
1190         /* kill the conv */
1191         exchange(node, pred);
1192 }
1193
1194 static void optimize_conv_conv(ir_node *node)
1195 {
1196         ir_node *pred_proj, *pred, *result_conv;
1197         ir_mode *pred_mode, *conv_mode;
1198         int      conv_mode_bits;
1199         int      pred_mode_bits;
1200
1201         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1202                 return;
1203
1204         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1205         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1206         if(is_Proj(pred_proj))
1207                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1208         else
1209                 pred = pred_proj;
1210
1211         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1212                 return;
1213
1214         /* we know that after a conv, the upper bits are sign extended
1215          * so we only need the 2nd conv if it shrinks the mode */
1216         conv_mode      = get_ia32_ls_mode(node);
1217         conv_mode_bits = get_mode_size_bits(conv_mode);
1218         pred_mode      = get_ia32_ls_mode(pred);
1219         pred_mode_bits = get_mode_size_bits(pred_mode);
1220
1221         if(conv_mode_bits == pred_mode_bits
1222                         && get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1223                 result_conv = pred_proj;
1224         } else if(conv_mode_bits <= pred_mode_bits) {
1225                 /* if 2nd conv is smaller then first conv, then we can always take the
1226                  * 2nd conv */
1227                 if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 1) {
1228                         result_conv = pred_proj;
1229                         set_ia32_ls_mode(pred, conv_mode);
1230
1231                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1232                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1233                                 set_irn_op(pred, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1234                                 set_ia32_in_req_all(pred, get_ia32_in_req_all(node));
1235                         }
1236                 } else {
1237                         /* we don't want to end up with 2 loads, so we better do nothing */
1238                         if(get_irn_mode(pred) == mode_T) {
1239                                 return;
1240                         }
1241
1242                         result_conv = exact_copy(pred);
1243                         set_ia32_ls_mode(result_conv, conv_mode);
1244
1245                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1246                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1247                                 set_irn_op(result_conv, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1248                                 set_ia32_in_req_all(result_conv, get_ia32_in_req_all(node));
1249                         }
1250                 }
1251         } else {
1252                 /* if both convs have the same sign, then we can take the smaller one */
1253                 if(get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1254                         result_conv = pred_proj;
1255                 } else {
1256                         /* no optimisation possible if smaller conv is sign-extend */
1257                         if(mode_is_signed(pred_mode)) {
1258                                 return;
1259                         }
1260                         /* we can take the smaller conv if it is unsigned */
1261                         result_conv = pred_proj;
1262                 }
1263         }
1264
1265         /* kill the conv */
1266         exchange(node, result_conv);
1267
1268         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1269                 be_kill_node(pred_proj);
1270                 if(pred != pred_proj)
1271                         be_kill_node(pred);
1272         }
1273         optimize_conv_conv(result_conv);
1274 }
1275
1276 static void optimize_node(ir_node *node, void *env)
1277 {
1278         (void) env;
1279
1280         optimize_load_conv(node);
1281         optimize_conv_store(node);
1282         optimize_conv_conv(node);
1283 }
1284
1285 /**
1286  * Performs conv and address mode optimization.
1287  */
1288 void ia32_optimize_graph(ia32_code_gen_t *cg)
1289 {
1290         irg_walk_blkwise_graph(cg->irg, NULL, optimize_node, cg);
1291
1292         if (cg->dump)
1293                 be_dump(cg->irg, "-opt", dump_ir_block_graph_sched);
1294 }
1295
1296 void ia32_init_optimize(void)
1297 {
1298         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.optimize");
1299 }