- handle parsing of assembler constraints in backends. Provide functions for
[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  * Return true if a mode can be stored in the GP register set
426  */
427 static INLINE int mode_needs_gp_reg(ir_mode *mode) {
428         if (mode == mode_fpcw)
429                 return 0;
430         if (get_mode_size_bits(mode) > 32)
431                 return 0;
432         return mode_is_int(mode) || mode_is_reference(mode) || mode == mode_b;
433 }
434
435 /**
436  * Tries to create Pops from Load, IncSP combinations.
437  * The Loads are replaced by Pops, the IncSP is modified
438  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
439  */
440 static void peephole_Load_IncSP_to_pop(ir_node *irn)
441 {
442         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
443         int      i, maxslot, inc_ofs, ofs;
444         ir_node  *node, *pred_sp, *block;
445         ir_node  *loads[MAXPUSH_OPTIMIZE];
446         ir_graph *irg;
447         unsigned regmask = 0;
448         unsigned copymask = ~0;
449
450         memset(loads, 0, sizeof(loads));
451         assert(be_is_IncSP(irn));
452
453         inc_ofs = -be_get_IncSP_offset(irn);
454         if (inc_ofs < 4)
455                 return;
456
457         /*
458          * We first walk the schedule before the IncSP node as long as we find
459          * suitable Loads that could be transformed to a Pop.
460          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
461          * attached to the node
462          */
463         maxslot = -1;
464         pred_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
465         for (node = sched_prev(irn); !sched_is_end(node); node = sched_prev(node)) {
466                 ir_node *mem;
467                 int offset;
468                 int loadslot;
469                 const arch_register_t *sreg, *dreg;
470
471                 /* it has to be a Load */
472                 if (!is_ia32_Load(node)) {
473                         if (be_is_Copy(node)) {
474                                 if (!mode_needs_gp_reg(get_irn_mode(node))) {
475                                         /* not a GP copy, ignore */
476                                         continue;
477                                 }
478                                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
479                                 sreg = arch_get_irn_register(arch_env, be_get_Copy_op(node));
480                                 if (regmask & copymask & (1 << sreg->index)) {
481                                         break;
482                                 }
483                                 if (regmask & copymask & (1 << dreg->index)) {
484                                         break;
485                                 }
486                                 /* we CAN skip Copies if neither the destination nor the source
487                                  * is not in our regmask, ie none of our future Pop will overwrite it */
488                                 regmask |= (1 << dreg->index) | (1 << sreg->index);
489                                 copymask &= ~((1 << dreg->index) | (1 << sreg->index));
490                                 continue;
491                         }
492                         break;
493                 }
494
495                 /* we can handle only GP loads */
496                 if (!mode_needs_gp_reg(get_ia32_ls_mode(node)))
497                         continue;
498
499                 /* it has to use our predecessor sp value */
500                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != pred_sp) {
501                         /* it would be ok if this load does not use a Pop result,
502                          * but we do not check this */
503                         break;
504                 }
505                 /* Load has to be attached to Spill-Mem */
506                 mem = skip_Proj(get_irn_n(node, n_ia32_mem));
507                 if (!is_Phi(mem) && !is_ia32_Store(mem) && !is_ia32_Push(mem))
508                         break;
509
510                 /* should have NO index */
511                 if (get_ia32_am_scale(node) > 0 || !is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
512                         break;
513
514                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
515                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
516                 assert(offset >= 0);
517
518                 /* storing at half-slots is bad */
519                 if ((offset & 3) != 0)
520                         break;
521
522                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
523                         continue;
524                 /* ignore those outside the possible windows */
525                 if (offset > inc_ofs - 4)
526                         continue;
527                 loadslot = offset >> 2;
528
529                 /* loading from the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
530                 if (loads[loadslot] != NULL)
531                         break;
532
533                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
534                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
535                         /* this register is already used */
536                         break;
537                 }
538                 regmask |= 1 << dreg->index;
539
540                 loads[loadslot] = node;
541                 if (loadslot > maxslot)
542                         maxslot = loadslot;
543         }
544
545         if (maxslot < 0)
546                 return;
547
548         /* find the first slot */
549         for (i = maxslot; i >= 0; --i) {
550                 ir_node *load = loads[i];
551
552                 if (load == NULL)
553                         break;
554         }
555
556         ofs = inc_ofs - (maxslot + 1) * 4;
557         inc_ofs = (i+1) * 4;
558
559         /* create a new IncSP if needed */
560         block = get_nodes_block(irn);
561         irg   = cg->irg;
562         if (inc_ofs > 0) {
563                 pred_sp = be_new_IncSP(esp, irg, block, pred_sp, -inc_ofs, be_get_IncSP_align(irn));
564                 sched_add_before(irn, pred_sp);
565         }
566
567         /* walk through the Loads and create Pops for them */
568         for (++i; i <= maxslot; ++i) {
569                 ir_node *load = loads[i];
570                 ir_node *mem, *pop;
571                 const ir_edge_t *edge, *tmp;
572                 const arch_register_t *reg;
573
574                 mem = get_irn_n(load, n_ia32_mem);
575                 reg = arch_get_irn_register(arch_env, load);
576
577                 pop = new_rd_ia32_Pop(get_irn_dbg_info(load), irg, block, mem, pred_sp);
578                 arch_set_irn_register(arch_env, pop, reg);
579
580                 /* create stackpointer Proj */
581                 pred_sp = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
582                 arch_set_irn_register(arch_env, pred_sp, esp);
583
584                 sched_add_before(irn, pop);
585
586                 /* rewire now */
587                 foreach_out_edge_safe(load, edge, tmp) {
588                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
589
590                         set_Proj_pred(proj, pop);
591                 }
592
593
594                 /* we can remove the Load now */
595                 sched_remove(load);
596                 kill_node(load);
597         }
598         be_set_IncSP_offset(irn, -ofs);
599         be_set_IncSP_pred(irn, pred_sp);
600
601 }
602
603
604 /**
605  * Find a free GP register if possible, else return NULL.
606  */
607 static const arch_register_t *get_free_gp_reg(void)
608 {
609         int i;
610
611         for(i = 0; i < N_ia32_gp_REGS; ++i) {
612                 const arch_register_t *reg = &ia32_gp_regs[i];
613                 if(arch_register_type_is(reg, ignore))
614                         continue;
615
616                 if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_gp, i) == NULL)
617                         return &ia32_gp_regs[i];
618         }
619
620         return NULL;
621 }
622
623 /**
624  * Creates a Pop instruction before the given schedule point.
625  *
626  * @param dbgi        debug info
627  * @param irg         the graph
628  * @param block       the block
629  * @param stack       the previous stack value
630  * @param schedpoint  the new node is added before this node
631  * @param reg         the register to pop
632  *
633  * @return the new stack value
634  */
635 static ir_node *create_pop(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
636                            ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
637                            const arch_register_t *reg)
638 {
639         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
640         ir_node *pop;
641         ir_node *keep;
642         ir_node *val;
643         ir_node *in[1];
644
645         pop   = new_rd_ia32_Pop(dbgi, irg, block, new_NoMem(), stack);
646
647         stack = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
648         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
649         val   = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_res);
650         arch_set_irn_register(arch_env, val, reg);
651
652         sched_add_before(schedpoint, pop);
653
654         in[0] = val;
655         keep = be_new_Keep(&ia32_reg_classes[CLASS_ia32_gp], irg, block, 1, in);
656         sched_add_before(schedpoint, keep);
657
658         return stack;
659 }
660
661 /**
662  * Creates a Push instruction before the given schedule point.
663  *
664  * @param dbgi        debug info
665  * @param irg         the graph
666  * @param block       the block
667  * @param stack       the previous stack value
668  * @param schedpoint  the new node is added before this node
669  * @param reg         the register to pop
670  *
671  * @return the new stack value
672  */
673 static ir_node *create_push(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
674                             ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
675                             const arch_register_t *reg)
676 {
677         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
678         ir_node *noreg, *nomem, *push, *val;
679
680         val  = new_rd_ia32_ProduceVal(NULL, irg, block);
681         arch_set_irn_register(arch_env, val, reg);
682         sched_add_before(schedpoint, val);
683
684         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
685         nomem = get_irg_no_mem(irg);
686         push  = new_rd_ia32_Push(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, val, stack);
687         sched_add_before(schedpoint, push);
688
689         stack = new_r_Proj(irg, block, push, mode_Iu, pn_ia32_Push_stack);
690         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
691
692         return stack;
693 }
694
695 /**
696  * Optimize an IncSp by replacing it with Push/Pop.
697  */
698 static void peephole_be_IncSP(ir_node *node)
699 {
700         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
701         const arch_register_t *reg;
702         ir_graph              *irg = current_ir_graph;
703         dbg_info              *dbgi;
704         ir_node               *block;
705         ir_node               *stack;
706         int                    offset;
707
708         /* first optimize incsp->incsp combinations */
709         node = be_peephole_IncSP_IncSP(node);
710
711         /* transform IncSP->Store combinations to Push where possible */
712         peephole_IncSP_Store_to_push(node);
713
714         /* transform Load->IncSP combinations to Pop where possible */
715         peephole_Load_IncSP_to_pop(node);
716
717         if (arch_get_irn_register(arch_env, node) != esp)
718                 return;
719
720         /* replace IncSP -4 by Pop freereg when possible */
721         offset = be_get_IncSP_offset(node);
722         if ((offset != -8 || ia32_cg_config.use_add_esp_8) &&
723             (offset != -4 || ia32_cg_config.use_add_esp_4) &&
724             (offset != +4 || ia32_cg_config.use_sub_esp_4) &&
725             (offset != +8 || ia32_cg_config.use_sub_esp_8))
726                 return;
727
728         if (offset < 0) {
729                 /* we need a free register for pop */
730                 reg = get_free_gp_reg();
731                 if (reg == NULL)
732                         return;
733
734                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
735                 block = get_nodes_block(node);
736                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
737
738                 stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
739
740                 if (offset == -8) {
741                         stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
742                 }
743         } else {
744                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
745                 block = get_nodes_block(node);
746                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
747                 reg   = &ia32_gp_regs[REG_EAX];
748
749                 stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
750
751                 if (offset == +8) {
752                         stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
753                 }
754         }
755
756         be_peephole_before_exchange(node, stack);
757         sched_remove(node);
758         exchange(node, stack);
759         be_peephole_after_exchange(stack);
760 }
761
762 /**
763  * Peephole optimisation for ia32_Const's
764  */
765 static void peephole_ia32_Const(ir_node *node)
766 {
767         const ia32_immediate_attr_t *attr = get_ia32_immediate_attr_const(node);
768         const arch_register_t       *reg;
769         ir_graph                    *irg = current_ir_graph;
770         ir_node                     *block;
771         dbg_info                    *dbgi;
772         ir_node                     *produceval;
773         ir_node                     *xor;
774         ir_node                     *noreg;
775
776         /* try to transform a mov 0, reg to xor reg reg */
777         if (attr->offset != 0 || attr->symconst != NULL)
778                 return;
779         if (ia32_cg_config.use_mov_0)
780                 return;
781         /* xor destroys the flags, so no-one must be using them */
782         if (be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
783                 return;
784
785         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
786         assert(be_peephole_get_reg_value(reg) == NULL);
787
788         /* create xor(produceval, produceval) */
789         block      = get_nodes_block(node);
790         dbgi       = get_irn_dbg_info(node);
791         produceval = new_rd_ia32_ProduceVal(dbgi, irg, block);
792         arch_set_irn_register(arch_env, produceval, reg);
793
794         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
795         xor   = new_rd_ia32_Xor(dbgi, irg, block, noreg, noreg, new_NoMem(),
796                                 produceval, produceval);
797         arch_set_irn_register(arch_env, xor, reg);
798
799         sched_add_before(node, produceval);
800         sched_add_before(node, xor);
801
802         be_peephole_before_exchange(node, xor);
803         exchange(node, xor);
804         sched_remove(node);
805         be_peephole_after_exchange(xor);
806 }
807
808 static INLINE int is_noreg(ia32_code_gen_t *cg, const ir_node *node)
809 {
810         return node == cg->noreg_gp;
811 }
812
813 static ir_node *create_immediate_from_int(ia32_code_gen_t *cg, int val)
814 {
815         ir_graph *irg         = current_ir_graph;
816         ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
817         ir_node  *immediate   = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, start_block, NULL,
818                                                       0, val);
819         arch_set_irn_register(cg->arch_env, immediate, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
820
821         return immediate;
822 }
823
824 static ir_node *create_immediate_from_am(ia32_code_gen_t *cg,
825                                          const ir_node *node)
826 {
827         ir_graph  *irg     = get_irn_irg(node);
828         ir_node   *block   = get_nodes_block(node);
829         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
830         int        sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(node);
831         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
832         ir_node   *res;
833
834         res = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, block, entity, sc_sign, offset);
835         arch_set_irn_register(cg->arch_env, res, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
836         return res;
837 }
838
839 static int is_am_one(const ir_node *node)
840 {
841         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
842         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
843
844         return offset == 1 && entity == NULL;
845 }
846
847 static int is_am_minus_one(const ir_node *node)
848 {
849         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
850         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
851
852         return offset == -1 && entity == NULL;
853 }
854
855 /**
856  * Transforms a LEA into an Add or SHL if possible.
857  */
858 static void peephole_ia32_Lea(ir_node *node)
859 {
860         const arch_env_t      *arch_env = cg->arch_env;
861         ir_graph              *irg      = current_ir_graph;
862         ir_node               *base;
863         ir_node               *index;
864         const arch_register_t *base_reg;
865         const arch_register_t *index_reg;
866         const arch_register_t *out_reg;
867         int                    scale;
868         int                    has_immediates;
869         ir_node               *op1;
870         ir_node               *op2;
871         dbg_info              *dbgi;
872         ir_node               *block;
873         ir_node               *res;
874         ir_node               *noreg;
875         ir_node               *nomem;
876
877         assert(is_ia32_Lea(node));
878
879         /* we can only do this if are allowed to globber the flags */
880         if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
881                 return;
882
883         base  = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_base);
884         index = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_index);
885
886         if(is_noreg(cg, base)) {
887                 base     = NULL;
888                 base_reg = NULL;
889         } else {
890                 base_reg = arch_get_irn_register(arch_env, base);
891         }
892         if(is_noreg(cg, index)) {
893                 index     = NULL;
894                 index_reg = NULL;
895         } else {
896                 index_reg = arch_get_irn_register(arch_env, index);
897         }
898
899         if(base == NULL && index == NULL) {
900                 /* we shouldn't construct these in the first place... */
901 #ifdef DEBUG_libfirm
902                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found immediate only lea\n");
903 #endif
904                 return;
905         }
906
907         out_reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
908         scale   = get_ia32_am_scale(node);
909         assert(!is_ia32_need_stackent(node) || get_ia32_frame_ent(node) != NULL);
910         /* check if we have immediates values (frame entities should already be
911          * expressed in the offsets) */
912         if(get_ia32_am_offs_int(node) != 0 || get_ia32_am_sc(node) != NULL) {
913                 has_immediates = 1;
914         } else {
915                 has_immediates = 0;
916         }
917
918         /* we can transform leas where the out register is the same as either the
919          * base or index register back to an Add or Shl */
920         if(out_reg == base_reg) {
921                 if(index == NULL) {
922 #ifdef DEBUG_libfirm
923                         if(!has_immediates) {
924                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
925                                            "just a copy\n");
926                         }
927 #endif
928                         op1 = base;
929                         goto make_add_immediate;
930                 }
931                 if(scale == 0 && !has_immediates) {
932                         op1 = base;
933                         op2 = index;
934                         goto make_add;
935                 }
936                 /* can't create an add */
937                 return;
938         } else if(out_reg == index_reg) {
939                 if(base == NULL) {
940                         if(has_immediates && scale == 0) {
941                                 op1 = index;
942                                 goto make_add_immediate;
943                         } else if(!has_immediates && scale > 0) {
944                                 op1 = index;
945                                 op2 = create_immediate_from_int(cg, scale);
946                                 goto make_shl;
947                         } else if(!has_immediates) {
948 #ifdef DEBUG_libfirm
949                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
950                                            "just a copy\n");
951 #endif
952                         }
953                 } else if(scale == 0 && !has_immediates) {
954                         op1 = index;
955                         op2 = base;
956                         goto make_add;
957                 }
958                 /* can't create an add */
959                 return;
960         } else {
961                 /* can't create an add */
962                 return;
963         }
964
965 make_add_immediate:
966         if(ia32_cg_config.use_incdec) {
967                 if(is_am_one(node)) {
968                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
969                         block = get_nodes_block(node);
970                         res   = new_rd_ia32_Inc(dbgi, irg, block, op1);
971                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
972                         goto exchange;
973                 }
974                 if(is_am_minus_one(node)) {
975                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
976                         block = get_nodes_block(node);
977                         res   = new_rd_ia32_Dec(dbgi, irg, block, op1);
978                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
979                         goto exchange;
980                 }
981         }
982         op2 = create_immediate_from_am(cg, node);
983
984 make_add:
985         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
986         block = get_nodes_block(node);
987         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
988         nomem = new_NoMem();
989         res   = new_rd_ia32_Add(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, op1, op2);
990         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
991         set_ia32_commutative(res);
992         goto exchange;
993
994 make_shl:
995         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
996         block = get_nodes_block(node);
997         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
998         nomem = new_NoMem();
999         res   = new_rd_ia32_Shl(dbgi, irg, block, op1, op2);
1000         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
1001         goto exchange;
1002
1003 exchange:
1004         SET_IA32_ORIG_NODE(res, ia32_get_old_node_name(cg, node));
1005
1006         /* add new ADD/SHL to schedule */
1007         DBG_OPT_LEA2ADD(node, res);
1008
1009         /* exchange the Add and the LEA */
1010         be_peephole_before_exchange(node, res);
1011         sched_add_before(node, res);
1012         sched_remove(node);
1013         exchange(node, res);
1014         be_peephole_after_exchange(res);
1015 }
1016
1017 /**
1018  * Split a Imul mem, imm into a Load mem and Imul reg, imm if possible.
1019  */
1020 static void peephole_ia32_Imul_split(ir_node *imul) {
1021         const ir_node         *right = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_right);
1022         const arch_register_t *reg;
1023         ir_node               *load, *block, *base, *index, *mem, *res, *noreg;
1024         dbg_info              *dbgi;
1025         ir_graph              *irg;
1026
1027         if (! is_ia32_Immediate(right) || get_ia32_op_type(imul) != ia32_AddrModeS) {
1028                 /* no memory, imm form ignore */
1029                 return;
1030         }
1031         /* we need a free register */
1032         reg = get_free_gp_reg();
1033         if (reg == NULL)
1034                 return;
1035
1036         /* fine, we can rebuild it */
1037         dbgi  = get_irn_dbg_info(imul);
1038         block = get_nodes_block(imul);
1039         irg   = current_ir_graph;
1040         base  = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_base);
1041         index = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_index);
1042         mem   = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem);
1043         load = new_rd_ia32_Load(dbgi, irg, block, base, index, mem);
1044
1045         /* copy all attributes */
1046         set_irn_pinned(load, get_irn_pinned(imul));
1047         set_ia32_op_type(load, ia32_AddrModeS);
1048         set_ia32_ls_mode(load, get_ia32_ls_mode(imul));
1049
1050         set_ia32_am_scale(load, get_ia32_am_scale(imul));
1051         set_ia32_am_sc(load, get_ia32_am_sc(imul));
1052         set_ia32_am_offs_int(load, get_ia32_am_offs_int(imul));
1053         if (is_ia32_am_sc_sign(imul))
1054                 set_ia32_am_sc_sign(load);
1055         if (is_ia32_use_frame(imul))
1056                 set_ia32_use_frame(load);
1057         set_ia32_frame_ent(load, get_ia32_frame_ent(imul));
1058
1059         sched_add_before(imul, load);
1060
1061         mem = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_M, pn_ia32_Load_M);
1062         res = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_Iu, pn_ia32_Load_res);
1063
1064         arch_set_irn_register(arch_env, res, reg);
1065         be_peephole_after_exchange(res);
1066
1067         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem, mem);
1068         noreg = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left);
1069         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left, res);
1070         set_ia32_op_type(imul, ia32_Normal);
1071 }
1072
1073 /**
1074  * Replace xorps r,r and xorpd r,r by pxor r,r
1075  */
1076 static void peephole_ia32_xZero(ir_node *xor) {
1077         set_irn_op(xor, op_ia32_xPzero);
1078 }
1079
1080 /**
1081  * Register a peephole optimisation function.
1082  */
1083 static void register_peephole_optimisation(ir_op *op, peephole_opt_func func) {
1084         assert(op->ops.generic == NULL);
1085         op->ops.generic = (op_func)func;
1086 }
1087
1088 /* Perform peephole-optimizations. */
1089 void ia32_peephole_optimization(ia32_code_gen_t *new_cg)
1090 {
1091         cg       = new_cg;
1092         arch_env = cg->arch_env;
1093
1094         /* register peephole optimisations */
1095         clear_irp_opcodes_generic_func();
1096         register_peephole_optimisation(op_ia32_Const, peephole_ia32_Const);
1097         register_peephole_optimisation(op_be_IncSP, peephole_be_IncSP);
1098         register_peephole_optimisation(op_ia32_Lea, peephole_ia32_Lea);
1099         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test, peephole_ia32_Test);
1100         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test8Bit, peephole_ia32_Test);
1101         register_peephole_optimisation(op_be_Return, peephole_ia32_Return);
1102         if (! ia32_cg_config.use_imul_mem_imm32)
1103                 register_peephole_optimisation(op_ia32_IMul, peephole_ia32_Imul_split);
1104         if (ia32_cg_config.use_pxor)
1105                 register_peephole_optimisation(op_ia32_xZero, peephole_ia32_xZero);
1106
1107         be_peephole_opt(cg->birg);
1108 }
1109
1110 /**
1111  * Removes node from schedule if it is not used anymore. If irn is a mode_T node
1112  * all it's Projs are removed as well.
1113  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1114  */
1115 static INLINE void try_kill(ir_node *node)
1116 {
1117         if(get_irn_mode(node) == mode_T) {
1118                 const ir_edge_t *edge, *next;
1119                 foreach_out_edge_safe(node, edge, next) {
1120                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1121                         try_kill(proj);
1122                 }
1123         }
1124
1125         if(get_irn_n_edges(node) != 0)
1126                 return;
1127
1128         if (sched_is_scheduled(node)) {
1129                 sched_remove(node);
1130         }
1131
1132         be_kill_node(node);
1133 }
1134
1135 static void optimize_conv_store(ir_node *node)
1136 {
1137         ir_node *pred;
1138         ir_node *pred_proj;
1139         ir_mode *conv_mode;
1140         ir_mode *store_mode;
1141
1142         if(!is_ia32_Store(node) && !is_ia32_Store8Bit(node))
1143                 return;
1144
1145         assert(n_ia32_Store_val == n_ia32_Store8Bit_val);
1146         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Store_val);
1147         if(is_Proj(pred_proj)) {
1148                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1149         } else {
1150                 pred = pred_proj;
1151         }
1152         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1153                 return;
1154         if(get_ia32_op_type(pred) != ia32_Normal)
1155                 return;
1156
1157         /* the store only stores the lower bits, so we only need the conv
1158          * it it shrinks the mode */
1159         conv_mode  = get_ia32_ls_mode(pred);
1160         store_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1161         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(store_mode))
1162                 return;
1163
1164         set_irn_n(node, n_ia32_Store_val, get_irn_n(pred, n_ia32_Conv_I2I_val));
1165         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1166                 be_kill_node(pred_proj);
1167                 if(pred != pred_proj)
1168                         be_kill_node(pred);
1169         }
1170 }
1171
1172 static void optimize_load_conv(ir_node *node)
1173 {
1174         ir_node *pred, *predpred;
1175         ir_mode *load_mode;
1176         ir_mode *conv_mode;
1177
1178         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1179                 return;
1180
1181         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1182         pred = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1183         if(!is_Proj(pred))
1184                 return;
1185
1186         predpred = get_Proj_pred(pred);
1187         if(!is_ia32_Load(predpred))
1188                 return;
1189
1190         /* the load is sign extending the upper bits, so we only need the conv
1191          * if it shrinks the mode */
1192         load_mode = get_ia32_ls_mode(predpred);
1193         conv_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1194         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(load_mode))
1195                 return;
1196
1197         if(get_mode_sign(conv_mode) != get_mode_sign(load_mode)) {
1198                 /* change the load if it has only 1 user */
1199                 if(get_irn_n_edges(pred) == 1) {
1200                         ir_mode *newmode;
1201                         if(get_mode_sign(conv_mode)) {
1202                                 newmode = find_signed_mode(load_mode);
1203                         } else {
1204                                 newmode = find_unsigned_mode(load_mode);
1205                         }
1206                         assert(newmode != NULL);
1207                         set_ia32_ls_mode(predpred, newmode);
1208                 } else {
1209                         /* otherwise we have to keep the conv */
1210                         return;
1211                 }
1212         }
1213
1214         /* kill the conv */
1215         exchange(node, pred);
1216 }
1217
1218 static void optimize_conv_conv(ir_node *node)
1219 {
1220         ir_node *pred_proj, *pred, *result_conv;
1221         ir_mode *pred_mode, *conv_mode;
1222         int      conv_mode_bits;
1223         int      pred_mode_bits;
1224
1225         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1226                 return;
1227
1228         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1229         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1230         if(is_Proj(pred_proj))
1231                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1232         else
1233                 pred = pred_proj;
1234
1235         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1236                 return;
1237
1238         /* we know that after a conv, the upper bits are sign extended
1239          * so we only need the 2nd conv if it shrinks the mode */
1240         conv_mode      = get_ia32_ls_mode(node);
1241         conv_mode_bits = get_mode_size_bits(conv_mode);
1242         pred_mode      = get_ia32_ls_mode(pred);
1243         pred_mode_bits = get_mode_size_bits(pred_mode);
1244
1245         if(conv_mode_bits == pred_mode_bits
1246                         && get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1247                 result_conv = pred_proj;
1248         } else if(conv_mode_bits <= pred_mode_bits) {
1249                 /* if 2nd conv is smaller then first conv, then we can always take the
1250                  * 2nd conv */
1251                 if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 1) {
1252                         result_conv = pred_proj;
1253                         set_ia32_ls_mode(pred, conv_mode);
1254
1255                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1256                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1257                                 set_irn_op(pred, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1258                                 set_ia32_in_req_all(pred, get_ia32_in_req_all(node));
1259                         }
1260                 } else {
1261                         /* we don't want to end up with 2 loads, so we better do nothing */
1262                         if(get_irn_mode(pred) == mode_T) {
1263                                 return;
1264                         }
1265
1266                         result_conv = exact_copy(pred);
1267                         set_ia32_ls_mode(result_conv, conv_mode);
1268
1269                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1270                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1271                                 set_irn_op(result_conv, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1272                                 set_ia32_in_req_all(result_conv, get_ia32_in_req_all(node));
1273                         }
1274                 }
1275         } else {
1276                 /* if both convs have the same sign, then we can take the smaller one */
1277                 if(get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1278                         result_conv = pred_proj;
1279                 } else {
1280                         /* no optimisation possible if smaller conv is sign-extend */
1281                         if(mode_is_signed(pred_mode)) {
1282                                 return;
1283                         }
1284                         /* we can take the smaller conv if it is unsigned */
1285                         result_conv = pred_proj;
1286                 }
1287         }
1288
1289         /* kill the conv */
1290         exchange(node, result_conv);
1291
1292         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1293                 be_kill_node(pred_proj);
1294                 if(pred != pred_proj)
1295                         be_kill_node(pred);
1296         }
1297         optimize_conv_conv(result_conv);
1298 }
1299
1300 static void optimize_node(ir_node *node, void *env)
1301 {
1302         (void) env;
1303
1304         optimize_load_conv(node);
1305         optimize_conv_store(node);
1306         optimize_conv_conv(node);
1307 }
1308
1309 /**
1310  * Performs conv and address mode optimization.
1311  */
1312 void ia32_optimize_graph(ia32_code_gen_t *cg)
1313 {
1314         irg_walk_blkwise_graph(cg->irg, NULL, optimize_node, cg);
1315
1316         if (cg->dump)
1317                 be_dump(cg->irg, "-opt", dump_ir_block_graph_sched);
1318 }
1319
1320 void ia32_init_optimize(void)
1321 {
1322         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.optimize");
1323 }