ia32: Remove unnecessary test.
[libfirm] / ir / be / ia32 / ia32_optimize.c
1 /*
2  * This file is part of libFirm.
3  * Copyright (C) 2012 University of Karlsruhe.
4  */
5
6 /**
7  * @file
8  * @brief       Implements several optimizations for IA32.
9  * @author      Matthias Braun, Christian Wuerdig
10  */
11 #include "config.h"
12
13 #include "irnode.h"
14 #include "irprog_t.h"
15 #include "ircons.h"
16 #include "irtools.h"
17 #include "firm_types.h"
18 #include "iredges.h"
19 #include "tv.h"
20 #include "irgmod.h"
21 #include "irgwalk.h"
22 #include "heights.h"
23 #include "irprintf.h"
24 #include "irdump.h"
25 #include "error.h"
26 #include "firmstat_t.h"
27
28 #include "be_t.h"
29 #include "beabi.h"
30 #include "benode.h"
31 #include "besched.h"
32 #include "bepeephole.h"
33
34 #include "ia32_new_nodes.h"
35 #include "ia32_optimize.h"
36 #include "bearch_ia32_t.h"
37 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
38 #include "ia32_common_transform.h"
39 #include "ia32_transform.h"
40 #include "ia32_dbg_stat.h"
41 #include "ia32_architecture.h"
42
43 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
44
45 static void copy_mark(const ir_node *old, ir_node *newn)
46 {
47         if (is_ia32_is_reload(old))
48                 set_ia32_is_reload(newn);
49         if (is_ia32_is_spill(old))
50                 set_ia32_is_spill(newn);
51         if (is_ia32_is_remat(old))
52                 set_ia32_is_remat(newn);
53 }
54
55 typedef enum produces_flag_t {
56         produces_no_flag,
57         produces_zero_sign,
58         produces_zero_in_carry
59 } produces_flag_t;
60
61 /**
62  * Return which usable flag the given node produces about the result.
63  * That is zero (ZF) and sign(SF).
64  * We do not check for carry (CF) or overflow (OF).
65  *
66  * @param node  the node to check
67  * @param pn    the projection number of the used result
68  */
69 static produces_flag_t check_produces_zero_sign(ir_node *node, int pn)
70 {
71         ir_node                     *count;
72         const ia32_immediate_attr_t *imm_attr;
73
74         if (!is_ia32_irn(node))
75                 return produces_no_flag;
76
77         switch (get_ia32_irn_opcode(node)) {
78                 case iro_ia32_Add:
79                 case iro_ia32_Adc:
80                 case iro_ia32_And:
81                 case iro_ia32_Or:
82                 case iro_ia32_Xor:
83                 case iro_ia32_Sub:
84                 case iro_ia32_Sbb:
85                 case iro_ia32_Neg:
86                 case iro_ia32_Inc:
87                 case iro_ia32_Dec:
88                         break;
89
90                 case iro_ia32_ShlD:
91                 case iro_ia32_ShrD:
92                         assert((int)n_ia32_ShlD_count == (int)n_ia32_ShrD_count);
93                         count = get_irn_n(node, n_ia32_ShlD_count);
94                         goto check_shift_amount;
95
96                 case iro_ia32_Shl:
97                 case iro_ia32_Shr:
98                 case iro_ia32_Sar:
99                         assert((int)n_ia32_Shl_count == (int)n_ia32_Shr_count
100                                         && (int)n_ia32_Shl_count == (int)n_ia32_Sar_count);
101                         count = get_irn_n(node, n_ia32_Shl_count);
102 check_shift_amount:
103                         /* when shift count is zero the flags are not affected, so we can only
104                          * do this for constants != 0 */
105                         if (!is_ia32_Immediate(count))
106                                 return produces_no_flag;
107
108                         imm_attr = get_ia32_immediate_attr_const(count);
109                         if (imm_attr->symconst != NULL)
110                                 return produces_no_flag;
111                         if ((imm_attr->offset & 0x1f) == 0)
112                                 return produces_no_flag;
113                         break;
114
115                 case iro_ia32_Mul:
116                         return pn == pn_ia32_Mul_res_high ?
117                                 produces_zero_in_carry : produces_no_flag;
118
119                 default:
120                         return produces_no_flag;
121         }
122
123         return pn == pn_ia32_res ? produces_zero_sign : produces_no_flag;
124 }
125
126 /**
127  * Replace Cmp(x, 0) by a Test(x, x)
128  */
129 static void peephole_ia32_Cmp(ir_node *const node)
130 {
131         if (get_ia32_op_type(node) != ia32_Normal)
132                 return;
133
134         ir_node *const right = get_irn_n(node, n_ia32_Cmp_right);
135         if (!is_ia32_Immediate(right))
136                 return;
137
138         ia32_immediate_attr_t const *const imm = get_ia32_immediate_attr_const(right);
139         if (imm->symconst != NULL || imm->offset != 0)
140                 return;
141
142         dbg_info *const dbgi         = get_irn_dbg_info(node);
143         ir_node  *const block        = get_nodes_block(node);
144         ir_graph *const irg          = get_Block_irg(block);
145         ir_node  *const noreg        = ia32_new_NoReg_gp(irg);
146         ir_node  *const nomem        = get_irg_no_mem(irg);
147         ir_node  *const op           = get_irn_n(node, n_ia32_Cmp_left);
148         int       const ins_permuted = get_ia32_attr(node)->data.ins_permuted;
149
150         ir_mode *const ls_mode = get_ia32_ls_mode(node);
151         ir_node *const test    = get_mode_size_bits(ls_mode) == 8
152                 ? new_bd_ia32_Test_8bit(dbgi, block, noreg, noreg, nomem, op, op, ins_permuted)
153                 : new_bd_ia32_Test     (dbgi, block, noreg, noreg, nomem, op, op, ins_permuted);
154         set_ia32_ls_mode(test, ls_mode);
155
156         arch_register_t const *const reg = arch_get_irn_register_out(node, pn_ia32_Cmp_eflags);
157         arch_set_irn_register_out(test, pn_ia32_Test_eflags, reg);
158
159         foreach_out_edge_safe(node, edge) {
160                 ir_node *const user = get_edge_src_irn(edge);
161
162                 if (is_Proj(user))
163                         exchange(user, test);
164         }
165
166         sched_add_before(node, test);
167         copy_mark(node, test);
168         be_peephole_exchange(node, test);
169 }
170
171 /**
172  * Peephole optimization for Test instructions.
173  * - Remove the Test, if an appropriate flag was produced which is still live
174  * - Change a Test(x, c) to 8Bit, if 0 <= c < 256 (3 byte shorter opcode)
175  */
176 static void peephole_ia32_Test(ir_node *node)
177 {
178         ir_node *left  = get_irn_n(node, n_ia32_Test_left);
179         ir_node *right = get_irn_n(node, n_ia32_Test_right);
180
181         if (left == right) { /* we need a test for 0 */
182                 ir_node         *block = get_nodes_block(node);
183                 int              pn    = pn_ia32_res;
184                 ir_node         *op    = left;
185                 ir_node         *flags_proj;
186                 ir_mode         *flags_mode;
187                 ir_mode         *op_mode;
188                 ir_node         *schedpoint;
189                 produces_flag_t  produced;
190
191                 if (get_nodes_block(left) != block)
192                         return;
193
194                 if (is_Proj(op)) {
195                         pn = get_Proj_proj(op);
196                         op = get_Proj_pred(op);
197                 }
198
199                 /* walk schedule up and abort when we find left or some other node
200                  * destroys the flags */
201                 schedpoint = node;
202                 for (;;) {
203                         schedpoint = sched_prev(schedpoint);
204                         if (schedpoint == op)
205                                 break;
206                         if (arch_irn_is(schedpoint, modify_flags))
207                                 return;
208                         if (schedpoint == block)
209                                 panic("couldn't find left");
210                 }
211
212                 produced = check_produces_zero_sign(op, pn);
213                 if (produced == produces_no_flag)
214                         return;
215
216                 /* make sure users only look at the sign/zero flag */
217                 foreach_out_edge(node, edge) {
218                         ir_node              *user = get_edge_src_irn(edge);
219                         ia32_condition_code_t cc  = get_ia32_condcode(user);
220
221                         if (cc == ia32_cc_equal || cc == ia32_cc_not_equal)
222                                 continue;
223                         if (produced == produces_zero_sign
224                                 && (cc == ia32_cc_sign || cc == ia32_cc_not_sign)) {
225                                 continue;
226                         }
227                         return;
228                 }
229
230                 op_mode = get_ia32_ls_mode(op);
231                 if (op_mode == NULL)
232                         op_mode = get_irn_mode(op);
233
234                 /* Make sure we operate on the same bit size */
235                 if (get_mode_size_bits(op_mode) != get_mode_size_bits(get_ia32_ls_mode(node)))
236                         return;
237
238                 if (produced == produces_zero_in_carry) {
239                         /* patch users to look at the carry instead of the zero flag */
240                         foreach_out_edge(node, edge) {
241                                 ir_node              *user = get_edge_src_irn(edge);
242                                 ia32_condition_code_t cc   = get_ia32_condcode(user);
243
244                                 switch (cc) {
245                                 case ia32_cc_equal:     cc = ia32_cc_above_equal; break;
246                                 case ia32_cc_not_equal: cc = ia32_cc_below;       break;
247                                 default: panic("unexpected pn");
248                                 }
249                                 set_ia32_condcode(user, cc);
250                         }
251                 }
252
253                 if (get_irn_mode(op) != mode_T) {
254                         set_irn_mode(op, mode_T);
255
256                         /* If there are other users, reroute them to result proj */
257                         if (get_irn_n_edges(op) != 2) {
258                                 ir_node *res = new_r_Proj(op, mode_Iu, pn_ia32_res);
259                                 edges_reroute_except(op, res, res);
260                         }
261                 } else {
262                         if (get_irn_n_edges(left) == 2)
263                                 kill_node(left);
264                 }
265
266                 flags_mode = ia32_reg_classes[CLASS_ia32_flags].mode;
267                 flags_proj = new_r_Proj(op, flags_mode, pn_ia32_flags);
268                 arch_set_irn_register(flags_proj, &ia32_registers[REG_EFLAGS]);
269
270                 assert(get_irn_mode(node) != mode_T);
271
272                 be_peephole_exchange(node, flags_proj);
273         } else if (is_ia32_Immediate(right)) {
274                 ia32_immediate_attr_t const *const imm = get_ia32_immediate_attr_const(right);
275                 unsigned                           offset;
276
277                 /* A test with a symconst is rather strange, but better safe than sorry */
278                 if (imm->symconst != NULL)
279                         return;
280
281                 offset = imm->offset;
282                 if (get_ia32_op_type(node) == ia32_AddrModeS) {
283                         ia32_attr_t *const attr = get_ia32_attr(node);
284                         ir_graph    *const irg  = get_irn_irg(node);
285
286                         if ((offset & 0xFFFFFF00) == 0) {
287                                 /* attr->am_offs += 0; */
288                         } else if ((offset & 0xFFFF00FF) == 0) {
289                                 ir_node *imm_node = ia32_create_Immediate(irg, NULL, 0, offset >>  8);
290                                 set_irn_n(node, n_ia32_Test_right, imm_node);
291                                 attr->am_offs += 1;
292                         } else if ((offset & 0xFF00FFFF) == 0) {
293                                 ir_node *imm_node = ia32_create_Immediate(irg, NULL, 0, offset >> 16);
294                                 set_irn_n(node, n_ia32_Test_right, imm_node);
295                                 attr->am_offs += 2;
296                         } else if ((offset & 0x00FFFFFF) == 0) {
297                                 ir_node *imm_node = ia32_create_Immediate(irg, NULL, 0, offset >> 24);
298                                 set_irn_n(node, n_ia32_Test_right, imm_node);
299                                 attr->am_offs += 3;
300                         } else {
301                                 return;
302                         }
303                 } else if (offset < 256) {
304                         arch_register_t const* const reg = arch_get_irn_register(left);
305
306                         if (reg != &ia32_registers[REG_EAX] &&
307                                         reg != &ia32_registers[REG_EBX] &&
308                                         reg != &ia32_registers[REG_ECX] &&
309                                         reg != &ia32_registers[REG_EDX]) {
310                                 return;
311                         }
312                 } else {
313                         return;
314                 }
315
316                 /* Technically we should build a Test8Bit because of the register
317                  * constraints, but nobody changes registers at this point anymore. */
318                 set_ia32_ls_mode(node, mode_Bu);
319         }
320 }
321
322 /**
323  * AMD Athlon works faster when RET is not destination of
324  * conditional jump or directly preceded by other jump instruction.
325  * Can be avoided by placing a Rep prefix before the return.
326  */
327 static void peephole_ia32_Return(ir_node *node)
328 {
329         if (!ia32_cg_config.use_pad_return)
330                 return;
331
332         /* check if this return is the first on the block */
333         sched_foreach_reverse_before(node, irn) {
334                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
335                 case beo_Start:
336                         /* ignore no code generated */
337                         continue;
338                 case beo_IncSP:
339                         /* arg, IncSP 0 nodes might occur, ignore these */
340                         if (be_get_IncSP_offset(irn) == 0)
341                                 continue;
342                         return;
343                 case iro_Phi:
344                         continue;
345                 default:
346                         return;
347                 }
348         }
349
350         /* ensure, that the 3 byte return is generated */
351         be_Return_set_emit_pop(node, 1);
352 }
353
354 /* only optimize up to 48 stores behind IncSPs */
355 #define MAXPUSH_OPTIMIZE    48
356
357 /**
358  * Tries to create Push's from IncSP, Store combinations.
359  * The Stores are replaced by Push's, the IncSP is modified
360  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
361  */
362 static void peephole_IncSP_Store_to_push(ir_node *irn)
363 {
364         int       i;
365         int       maxslot;
366         ir_node  *node;
367         ir_node  *stores[MAXPUSH_OPTIMIZE];
368         ir_node  *block;
369         ir_graph *irg;
370         ir_node  *curr_sp;
371         ir_mode  *spmode;
372         ir_node  *first_push = NULL;
373
374         memset(stores, 0, sizeof(stores));
375
376         int inc_ofs = be_get_IncSP_offset(irn);
377         if (inc_ofs < 4)
378                 return;
379
380         /*
381          * We first walk the schedule after the IncSP node as long as we find
382          * suitable Stores that could be transformed to a Push.
383          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
384          * attached to the node
385          */
386         maxslot = -1;
387         for (node = sched_next(irn); !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
388                 ir_node *mem;
389                 int offset;
390                 int storeslot;
391
392                 /* it has to be a Store */
393                 if (!is_ia32_Store(node))
394                         break;
395
396                 /* it has to use our sp value */
397                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != irn)
398                         continue;
399                 /* Store has to be attached to NoMem */
400                 mem = get_irn_n(node, n_ia32_mem);
401                 if (!is_NoMem(mem))
402                         continue;
403
404                 /* unfortunately we can't support the full AMs possible for push at the
405                  * moment. TODO: fix this */
406                 if (!is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
407                         break;
408
409                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
410                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
411                 assert(offset >= 0);
412
413                 /* storing at half-slots is bad */
414                 if ((offset & 3) != 0)
415                         break;
416
417                 if (inc_ofs - 4 < offset || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
418                         continue;
419                 storeslot = offset >> 2;
420
421                 /* storing into the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
422                 if (stores[storeslot] != NULL)
423                         break;
424
425                 stores[storeslot] = node;
426                 if (storeslot > maxslot)
427                         maxslot = storeslot;
428         }
429
430         curr_sp = irn;
431
432         for (i = -1; i < maxslot; ++i) {
433                 if (stores[i + 1] == NULL)
434                         break;
435         }
436
437         /* walk through the Stores and create Pushs for them */
438         block  = get_nodes_block(irn);
439         spmode = get_irn_mode(irn);
440         irg    = get_irn_irg(irn);
441         for (; i >= 0; --i) {
442                 const arch_register_t *spreg;
443                 ir_node *push;
444                 ir_node *val, *mem, *mem_proj;
445                 ir_node *store = stores[i];
446                 ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(irg);
447
448                 val = get_irn_n(store, n_ia32_unary_op);
449                 mem = get_irn_n(store, n_ia32_mem);
450                 spreg = arch_get_irn_register(curr_sp);
451
452                 push = new_bd_ia32_Push(get_irn_dbg_info(store), block, noreg, noreg,
453                                         mem, val, curr_sp);
454                 copy_mark(store, push);
455
456                 if (first_push == NULL)
457                         first_push = push;
458
459                 sched_add_after(skip_Proj(curr_sp), push);
460
461                 /* create stackpointer Proj */
462                 curr_sp = new_r_Proj(push, spmode, pn_ia32_Push_stack);
463                 arch_set_irn_register(curr_sp, spreg);
464
465                 /* create memory Proj */
466                 mem_proj = new_r_Proj(push, mode_M, pn_ia32_Push_M);
467
468                 /* rewire Store Projs */
469                 foreach_out_edge_safe(store, edge) {
470                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
471                         if (!is_Proj(proj))
472                                 continue;
473                         switch (get_Proj_proj(proj)) {
474                         case pn_ia32_Store_M:
475                                 exchange(proj, mem_proj);
476                                 break;
477                         default:
478                                 panic("unexpected Proj on Store->IncSp");
479                         }
480                 }
481
482                 /* use the memproj now */
483                 be_peephole_exchange(store, push);
484
485                 inc_ofs -= 4;
486         }
487
488         foreach_out_edge_safe(irn, edge) {
489                 ir_node *const src = get_edge_src_irn(edge);
490                 int      const pos = get_edge_src_pos(edge);
491
492                 if (src == first_push)
493                         continue;
494
495                 set_irn_n(src, pos, curr_sp);
496         }
497
498         be_set_IncSP_offset(irn, inc_ofs);
499 }
500
501 /**
502  * Return true if a mode can be stored in the GP register set
503  */
504 static inline int mode_needs_gp_reg(ir_mode *mode)
505 {
506         if (mode == ia32_mode_fpcw)
507                 return 0;
508         if (get_mode_size_bits(mode) > 32)
509                 return 0;
510         return mode_is_int(mode) || mode_is_reference(mode) || mode == mode_b;
511 }
512
513 /**
514  * Tries to create Pops from Load, IncSP combinations.
515  * The Loads are replaced by Pops, the IncSP is modified
516  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
517  */
518 static void peephole_Load_IncSP_to_pop(ir_node *irn)
519 {
520         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
521         int      i, maxslot, ofs;
522         ir_node  *node, *pred_sp, *block;
523         ir_node  *loads[MAXPUSH_OPTIMIZE];
524         unsigned regmask = 0;
525         unsigned copymask = ~0;
526
527         memset(loads, 0, sizeof(loads));
528
529         int inc_ofs = -be_get_IncSP_offset(irn);
530         if (inc_ofs < 4)
531                 return;
532
533         /*
534          * We first walk the schedule before the IncSP node as long as we find
535          * suitable Loads that could be transformed to a Pop.
536          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
537          * attached to the node
538          */
539         maxslot = -1;
540         pred_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
541         for (node = sched_prev(irn); !sched_is_end(node); node = sched_prev(node)) {
542                 int offset;
543                 int loadslot;
544                 const arch_register_t *sreg, *dreg;
545
546                 /* it has to be a Load */
547                 if (!is_ia32_Load(node)) {
548                         if (be_is_Copy(node)) {
549                                 if (!mode_needs_gp_reg(get_irn_mode(node))) {
550                                         /* not a GP copy, ignore */
551                                         continue;
552                                 }
553                                 dreg = arch_get_irn_register(node);
554                                 sreg = arch_get_irn_register(be_get_Copy_op(node));
555                                 if (regmask & copymask & (1 << sreg->index)) {
556                                         break;
557                                 }
558                                 if (regmask & copymask & (1 << dreg->index)) {
559                                         break;
560                                 }
561                                 /* we CAN skip Copies if neither the destination nor the source
562                                  * is not in our regmask, ie none of our future Pop will overwrite it */
563                                 regmask |= (1 << dreg->index) | (1 << sreg->index);
564                                 copymask &= ~((1 << dreg->index) | (1 << sreg->index));
565                                 continue;
566                         }
567                         break;
568                 }
569
570                 /* we can handle only GP loads */
571                 if (!mode_needs_gp_reg(get_ia32_ls_mode(node)))
572                         continue;
573
574                 /* it has to use our predecessor sp value */
575                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != pred_sp) {
576                         /* it would be ok if this load does not use a Pop result,
577                          * but we do not check this */
578                         break;
579                 }
580
581                 /* should have NO index */
582                 if (!is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
583                         break;
584
585                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
586                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
587                 assert(offset >= 0);
588
589                 /* storing at half-slots is bad */
590                 if ((offset & 3) != 0)
591                         break;
592
593                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
594                         continue;
595                 /* ignore those outside the possible windows */
596                 if (offset > inc_ofs - 4)
597                         continue;
598                 loadslot = offset >> 2;
599
600                 /* loading from the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
601                 if (loads[loadslot] != NULL)
602                         break;
603
604                 dreg = arch_get_irn_register_out(node, pn_ia32_Load_res);
605                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
606                         /* this register is already used */
607                         break;
608                 }
609                 regmask |= 1 << dreg->index;
610
611                 loads[loadslot] = node;
612                 if (loadslot > maxslot)
613                         maxslot = loadslot;
614         }
615
616         if (maxslot < 0)
617                 return;
618
619         /* find the first slot */
620         for (i = maxslot; i >= 0; --i) {
621                 ir_node *load = loads[i];
622
623                 if (load == NULL)
624                         break;
625         }
626
627         ofs = inc_ofs - (maxslot + 1) * 4;
628         inc_ofs = (i+1) * 4;
629
630         /* create a new IncSP if needed */
631         block = get_nodes_block(irn);
632         if (inc_ofs > 0) {
633                 pred_sp = be_new_IncSP(esp, block, pred_sp, -inc_ofs, be_get_IncSP_align(irn));
634                 sched_add_before(irn, pred_sp);
635         }
636
637         /* walk through the Loads and create Pops for them */
638         for (++i; i <= maxslot; ++i) {
639                 ir_node *load = loads[i];
640                 ir_node *mem, *pop;
641                 const arch_register_t *reg;
642
643                 mem = get_irn_n(load, n_ia32_mem);
644                 reg = arch_get_irn_register_out(load, pn_ia32_Load_res);
645
646                 pop = new_bd_ia32_Pop(get_irn_dbg_info(load), block, mem, pred_sp);
647                 arch_set_irn_register_out(pop, pn_ia32_Load_res, reg);
648
649                 copy_mark(load, pop);
650
651                 /* create stackpointer Proj */
652                 pred_sp = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
653                 arch_set_irn_register(pred_sp, esp);
654
655                 sched_add_before(irn, pop);
656
657                 /* rewire now */
658                 foreach_out_edge_safe(load, edge) {
659                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
660
661                         set_Proj_pred(proj, pop);
662                 }
663
664                 /* we can remove the Load now */
665                 sched_remove(load);
666                 kill_node(load);
667         }
668
669         be_set_IncSP_offset(irn, -ofs);
670         be_set_IncSP_pred(irn, pred_sp);
671 }
672
673
674 /**
675  * Find a free GP register if possible, else return NULL.
676  */
677 static const arch_register_t *get_free_gp_reg(ir_graph *irg)
678 {
679         be_irg_t *birg = be_birg_from_irg(irg);
680         int i;
681
682         for (i = 0; i < N_ia32_gp_REGS; ++i) {
683                 const arch_register_t *reg = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_gp].regs[i];
684                 if (!rbitset_is_set(birg->allocatable_regs, reg->global_index))
685                         continue;
686
687                 if (be_peephole_get_value(reg->global_index) == NULL)
688                         return reg;
689         }
690
691         return NULL;
692 }
693
694 /**
695  * Creates a Pop instruction before the given schedule point.
696  *
697  * @param dbgi        debug info
698  * @param block       the block
699  * @param stack       the previous stack value
700  * @param schedpoint  the new node is added before this node
701  * @param reg         the register to pop
702  *
703  * @return the new stack value
704  */
705 static ir_node *create_pop(dbg_info *dbgi, ir_node *block,
706                            ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
707                            const arch_register_t *reg)
708 {
709         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
710         ir_graph *irg = get_irn_irg(block);
711         ir_node *pop;
712         ir_node *keep;
713         ir_node *val;
714         ir_node *in[1];
715
716         pop   = new_bd_ia32_Pop(dbgi, block, get_irg_no_mem(irg), stack);
717
718         stack = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
719         arch_set_irn_register(stack, esp);
720         val   = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_res);
721         arch_set_irn_register(val, reg);
722
723         sched_add_before(schedpoint, pop);
724
725         in[0] = val;
726         keep  = be_new_Keep(block, 1, in);
727         sched_add_before(schedpoint, keep);
728
729         return stack;
730 }
731
732 /**
733  * Optimize an IncSp by replacing it with Push/Pop.
734  */
735 static void peephole_be_IncSP(ir_node *node)
736 {
737         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
738         const arch_register_t *reg;
739         dbg_info              *dbgi;
740         ir_node               *block;
741         ir_node               *stack;
742         int                    offset;
743
744         /* first optimize incsp->incsp combinations */
745         node = be_peephole_IncSP_IncSP(node);
746
747         /* transform IncSP->Store combinations to Push where possible */
748         peephole_IncSP_Store_to_push(node);
749
750         /* transform Load->IncSP combinations to Pop where possible */
751         peephole_Load_IncSP_to_pop(node);
752
753         if (arch_get_irn_register(node) != esp)
754                 return;
755
756         /* replace IncSP -4 by Pop freereg when possible */
757         offset = be_get_IncSP_offset(node);
758         if ((offset != -8 || ia32_cg_config.use_add_esp_8) &&
759             (offset != -4 || ia32_cg_config.use_add_esp_4) &&
760             (offset != +4 || ia32_cg_config.use_sub_esp_4) &&
761             (offset != +8 || ia32_cg_config.use_sub_esp_8))
762                 return;
763
764         if (offset < 0) {
765                 /* we need a free register for pop */
766                 reg = get_free_gp_reg(get_irn_irg(node));
767                 if (reg == NULL)
768                         return;
769
770                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
771                 block = get_nodes_block(node);
772                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
773
774                 stack = create_pop(dbgi, block, stack, node, reg);
775
776                 if (offset == -8) {
777                         stack = create_pop(dbgi, block, stack, node, reg);
778                 }
779         } else {
780                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
781                 block = get_nodes_block(node);
782                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
783                 stack = new_bd_ia32_PushEax(dbgi, block, stack);
784                 arch_set_irn_register(stack, esp);
785                 sched_add_before(node, stack);
786
787                 if (offset == +8) {
788                         stack = new_bd_ia32_PushEax(dbgi, block, stack);
789                         arch_set_irn_register(stack, esp);
790                         sched_add_before(node, stack);
791                 }
792         }
793
794         be_peephole_exchange(node, stack);
795 }
796
797 /**
798  * Peephole optimisation for ia32_Const's
799  */
800 static void peephole_ia32_Const(ir_node *node)
801 {
802         const ia32_immediate_attr_t *attr = get_ia32_immediate_attr_const(node);
803         const arch_register_t       *reg;
804         ir_node                     *block;
805         dbg_info                    *dbgi;
806         ir_node                     *xorn;
807
808         /* try to transform a mov 0, reg to xor reg reg */
809         if (attr->offset != 0 || attr->symconst != NULL)
810                 return;
811         if (ia32_cg_config.use_mov_0)
812                 return;
813         /* xor destroys the flags, so no-one must be using them */
814         if (be_peephole_get_value(REG_EFLAGS) != NULL)
815                 return;
816
817         reg = arch_get_irn_register(node);
818         assert(be_peephole_get_reg_value(reg) == NULL);
819
820         /* create xor(produceval, produceval) */
821         block = get_nodes_block(node);
822         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
823         xorn  = new_bd_ia32_Xor0(dbgi, block);
824         arch_set_irn_register(xorn, reg);
825
826         sched_add_before(node, xorn);
827
828         copy_mark(node, xorn);
829         be_peephole_exchange(node, xorn);
830 }
831
832 static inline int is_noreg(const ir_node *node)
833 {
834         return is_ia32_NoReg_GP(node);
835 }
836
837 ir_node *ia32_immediate_from_long(long val)
838 {
839         ir_graph *irg         = current_ir_graph;
840         ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
841         ir_node  *immediate
842                 = new_bd_ia32_Immediate(NULL, start_block, NULL, 0, 0, val);
843         arch_set_irn_register(immediate, &ia32_registers[REG_GP_NOREG]);
844
845         return immediate;
846 }
847
848 static ir_node *create_immediate_from_am(const ir_node *node)
849 {
850         ir_node   *block   = get_nodes_block(node);
851         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
852         int        sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(node);
853         const ia32_attr_t *attr = get_ia32_attr_const(node);
854         int        sc_no_pic_adjust = attr->data.am_sc_no_pic_adjust;
855         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
856         ir_node   *res;
857
858         res = new_bd_ia32_Immediate(NULL, block, entity, sc_sign, sc_no_pic_adjust,
859                                     offset);
860         arch_set_irn_register(res, &ia32_registers[REG_GP_NOREG]);
861         return res;
862 }
863
864 static int is_am_one(const ir_node *node)
865 {
866         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
867         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
868
869         return offset == 1 && entity == NULL;
870 }
871
872 static int is_am_minus_one(const ir_node *node)
873 {
874         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
875         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
876
877         return offset == -1 && entity == NULL;
878 }
879
880 /**
881  * Transforms a LEA into an Add or SHL if possible.
882  */
883 static void peephole_ia32_Lea(ir_node *node)
884 {
885         ir_node               *base;
886         ir_node               *index;
887         const arch_register_t *base_reg;
888         const arch_register_t *index_reg;
889         const arch_register_t *out_reg;
890         int                    scale;
891         int                    has_immediates;
892         ir_node               *op1;
893         ir_node               *op2;
894         dbg_info              *dbgi;
895         ir_node               *block;
896         ir_node               *res;
897
898         assert(is_ia32_Lea(node));
899
900         /* we can only do this if it is allowed to clobber the flags */
901         if (be_peephole_get_value(REG_EFLAGS) != NULL)
902                 return;
903
904         base  = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_base);
905         index = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_index);
906
907         if (is_noreg(base)) {
908                 base     = NULL;
909                 base_reg = NULL;
910         } else {
911                 base_reg = arch_get_irn_register(base);
912         }
913         if (is_noreg(index)) {
914                 index     = NULL;
915                 index_reg = NULL;
916         } else {
917                 index_reg = arch_get_irn_register(index);
918         }
919
920         if (base == NULL && index == NULL) {
921                 /* we shouldn't construct these in the first place... */
922 #ifdef DEBUG_libfirm
923                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found immediate only lea\n");
924 #endif
925                 return;
926         }
927
928         out_reg = arch_get_irn_register(node);
929         scale   = get_ia32_am_scale(node);
930         assert(!is_ia32_need_stackent(node) || get_ia32_frame_ent(node) != NULL);
931         /* check if we have immediates values (frame entities should already be
932          * expressed in the offsets) */
933         if (get_ia32_am_offs_int(node) != 0 || get_ia32_am_sc(node) != NULL) {
934                 has_immediates = 1;
935         } else {
936                 has_immediates = 0;
937         }
938
939         /* we can transform leas where the out register is the same as either the
940          * base or index register back to an Add or Shl */
941         if (out_reg == base_reg) {
942                 if (index == NULL) {
943 #ifdef DEBUG_libfirm
944                         if (!has_immediates) {
945                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
946                                            "just a copy\n");
947                         }
948 #endif
949                         op1 = base;
950                         goto make_add_immediate;
951                 }
952                 if (scale == 0 && !has_immediates) {
953                         op1 = base;
954                         op2 = index;
955                         goto make_add;
956                 }
957                 /* can't create an add */
958                 return;
959         } else if (out_reg == index_reg) {
960                 if (base == NULL) {
961                         if (has_immediates && scale == 0) {
962                                 op1 = index;
963                                 goto make_add_immediate;
964                         } else if (!has_immediates && scale > 0) {
965                                 op1 = index;
966                                 op2 = ia32_immediate_from_long(scale);
967                                 goto make_shl;
968                         } else if (!has_immediates) {
969 #ifdef DEBUG_libfirm
970                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
971                                            "just a copy\n");
972 #endif
973                         }
974                 } else if (scale == 0 && !has_immediates) {
975                         op1 = index;
976                         op2 = base;
977                         goto make_add;
978                 }
979                 /* can't create an add */
980                 return;
981         } else {
982                 /* can't create an add */
983                 return;
984         }
985
986 make_add_immediate:
987         if (ia32_cg_config.use_incdec) {
988                 if (is_am_one(node)) {
989                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
990                         block = get_nodes_block(node);
991                         res   = new_bd_ia32_Inc(dbgi, block, op1);
992                         arch_set_irn_register(res, out_reg);
993                         goto exchange;
994                 }
995                 if (is_am_minus_one(node)) {
996                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
997                         block = get_nodes_block(node);
998                         res   = new_bd_ia32_Dec(dbgi, block, op1);
999                         arch_set_irn_register(res, out_reg);
1000                         goto exchange;
1001                 }
1002         }
1003         op2 = create_immediate_from_am(node);
1004
1005 make_add:
1006         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1007         block = get_nodes_block(node);
1008         ir_graph *irg   = get_irn_irg(node);
1009         ir_node  *noreg = ia32_new_NoReg_gp(irg);
1010         ir_node  *nomem = get_irg_no_mem(irg);
1011         res   = new_bd_ia32_Add(dbgi, block, noreg, noreg, nomem, op1, op2);
1012         arch_set_irn_register(res, out_reg);
1013         set_ia32_commutative(res);
1014         goto exchange;
1015
1016 make_shl:
1017         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1018         block = get_nodes_block(node);
1019         res   = new_bd_ia32_Shl(dbgi, block, op1, op2);
1020         arch_set_irn_register(res, out_reg);
1021         goto exchange;
1022
1023 exchange:
1024         SET_IA32_ORIG_NODE(res, node);
1025
1026         /* add new ADD/SHL to schedule */
1027         DBG_OPT_LEA2ADD(node, res);
1028
1029         /* exchange the Add and the LEA */
1030         sched_add_before(node, res);
1031         copy_mark(node, res);
1032         be_peephole_exchange(node, res);
1033 }
1034
1035 /**
1036  * Split a Imul mem, imm into a Load mem and Imul reg, imm if possible.
1037  */
1038 static void peephole_ia32_Imul_split(ir_node *imul)
1039 {
1040         const ir_node         *right = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_right);
1041         const arch_register_t *reg;
1042         ir_node               *res;
1043
1044         if (!is_ia32_Immediate(right) || get_ia32_op_type(imul) != ia32_AddrModeS) {
1045                 /* no memory, imm form ignore */
1046                 return;
1047         }
1048         /* we need a free register */
1049         reg = get_free_gp_reg(get_irn_irg(imul));
1050         if (reg == NULL)
1051                 return;
1052
1053         /* fine, we can rebuild it */
1054         res = ia32_turn_back_am(imul);
1055         arch_set_irn_register(res, reg);
1056 }
1057
1058 /**
1059  * Replace xorps r,r and xorpd r,r by pxor r,r
1060  */
1061 static void peephole_ia32_xZero(ir_node *xorn)
1062 {
1063         set_irn_op(xorn, op_ia32_xPzero);
1064 }
1065
1066 /**
1067  * Replace 16bit sign extension from ax to eax by shorter cwtl
1068  */
1069 static void peephole_ia32_Conv_I2I(ir_node *node)
1070 {
1071         const arch_register_t *eax          = &ia32_registers[REG_EAX];
1072         ir_mode               *smaller_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1073         ir_node               *val          = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1074         dbg_info              *dbgi;
1075         ir_node               *block;
1076         ir_node               *cwtl;
1077
1078         if (get_mode_size_bits(smaller_mode) != 16 ||
1079                         !mode_is_signed(smaller_mode)          ||
1080                         eax != arch_get_irn_register(val)      ||
1081                         eax != arch_get_irn_register_out(node, pn_ia32_Conv_I2I_res))
1082                 return;
1083
1084         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1085         block = get_nodes_block(node);
1086         cwtl  = new_bd_ia32_Cwtl(dbgi, block, val);
1087         arch_set_irn_register(cwtl, eax);
1088         sched_add_before(node, cwtl);
1089         be_peephole_exchange(node, cwtl);
1090 }
1091
1092 /**
1093  * Register a peephole optimisation function.
1094  */
1095 static void register_peephole_optimisation(ir_op *op, peephole_opt_func func)
1096 {
1097         assert(op->ops.generic == NULL);
1098         op->ops.generic = (op_func)func;
1099 }
1100
1101 /* Perform peephole-optimizations. */
1102 void ia32_peephole_optimization(ir_graph *irg)
1103 {
1104         /* we currently do it in 2 passes because:
1105          *    Lea -> Add could be usefull as flag producer for Test later
1106          */
1107
1108         /* pass 1 */
1109         ir_clear_opcodes_generic_func();
1110         register_peephole_optimisation(op_ia32_Cmp,      peephole_ia32_Cmp);
1111         register_peephole_optimisation(op_ia32_Lea,      peephole_ia32_Lea);
1112         if (ia32_cg_config.use_short_sex_eax)
1113                 register_peephole_optimisation(op_ia32_Conv_I2I, peephole_ia32_Conv_I2I);
1114         if (ia32_cg_config.use_pxor)
1115                 register_peephole_optimisation(op_ia32_xZero, peephole_ia32_xZero);
1116         if (! ia32_cg_config.use_imul_mem_imm32)
1117                 register_peephole_optimisation(op_ia32_IMul, peephole_ia32_Imul_split);
1118         be_peephole_opt(irg);
1119
1120         /* pass 2 */
1121         ir_clear_opcodes_generic_func();
1122         register_peephole_optimisation(op_ia32_Const, peephole_ia32_Const);
1123         register_peephole_optimisation(op_be_IncSP,   peephole_be_IncSP);
1124         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test,  peephole_ia32_Test);
1125         register_peephole_optimisation(op_be_Return,  peephole_ia32_Return);
1126         be_peephole_opt(irg);
1127 }
1128
1129 /**
1130  * Removes node from schedule if it is not used anymore. If irn is a mode_T node
1131  * all its Projs are removed as well.
1132  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1133  */
1134 static inline void try_kill(ir_node *node)
1135 {
1136         if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
1137                 foreach_out_edge_safe(node, edge) {
1138                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1139                         try_kill(proj);
1140                 }
1141         }
1142
1143         if (get_irn_n_edges(node) != 0)
1144                 return;
1145
1146         if (sched_is_scheduled(node)) {
1147                 sched_remove(node);
1148         }
1149
1150         kill_node(node);
1151 }
1152
1153 static void optimize_conv_store(ir_node *node)
1154 {
1155         ir_node *pred;
1156         ir_node *pred_proj;
1157         ir_mode *conv_mode;
1158         ir_mode *store_mode;
1159
1160         if (!is_ia32_Store(node))
1161                 return;
1162
1163         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Store_val);
1164         if (is_Proj(pred_proj)) {
1165                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1166         } else {
1167                 pred = pred_proj;
1168         }
1169         if (!is_ia32_Conv_I2I(pred))
1170                 return;
1171         if (get_ia32_op_type(pred) != ia32_Normal)
1172                 return;
1173
1174         /* the store only stores the lower bits, so we only need the conv
1175          * it it shrinks the mode */
1176         conv_mode  = get_ia32_ls_mode(pred);
1177         store_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1178         if (get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(store_mode))
1179                 return;
1180
1181         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Store(Conv) (%+F, %+F)\n", node, pred);
1182         set_irn_n(node, n_ia32_Store_val, get_irn_n(pred, n_ia32_Conv_I2I_val));
1183         if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1184                 kill_node(pred_proj);
1185                 if (pred != pred_proj)
1186                         kill_node(pred);
1187         }
1188 }
1189
1190 static void optimize_load_conv(ir_node *node)
1191 {
1192         ir_node *pred, *predpred;
1193         ir_mode *load_mode;
1194         ir_mode *conv_mode;
1195
1196         if (!is_ia32_Conv_I2I(node))
1197                 return;
1198
1199         pred = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1200         if (!is_Proj(pred))
1201                 return;
1202
1203         predpred = get_Proj_pred(pred);
1204         if (!is_ia32_Load(predpred))
1205                 return;
1206
1207         /* the load is sign extending the upper bits, so we only need the conv
1208          * if it shrinks the mode */
1209         load_mode = get_ia32_ls_mode(predpred);
1210         conv_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1211         if (get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(load_mode))
1212                 return;
1213
1214         if (get_mode_sign(conv_mode) != get_mode_sign(load_mode)) {
1215                 /* change the load if it has only 1 user */
1216                 if (get_irn_n_edges(pred) == 1) {
1217                         ir_mode *newmode;
1218                         if (get_mode_sign(conv_mode)) {
1219                                 newmode = find_signed_mode(load_mode);
1220                         } else {
1221                                 newmode = find_unsigned_mode(load_mode);
1222                         }
1223                         assert(newmode != NULL);
1224                         set_ia32_ls_mode(predpred, newmode);
1225                 } else {
1226                         /* otherwise we have to keep the conv */
1227                         return;
1228                 }
1229         }
1230
1231         /* kill the conv */
1232         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Conv(Load) (%+F, %+F)\n", node, predpred);
1233         exchange(node, pred);
1234 }
1235
1236 static void optimize_conv_conv(ir_node *node)
1237 {
1238         ir_node *pred_proj, *pred, *result_conv;
1239         ir_mode *pred_mode, *conv_mode;
1240         int      conv_mode_bits;
1241         int      pred_mode_bits;
1242
1243         if (!is_ia32_Conv_I2I(node))
1244                 return;
1245
1246         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1247         if (is_Proj(pred_proj))
1248                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1249         else
1250                 pred = pred_proj;
1251
1252         if (!is_ia32_Conv_I2I(pred))
1253                 return;
1254
1255         /* we know that after a conv, the upper bits are sign extended
1256          * so we only need the 2nd conv if it shrinks the mode */
1257         conv_mode      = get_ia32_ls_mode(node);
1258         conv_mode_bits = get_mode_size_bits(conv_mode);
1259         pred_mode      = get_ia32_ls_mode(pred);
1260         pred_mode_bits = get_mode_size_bits(pred_mode);
1261
1262         if (conv_mode_bits == pred_mode_bits
1263                         && get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1264                 result_conv = pred_proj;
1265         } else if (conv_mode_bits <= pred_mode_bits) {
1266                 /* if 2nd conv is smaller then first conv, then we can always take the
1267                  * 2nd conv */
1268                 if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 1) {
1269                         result_conv = pred_proj;
1270                         set_ia32_ls_mode(pred, conv_mode);
1271
1272                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1273                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1274                                 const arch_register_req_t **reqs = arch_get_irn_register_reqs_in(node);
1275                                 set_irn_op(pred, op_ia32_Conv_I2I);
1276                                 arch_set_irn_register_reqs_in(pred, reqs);
1277                         }
1278                 } else {
1279                         /* we don't want to end up with 2 loads, so we better do nothing */
1280                         if (get_irn_mode(pred) == mode_T) {
1281                                 return;
1282                         }
1283
1284                         result_conv = exact_copy(pred);
1285                         set_ia32_ls_mode(result_conv, conv_mode);
1286
1287                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1288                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1289                                 const arch_register_req_t **reqs = arch_get_irn_register_reqs_in(node);
1290                                 set_irn_op(result_conv, op_ia32_Conv_I2I);
1291                                 arch_set_irn_register_reqs_in(result_conv, reqs);
1292                         }
1293                 }
1294         } else {
1295                 /* if both convs have the same sign, then we can take the smaller one */
1296                 if (get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1297                         result_conv = pred_proj;
1298                 } else {
1299                         /* no optimisation possible if smaller conv is sign-extend */
1300                         if (mode_is_signed(pred_mode)) {
1301                                 return;
1302                         }
1303                         /* we can take the smaller conv if it is unsigned */
1304                         result_conv = pred_proj;
1305                 }
1306         }
1307
1308         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Conv(Conv) (%+F, %+F)\n", node, pred);
1309         /* Some user (like Phis) won't be happy if we change the mode. */
1310         set_irn_mode(result_conv, get_irn_mode(node));
1311
1312         /* kill the conv */
1313         exchange(node, result_conv);
1314
1315         if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1316                 kill_node(pred_proj);
1317                 if (pred != pred_proj)
1318                         kill_node(pred);
1319         }
1320         optimize_conv_conv(result_conv);
1321 }
1322
1323 static void optimize_node(ir_node *node, void *env)
1324 {
1325         (void) env;
1326
1327         optimize_load_conv(node);
1328         optimize_conv_store(node);
1329         optimize_conv_conv(node);
1330 }
1331
1332 /**
1333  * Performs conv and address mode optimization.
1334  */
1335 void ia32_optimize_graph(ir_graph *irg)
1336 {
1337         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, optimize_node, NULL);
1338 }
1339
1340 void ia32_init_optimize(void)
1341 {
1342         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.optimize");
1343 }