introduce more generic resource reservation debug helpers instead of old set_using_xx...
[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_common_transform.h"
55 #include "ia32_transform.h"
56 #include "ia32_dbg_stat.h"
57 #include "ia32_util.h"
58 #include "ia32_architecture.h"
59
60 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
61
62 static const arch_env_t *arch_env;
63 static ia32_code_gen_t  *cg;
64
65 /**
66  * Returns non-zero if the given node produces
67  * a zero flag.
68  *
69  * @param node  the node to check
70  * @param pn    if >= 0, the projection number of the used result
71  */
72 static int produces_zero_flag(ir_node *node, int pn)
73 {
74         ir_node                     *count;
75         const ia32_immediate_attr_t *imm_attr;
76
77         if (!is_ia32_irn(node))
78                 return 0;
79
80         if (pn >= 0) {
81                 if (pn != pn_ia32_res)
82                         return 0;
83         }
84
85         switch (get_ia32_irn_opcode(node)) {
86         case iro_ia32_Add:
87         case iro_ia32_Adc:
88         case iro_ia32_And:
89         case iro_ia32_Or:
90         case iro_ia32_Xor:
91         case iro_ia32_Sub:
92         case iro_ia32_Sbb:
93         case iro_ia32_Neg:
94         case iro_ia32_Inc:
95         case iro_ia32_Dec:
96                 return 1;
97
98         case iro_ia32_ShlD:
99         case iro_ia32_ShrD:
100         case iro_ia32_Shl:
101         case iro_ia32_Shr:
102         case iro_ia32_Sar:
103                 assert(n_ia32_ShlD_count == n_ia32_ShrD_count);
104                 assert(n_ia32_Shl_count == n_ia32_Shr_count
105                                 && n_ia32_Shl_count == n_ia32_Sar_count);
106                 if (is_ia32_ShlD(node) || is_ia32_ShrD(node)) {
107                         count = get_irn_n(node, n_ia32_ShlD_count);
108                 } else {
109                         count = get_irn_n(node, n_ia32_Shl_count);
110                 }
111                 /* when shift count is zero the flags are not affected, so we can only
112                  * do this for constants != 0 */
113                 if (!is_ia32_Immediate(count))
114                         return 0;
115
116                 imm_attr = get_ia32_immediate_attr_const(count);
117                 if (imm_attr->symconst != NULL)
118                         return 0;
119                 if ((imm_attr->offset & 0x1f) == 0)
120                         return 0;
121                 return 1;
122
123         default:
124                 break;
125         }
126         return 0;
127 }
128
129 /**
130  * If the given node has not mode_T, creates a mode_T version (with a result Proj).
131  *
132  * @param node  the node to change
133  *
134  * @return the new mode_T node (if the mode was changed) or node itself
135  */
136 static ir_node *turn_into_mode_t(ir_node *node)
137 {
138         ir_node               *block;
139         ir_node               *res_proj;
140         ir_node               *new_node;
141         const arch_register_t *reg;
142
143         if(get_irn_mode(node) == mode_T)
144                 return node;
145
146         assert(get_irn_mode(node) == mode_Iu);
147
148         new_node = exact_copy(node);
149         set_irn_mode(new_node, mode_T);
150
151         block    = get_nodes_block(new_node);
152         res_proj = new_r_Proj(current_ir_graph, block, new_node, mode_Iu,
153                               pn_ia32_res);
154
155         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
156         arch_set_irn_register(arch_env, res_proj, reg);
157
158         sched_add_before(node, new_node);
159         be_peephole_exchange(node, res_proj);
160         return new_node;
161 }
162
163 /**
164  * Replace Cmp(x, 0) by a Test(x, x)
165  */
166 static void peephole_ia32_Cmp(ir_node *const node)
167 {
168         ir_node                     *right;
169         ia32_immediate_attr_t const *imm;
170         dbg_info                    *dbgi;
171         ir_graph                    *irg;
172         ir_node                     *block;
173         ir_node                     *noreg;
174         ir_node                     *nomem;
175         ir_node                     *op;
176         ia32_attr_t           const *attr;
177         int                          ins_permuted;
178         int                          cmp_unsigned;
179         ir_node                     *test;
180         arch_register_t       const *reg;
181
182         if (get_ia32_op_type(node) != ia32_Normal)
183                 return;
184
185         right = get_irn_n(node, n_ia32_Cmp_right);
186         if (!is_ia32_Immediate(right))
187                 return;
188
189         imm = get_ia32_immediate_attr_const(right);
190         if (imm->symconst != NULL || imm->offset != 0)
191                 return;
192
193         dbgi         = get_irn_dbg_info(node);
194         irg          = current_ir_graph;
195         block        = get_nodes_block(node);
196         noreg        = ia32_new_NoReg_gp(cg);
197         nomem        = get_irg_no_mem(irg);
198         op           = get_irn_n(node, n_ia32_Cmp_left);
199         attr         = get_irn_generic_attr(node);
200         ins_permuted = attr->data.ins_permuted;
201         cmp_unsigned = attr->data.cmp_unsigned;
202
203         if (is_ia32_Cmp(node)) {
204                 test = new_rd_ia32_Test(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem,
205                                         op, op, ins_permuted, cmp_unsigned);
206         } else {
207                 test = new_rd_ia32_Test8Bit(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem,
208                                             op, op, ins_permuted, cmp_unsigned);
209         }
210         set_ia32_ls_mode(test, get_ia32_ls_mode(node));
211
212         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
213         arch_set_irn_register(arch_env, test, reg);
214
215         sched_add_before(node, test);
216         be_peephole_exchange(node, test);
217 }
218
219 /**
220  * Peephole optimization for Test instructions.
221  * We can remove the Test, if a zero flags was produced which is still
222  * live.
223  */
224 static void peephole_ia32_Test(ir_node *node)
225 {
226         ir_node         *left  = get_irn_n(node, n_ia32_Test_left);
227         ir_node         *right = get_irn_n(node, n_ia32_Test_right);
228         ir_node         *flags_proj;
229         ir_node         *block;
230         ir_mode         *flags_mode;
231         int              pn    = -1;
232         ir_node         *schedpoint;
233         const ir_edge_t *edge;
234
235         assert(n_ia32_Test_left == n_ia32_Test8Bit_left
236                         && n_ia32_Test_right == n_ia32_Test8Bit_right);
237
238         /* we need a test for 0 */
239         if(left != right)
240                 return;
241
242         block = get_nodes_block(node);
243         if(get_nodes_block(left) != block)
244                 return;
245
246         if(is_Proj(left)) {
247                 pn   = get_Proj_proj(left);
248                 left = get_Proj_pred(left);
249         }
250
251         /* happens rarely, but if it does code will panic' */
252         if (is_ia32_Unknown_GP(left))
253                 return;
254
255         /* walk schedule up and abort when we find left or some other node destroys
256            the flags */
257         schedpoint = sched_prev(node);
258         while(schedpoint != left) {
259                 schedpoint = sched_prev(schedpoint);
260                 if(arch_irn_is(arch_env, schedpoint, modify_flags))
261                         return;
262                 if(schedpoint == block)
263                         panic("couldn't find left");
264         }
265
266         /* make sure only Lg/Eq tests are used */
267         foreach_out_edge(node, edge) {
268                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
269                 int      pnc  = get_ia32_condcode(user);
270
271                 if(pnc != pn_Cmp_Eq && pnc != pn_Cmp_Lg) {
272                         return;
273                 }
274         }
275
276         if(!produces_zero_flag(left, pn))
277                 return;
278
279         left = turn_into_mode_t(left);
280
281         flags_mode = ia32_reg_classes[CLASS_ia32_flags].mode;
282         flags_proj = new_r_Proj(current_ir_graph, block, left, flags_mode,
283                                 pn_ia32_flags);
284         arch_set_irn_register(arch_env, flags_proj, &ia32_flags_regs[REG_EFLAGS]);
285
286         assert(get_irn_mode(node) != mode_T);
287
288         be_peephole_exchange(node, flags_proj);
289 }
290
291 /**
292  * AMD Athlon works faster when RET is not destination of
293  * conditional jump or directly preceded by other jump instruction.
294  * Can be avoided by placing a Rep prefix before the return.
295  */
296 static void peephole_ia32_Return(ir_node *node) {
297         ir_node *block, *irn;
298
299         if (!ia32_cg_config.use_pad_return)
300                 return;
301
302         block = get_nodes_block(node);
303
304         /* check if this return is the first on the block */
305         sched_foreach_reverse_from(node, irn) {
306                 switch (get_irn_opcode(irn)) {
307                 case beo_Return:
308                         /* the return node itself, ignore */
309                         continue;
310                 case beo_Barrier:
311                         /* ignore the barrier, no code generated */
312                         continue;
313                 case beo_IncSP:
314                         /* arg, IncSP 0 nodes might occur, ignore these */
315                         if (be_get_IncSP_offset(irn) == 0)
316                                 continue;
317                         return;
318                 case iro_Phi:
319                         continue;
320                 default:
321                         return;
322                 }
323         }
324
325         /* ensure, that the 3 byte return is generated
326          * actually the emitter tests again if the block beginning has a label and
327          * isn't just a fallthrough */
328         be_Return_set_emit_pop(node, 1);
329 }
330
331 /* only optimize up to 48 stores behind IncSPs */
332 #define MAXPUSH_OPTIMIZE        48
333
334 /**
335  * Tries to create Push's from IncSP, Store combinations.
336  * The Stores are replaced by Push's, the IncSP is modified
337  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
338  */
339 static void peephole_IncSP_Store_to_push(ir_node *irn)
340 {
341         int      i, maxslot, inc_ofs;
342         ir_node  *node;
343         ir_node  *stores[MAXPUSH_OPTIMIZE];
344         ir_node  *block;
345         ir_graph *irg;
346         ir_node  *curr_sp;
347         ir_mode  *spmode;
348
349         memset(stores, 0, sizeof(stores));
350
351         assert(be_is_IncSP(irn));
352
353         inc_ofs = be_get_IncSP_offset(irn);
354         if (inc_ofs < 4)
355                 return;
356
357         /*
358          * We first walk the schedule after the IncSP node as long as we find
359          * suitable Stores that could be transformed to a Push.
360          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
361          * attached to the node
362          */
363         maxslot = -1;
364         for (node = sched_next(irn); !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
365                 ir_node *mem;
366                 int offset;
367                 int storeslot;
368
369                 /* it has to be a Store */
370                 if (!is_ia32_Store(node))
371                         break;
372
373                 /* it has to use our sp value */
374                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != irn)
375                         continue;
376                 /* Store has to be attached to NoMem */
377                 mem = get_irn_n(node, n_ia32_mem);
378                 if (!is_NoMem(mem))
379                         continue;
380
381                 /* unfortunately we can't support the full AMs possible for push at the
382                  * moment. TODO: fix this */
383                 if (get_ia32_am_scale(node) > 0 || !is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
384                         break;
385
386                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
387                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
388                 assert(offset >= 0);
389
390                 offset = inc_ofs - 4 - offset;
391
392                 /* storing at half-slots is bad */
393                 if ((offset & 3) != 0)
394                         break;
395
396                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
397                         continue;
398                 storeslot = offset >> 2;
399
400                 /* storing into the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
401                 if (stores[storeslot] != NULL)
402                         break;
403
404                 stores[storeslot] = node;
405                 if (storeslot > maxslot)
406                         maxslot = storeslot;
407         }
408
409         curr_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
410
411         /* walk through the Stores and create Pushs for them */
412         block  = get_nodes_block(irn);
413         spmode = get_irn_mode(irn);
414         irg    = cg->irg;
415         for (i = 0; i <= maxslot; ++i) {
416                 const arch_register_t *spreg;
417                 ir_node *push;
418                 ir_node *val, *mem, *mem_proj;
419                 ir_node *store = stores[i];
420                 ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
421
422                 if (store == NULL)
423                         break;
424
425                 val = get_irn_n(store, n_ia32_unary_op);
426                 mem = get_irn_n(store, n_ia32_mem);
427                 spreg = arch_get_irn_register(cg->arch_env, curr_sp);
428
429                 push = new_rd_ia32_Push(get_irn_dbg_info(store), irg, block, noreg, noreg, mem, val, curr_sp);
430
431                 sched_add_before(irn, push);
432
433                 /* create stackpointer Proj */
434                 curr_sp = new_r_Proj(irg, block, push, spmode, pn_ia32_Push_stack);
435                 arch_set_irn_register(cg->arch_env, curr_sp, spreg);
436
437                 /* create memory Proj */
438                 mem_proj = new_r_Proj(irg, block, push, mode_M, pn_ia32_Push_M);
439
440                 /* use the memproj now */
441                 be_peephole_exchange(store, mem_proj);
442
443                 inc_ofs -= 4;
444         }
445
446         be_set_IncSP_offset(irn, inc_ofs);
447         be_set_IncSP_pred(irn, curr_sp);
448 }
449
450 /**
451  * Return true if a mode can be stored in the GP register set
452  */
453 static INLINE int mode_needs_gp_reg(ir_mode *mode) {
454         if (mode == mode_fpcw)
455                 return 0;
456         if (get_mode_size_bits(mode) > 32)
457                 return 0;
458         return mode_is_int(mode) || mode_is_reference(mode) || mode == mode_b;
459 }
460
461 /**
462  * Tries to create Pops from Load, IncSP combinations.
463  * The Loads are replaced by Pops, the IncSP is modified
464  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
465  */
466 static void peephole_Load_IncSP_to_pop(ir_node *irn)
467 {
468         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
469         int      i, maxslot, inc_ofs, ofs;
470         ir_node  *node, *pred_sp, *block;
471         ir_node  *loads[MAXPUSH_OPTIMIZE];
472         ir_graph *irg;
473         unsigned regmask = 0;
474         unsigned copymask = ~0;
475
476         memset(loads, 0, sizeof(loads));
477         assert(be_is_IncSP(irn));
478
479         inc_ofs = -be_get_IncSP_offset(irn);
480         if (inc_ofs < 4)
481                 return;
482
483         /*
484          * We first walk the schedule before the IncSP node as long as we find
485          * suitable Loads that could be transformed to a Pop.
486          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
487          * attached to the node
488          */
489         maxslot = -1;
490         pred_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
491         for (node = sched_prev(irn); !sched_is_end(node); node = sched_prev(node)) {
492                 ir_node *mem;
493                 int offset;
494                 int loadslot;
495                 const arch_register_t *sreg, *dreg;
496
497                 /* it has to be a Load */
498                 if (!is_ia32_Load(node)) {
499                         if (be_is_Copy(node)) {
500                                 if (!mode_needs_gp_reg(get_irn_mode(node))) {
501                                         /* not a GP copy, ignore */
502                                         continue;
503                                 }
504                                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
505                                 sreg = arch_get_irn_register(arch_env, be_get_Copy_op(node));
506                                 if (regmask & copymask & (1 << sreg->index)) {
507                                         break;
508                                 }
509                                 if (regmask & copymask & (1 << dreg->index)) {
510                                         break;
511                                 }
512                                 /* we CAN skip Copies if neither the destination nor the source
513                                  * is not in our regmask, ie none of our future Pop will overwrite it */
514                                 regmask |= (1 << dreg->index) | (1 << sreg->index);
515                                 copymask &= ~((1 << dreg->index) | (1 << sreg->index));
516                                 continue;
517                         }
518                         break;
519                 }
520
521                 /* we can handle only GP loads */
522                 if (!mode_needs_gp_reg(get_ia32_ls_mode(node)))
523                         continue;
524
525                 /* it has to use our predecessor sp value */
526                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != pred_sp) {
527                         /* it would be ok if this load does not use a Pop result,
528                          * but we do not check this */
529                         break;
530                 }
531                 /* Load has to be attached to Spill-Mem */
532                 mem = skip_Proj(get_irn_n(node, n_ia32_mem));
533                 if (!is_Phi(mem) && !is_ia32_Store(mem) && !is_ia32_Push(mem))
534                         break;
535
536                 /* should have NO index */
537                 if (get_ia32_am_scale(node) > 0 || !is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
538                         break;
539
540                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
541                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
542                 assert(offset >= 0);
543
544                 /* storing at half-slots is bad */
545                 if ((offset & 3) != 0)
546                         break;
547
548                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
549                         continue;
550                 /* ignore those outside the possible windows */
551                 if (offset > inc_ofs - 4)
552                         continue;
553                 loadslot = offset >> 2;
554
555                 /* loading from the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
556                 if (loads[loadslot] != NULL)
557                         break;
558
559                 dreg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
560                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
561                         /* this register is already used */
562                         break;
563                 }
564                 regmask |= 1 << dreg->index;
565
566                 loads[loadslot] = node;
567                 if (loadslot > maxslot)
568                         maxslot = loadslot;
569         }
570
571         if (maxslot < 0)
572                 return;
573
574         /* find the first slot */
575         for (i = maxslot; i >= 0; --i) {
576                 ir_node *load = loads[i];
577
578                 if (load == NULL)
579                         break;
580         }
581
582         ofs = inc_ofs - (maxslot + 1) * 4;
583         inc_ofs = (i+1) * 4;
584
585         /* create a new IncSP if needed */
586         block = get_nodes_block(irn);
587         irg   = cg->irg;
588         if (inc_ofs > 0) {
589                 pred_sp = be_new_IncSP(esp, irg, block, pred_sp, -inc_ofs, be_get_IncSP_align(irn));
590                 sched_add_before(irn, pred_sp);
591         }
592
593         /* walk through the Loads and create Pops for them */
594         for (++i; i <= maxslot; ++i) {
595                 ir_node *load = loads[i];
596                 ir_node *mem, *pop;
597                 const ir_edge_t *edge, *tmp;
598                 const arch_register_t *reg;
599
600                 mem = get_irn_n(load, n_ia32_mem);
601                 reg = arch_get_irn_register(arch_env, load);
602
603                 pop = new_rd_ia32_Pop(get_irn_dbg_info(load), irg, block, mem, pred_sp);
604                 arch_set_irn_register(arch_env, pop, reg);
605
606                 /* create stackpointer Proj */
607                 pred_sp = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
608                 arch_set_irn_register(arch_env, pred_sp, esp);
609
610                 sched_add_before(irn, pop);
611
612                 /* rewire now */
613                 foreach_out_edge_safe(load, edge, tmp) {
614                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
615
616                         set_Proj_pred(proj, pop);
617                 }
618
619                 /* we can remove the Load now */
620                 sched_remove(load);
621                 kill_node(load);
622         }
623
624         be_set_IncSP_offset(irn, -ofs);
625         be_set_IncSP_pred(irn, pred_sp);
626 }
627
628
629 /**
630  * Find a free GP register if possible, else return NULL.
631  */
632 static const arch_register_t *get_free_gp_reg(void)
633 {
634         int i;
635
636         for(i = 0; i < N_ia32_gp_REGS; ++i) {
637                 const arch_register_t *reg = &ia32_gp_regs[i];
638                 if(arch_register_type_is(reg, ignore))
639                         continue;
640
641                 if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_gp, i) == NULL)
642                         return &ia32_gp_regs[i];
643         }
644
645         return NULL;
646 }
647
648 /**
649  * Creates a Pop instruction before the given schedule point.
650  *
651  * @param dbgi        debug info
652  * @param irg         the graph
653  * @param block       the block
654  * @param stack       the previous stack value
655  * @param schedpoint  the new node is added before this node
656  * @param reg         the register to pop
657  *
658  * @return the new stack value
659  */
660 static ir_node *create_pop(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
661                            ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
662                            const arch_register_t *reg)
663 {
664         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
665         ir_node *pop;
666         ir_node *keep;
667         ir_node *val;
668         ir_node *in[1];
669
670         pop   = new_rd_ia32_Pop(dbgi, irg, block, new_NoMem(), stack);
671
672         stack = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
673         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
674         val   = new_r_Proj(irg, block, pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_res);
675         arch_set_irn_register(arch_env, val, reg);
676
677         sched_add_before(schedpoint, pop);
678
679         in[0] = val;
680         keep = be_new_Keep(&ia32_reg_classes[CLASS_ia32_gp], irg, block, 1, in);
681         sched_add_before(schedpoint, keep);
682
683         return stack;
684 }
685
686 /**
687  * Creates a Push instruction before the given schedule point.
688  *
689  * @param dbgi        debug info
690  * @param irg         the graph
691  * @param block       the block
692  * @param stack       the previous stack value
693  * @param schedpoint  the new node is added before this node
694  * @param reg         the register to pop
695  *
696  * @return the new stack value
697  */
698 static ir_node *create_push(dbg_info *dbgi, ir_graph *irg, ir_node *block,
699                             ir_node *stack, ir_node *schedpoint)
700 {
701         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
702
703         ir_node *val   = ia32_new_Unknown_gp(cg);
704         ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
705         ir_node *nomem = get_irg_no_mem(irg);
706         ir_node *push  = new_rd_ia32_Push(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, val, stack);
707         sched_add_before(schedpoint, push);
708
709         stack = new_r_Proj(irg, block, push, mode_Iu, pn_ia32_Push_stack);
710         arch_set_irn_register(arch_env, stack, esp);
711
712         return stack;
713 }
714
715 /**
716  * Optimize an IncSp by replacing it with Push/Pop.
717  */
718 static void peephole_be_IncSP(ir_node *node)
719 {
720         const arch_register_t *esp = &ia32_gp_regs[REG_ESP];
721         const arch_register_t *reg;
722         ir_graph              *irg = current_ir_graph;
723         dbg_info              *dbgi;
724         ir_node               *block;
725         ir_node               *stack;
726         int                    offset;
727
728         /* first optimize incsp->incsp combinations */
729         node = be_peephole_IncSP_IncSP(node);
730
731         /* transform IncSP->Store combinations to Push where possible */
732         peephole_IncSP_Store_to_push(node);
733
734         /* transform Load->IncSP combinations to Pop where possible */
735         peephole_Load_IncSP_to_pop(node);
736
737         if (arch_get_irn_register(arch_env, node) != esp)
738                 return;
739
740         /* replace IncSP -4 by Pop freereg when possible */
741         offset = be_get_IncSP_offset(node);
742         if ((offset != -8 || ia32_cg_config.use_add_esp_8) &&
743             (offset != -4 || ia32_cg_config.use_add_esp_4) &&
744             (offset != +4 || ia32_cg_config.use_sub_esp_4) &&
745             (offset != +8 || ia32_cg_config.use_sub_esp_8))
746                 return;
747
748         if (offset < 0) {
749                 /* we need a free register for pop */
750                 reg = get_free_gp_reg();
751                 if (reg == NULL)
752                         return;
753
754                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
755                 block = get_nodes_block(node);
756                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
757
758                 stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
759
760                 if (offset == -8) {
761                         stack = create_pop(dbgi, irg, block, stack, node, reg);
762                 }
763         } else {
764                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
765                 block = get_nodes_block(node);
766                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
767                 stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node);
768
769                 if (offset == +8) {
770                         stack = create_push(dbgi, irg, block, stack, node);
771                 }
772         }
773
774         be_peephole_exchange(node, stack);
775 }
776
777 /**
778  * Peephole optimisation for ia32_Const's
779  */
780 static void peephole_ia32_Const(ir_node *node)
781 {
782         const ia32_immediate_attr_t *attr = get_ia32_immediate_attr_const(node);
783         const arch_register_t       *reg;
784         ir_graph                    *irg = current_ir_graph;
785         ir_node                     *block;
786         dbg_info                    *dbgi;
787         ir_node                     *produceval;
788         ir_node                     *xor;
789         ir_node                     *noreg;
790
791         /* try to transform a mov 0, reg to xor reg reg */
792         if (attr->offset != 0 || attr->symconst != NULL)
793                 return;
794         if (ia32_cg_config.use_mov_0)
795                 return;
796         /* xor destroys the flags, so no-one must be using them */
797         if (be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
798                 return;
799
800         reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
801         assert(be_peephole_get_reg_value(reg) == NULL);
802
803         /* create xor(produceval, produceval) */
804         block      = get_nodes_block(node);
805         dbgi       = get_irn_dbg_info(node);
806         produceval = new_rd_ia32_ProduceVal(dbgi, irg, block);
807         arch_set_irn_register(arch_env, produceval, reg);
808
809         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
810         xor   = new_rd_ia32_Xor(dbgi, irg, block, noreg, noreg, new_NoMem(),
811                                 produceval, produceval);
812         arch_set_irn_register(arch_env, xor, reg);
813
814         sched_add_before(node, produceval);
815         sched_add_before(node, xor);
816
817         be_peephole_exchange(node, xor);
818 }
819
820 static INLINE int is_noreg(ia32_code_gen_t *cg, const ir_node *node)
821 {
822         return node == cg->noreg_gp;
823 }
824
825 static ir_node *create_immediate_from_int(ia32_code_gen_t *cg, int val)
826 {
827         ir_graph *irg         = current_ir_graph;
828         ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
829         ir_node  *immediate   = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, start_block, NULL,
830                                                       0, val);
831         arch_set_irn_register(cg->arch_env, immediate, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
832
833         return immediate;
834 }
835
836 static ir_node *create_immediate_from_am(ia32_code_gen_t *cg,
837                                          const ir_node *node)
838 {
839         ir_graph  *irg     = get_irn_irg(node);
840         ir_node   *block   = get_nodes_block(node);
841         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
842         int        sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(node);
843         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
844         ir_node   *res;
845
846         res = new_rd_ia32_Immediate(NULL, irg, block, entity, sc_sign, offset);
847         arch_set_irn_register(cg->arch_env, res, &ia32_gp_regs[REG_GP_NOREG]);
848         return res;
849 }
850
851 static int is_am_one(const ir_node *node)
852 {
853         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
854         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
855
856         return offset == 1 && entity == NULL;
857 }
858
859 static int is_am_minus_one(const ir_node *node)
860 {
861         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
862         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
863
864         return offset == -1 && entity == NULL;
865 }
866
867 /**
868  * Transforms a LEA into an Add or SHL if possible.
869  */
870 static void peephole_ia32_Lea(ir_node *node)
871 {
872         const arch_env_t      *arch_env = cg->arch_env;
873         ir_graph              *irg      = current_ir_graph;
874         ir_node               *base;
875         ir_node               *index;
876         const arch_register_t *base_reg;
877         const arch_register_t *index_reg;
878         const arch_register_t *out_reg;
879         int                    scale;
880         int                    has_immediates;
881         ir_node               *op1;
882         ir_node               *op2;
883         dbg_info              *dbgi;
884         ir_node               *block;
885         ir_node               *res;
886         ir_node               *noreg;
887         ir_node               *nomem;
888
889         assert(is_ia32_Lea(node));
890
891         /* we can only do this if are allowed to globber the flags */
892         if(be_peephole_get_value(CLASS_ia32_flags, REG_EFLAGS) != NULL)
893                 return;
894
895         base  = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_base);
896         index = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_index);
897
898         if(is_noreg(cg, base)) {
899                 base     = NULL;
900                 base_reg = NULL;
901         } else {
902                 base_reg = arch_get_irn_register(arch_env, base);
903         }
904         if(is_noreg(cg, index)) {
905                 index     = NULL;
906                 index_reg = NULL;
907         } else {
908                 index_reg = arch_get_irn_register(arch_env, index);
909         }
910
911         if(base == NULL && index == NULL) {
912                 /* we shouldn't construct these in the first place... */
913 #ifdef DEBUG_libfirm
914                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found immediate only lea\n");
915 #endif
916                 return;
917         }
918
919         out_reg = arch_get_irn_register(arch_env, node);
920         scale   = get_ia32_am_scale(node);
921         assert(!is_ia32_need_stackent(node) || get_ia32_frame_ent(node) != NULL);
922         /* check if we have immediates values (frame entities should already be
923          * expressed in the offsets) */
924         if(get_ia32_am_offs_int(node) != 0 || get_ia32_am_sc(node) != NULL) {
925                 has_immediates = 1;
926         } else {
927                 has_immediates = 0;
928         }
929
930         /* we can transform leas where the out register is the same as either the
931          * base or index register back to an Add or Shl */
932         if(out_reg == base_reg) {
933                 if(index == NULL) {
934 #ifdef DEBUG_libfirm
935                         if(!has_immediates) {
936                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
937                                            "just a copy\n");
938                         }
939 #endif
940                         op1 = base;
941                         goto make_add_immediate;
942                 }
943                 if(scale == 0 && !has_immediates) {
944                         op1 = base;
945                         op2 = index;
946                         goto make_add;
947                 }
948                 /* can't create an add */
949                 return;
950         } else if(out_reg == index_reg) {
951                 if(base == NULL) {
952                         if(has_immediates && scale == 0) {
953                                 op1 = index;
954                                 goto make_add_immediate;
955                         } else if(!has_immediates && scale > 0) {
956                                 op1 = index;
957                                 op2 = create_immediate_from_int(cg, scale);
958                                 goto make_shl;
959                         } else if(!has_immediates) {
960 #ifdef DEBUG_libfirm
961                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
962                                            "just a copy\n");
963 #endif
964                         }
965                 } else if(scale == 0 && !has_immediates) {
966                         op1 = index;
967                         op2 = base;
968                         goto make_add;
969                 }
970                 /* can't create an add */
971                 return;
972         } else {
973                 /* can't create an add */
974                 return;
975         }
976
977 make_add_immediate:
978         if(ia32_cg_config.use_incdec) {
979                 if(is_am_one(node)) {
980                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
981                         block = get_nodes_block(node);
982                         res   = new_rd_ia32_Inc(dbgi, irg, block, op1);
983                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
984                         goto exchange;
985                 }
986                 if(is_am_minus_one(node)) {
987                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
988                         block = get_nodes_block(node);
989                         res   = new_rd_ia32_Dec(dbgi, irg, block, op1);
990                         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
991                         goto exchange;
992                 }
993         }
994         op2 = create_immediate_from_am(cg, node);
995
996 make_add:
997         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
998         block = get_nodes_block(node);
999         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
1000         nomem = new_NoMem();
1001         res   = new_rd_ia32_Add(dbgi, irg, block, noreg, noreg, nomem, op1, op2);
1002         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
1003         set_ia32_commutative(res);
1004         goto exchange;
1005
1006 make_shl:
1007         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1008         block = get_nodes_block(node);
1009         noreg = ia32_new_NoReg_gp(cg);
1010         nomem = new_NoMem();
1011         res   = new_rd_ia32_Shl(dbgi, irg, block, op1, op2);
1012         arch_set_irn_register(arch_env, res, out_reg);
1013         goto exchange;
1014
1015 exchange:
1016         SET_IA32_ORIG_NODE(res, ia32_get_old_node_name(cg, node));
1017
1018         /* add new ADD/SHL to schedule */
1019         DBG_OPT_LEA2ADD(node, res);
1020
1021         /* exchange the Add and the LEA */
1022         sched_add_before(node, res);
1023         be_peephole_exchange(node, res);
1024 }
1025
1026 /**
1027  * Split a Imul mem, imm into a Load mem and Imul reg, imm if possible.
1028  */
1029 static void peephole_ia32_Imul_split(ir_node *imul) {
1030         const ir_node         *right = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_right);
1031         const arch_register_t *reg;
1032         ir_node               *load, *block, *base, *index, *mem, *res, *noreg;
1033         dbg_info              *dbgi;
1034         ir_graph              *irg;
1035
1036         if (! is_ia32_Immediate(right) || get_ia32_op_type(imul) != ia32_AddrModeS) {
1037                 /* no memory, imm form ignore */
1038                 return;
1039         }
1040         /* we need a free register */
1041         reg = get_free_gp_reg();
1042         if (reg == NULL)
1043                 return;
1044
1045         /* fine, we can rebuild it */
1046         dbgi  = get_irn_dbg_info(imul);
1047         block = get_nodes_block(imul);
1048         irg   = current_ir_graph;
1049         base  = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_base);
1050         index = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_index);
1051         mem   = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem);
1052         load = new_rd_ia32_Load(dbgi, irg, block, base, index, mem);
1053
1054         /* copy all attributes */
1055         set_irn_pinned(load, get_irn_pinned(imul));
1056         set_ia32_op_type(load, ia32_AddrModeS);
1057         set_ia32_ls_mode(load, get_ia32_ls_mode(imul));
1058
1059         set_ia32_am_scale(load, get_ia32_am_scale(imul));
1060         set_ia32_am_sc(load, get_ia32_am_sc(imul));
1061         set_ia32_am_offs_int(load, get_ia32_am_offs_int(imul));
1062         if (is_ia32_am_sc_sign(imul))
1063                 set_ia32_am_sc_sign(load);
1064         if (is_ia32_use_frame(imul))
1065                 set_ia32_use_frame(load);
1066         set_ia32_frame_ent(load, get_ia32_frame_ent(imul));
1067
1068         sched_add_before(imul, load);
1069
1070         mem = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_M, pn_ia32_Load_M);
1071         res = new_rd_Proj(dbgi, irg, block, load, mode_Iu, pn_ia32_Load_res);
1072
1073         arch_set_irn_register(arch_env, res, reg);
1074         be_peephole_new_node(res);
1075
1076         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_mem, mem);
1077         noreg = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left);
1078         set_irn_n(imul, n_ia32_IMul_left, res);
1079         set_ia32_op_type(imul, ia32_Normal);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * Replace xorps r,r and xorpd r,r by pxor r,r
1084  */
1085 static void peephole_ia32_xZero(ir_node *xor) {
1086         set_irn_op(xor, op_ia32_xPzero);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * Register a peephole optimisation function.
1091  */
1092 static void register_peephole_optimisation(ir_op *op, peephole_opt_func func) {
1093         assert(op->ops.generic == NULL);
1094         op->ops.generic = (op_func)func;
1095 }
1096
1097 /* Perform peephole-optimizations. */
1098 void ia32_peephole_optimization(ia32_code_gen_t *new_cg)
1099 {
1100         cg       = new_cg;
1101         arch_env = cg->arch_env;
1102
1103         /* register peephole optimisations */
1104         clear_irp_opcodes_generic_func();
1105         register_peephole_optimisation(op_ia32_Const,    peephole_ia32_Const);
1106         register_peephole_optimisation(op_be_IncSP,      peephole_be_IncSP);
1107         register_peephole_optimisation(op_ia32_Lea,      peephole_ia32_Lea);
1108         register_peephole_optimisation(op_ia32_Cmp,      peephole_ia32_Cmp);
1109         register_peephole_optimisation(op_ia32_Cmp8Bit,  peephole_ia32_Cmp);
1110         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test,     peephole_ia32_Test);
1111         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test8Bit, peephole_ia32_Test);
1112         register_peephole_optimisation(op_be_Return,     peephole_ia32_Return);
1113         if (! ia32_cg_config.use_imul_mem_imm32)
1114                 register_peephole_optimisation(op_ia32_IMul, peephole_ia32_Imul_split);
1115         if (ia32_cg_config.use_pxor)
1116                 register_peephole_optimisation(op_ia32_xZero, peephole_ia32_xZero);
1117
1118         be_peephole_opt(cg->birg);
1119 }
1120
1121 /**
1122  * Removes node from schedule if it is not used anymore. If irn is a mode_T node
1123  * all it's Projs are removed as well.
1124  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1125  */
1126 static INLINE void try_kill(ir_node *node)
1127 {
1128         if(get_irn_mode(node) == mode_T) {
1129                 const ir_edge_t *edge, *next;
1130                 foreach_out_edge_safe(node, edge, next) {
1131                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1132                         try_kill(proj);
1133                 }
1134         }
1135
1136         if(get_irn_n_edges(node) != 0)
1137                 return;
1138
1139         if (sched_is_scheduled(node)) {
1140                 sched_remove(node);
1141         }
1142
1143         kill_node(node);
1144 }
1145
1146 static void optimize_conv_store(ir_node *node)
1147 {
1148         ir_node *pred;
1149         ir_node *pred_proj;
1150         ir_mode *conv_mode;
1151         ir_mode *store_mode;
1152
1153         if(!is_ia32_Store(node) && !is_ia32_Store8Bit(node))
1154                 return;
1155
1156         assert(n_ia32_Store_val == n_ia32_Store8Bit_val);
1157         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Store_val);
1158         if(is_Proj(pred_proj)) {
1159                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1160         } else {
1161                 pred = pred_proj;
1162         }
1163         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1164                 return;
1165         if(get_ia32_op_type(pred) != ia32_Normal)
1166                 return;
1167
1168         /* the store only stores the lower bits, so we only need the conv
1169          * it it shrinks the mode */
1170         conv_mode  = get_ia32_ls_mode(pred);
1171         store_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1172         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(store_mode))
1173                 return;
1174
1175         set_irn_n(node, n_ia32_Store_val, get_irn_n(pred, n_ia32_Conv_I2I_val));
1176         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1177                 kill_node(pred_proj);
1178                 if(pred != pred_proj)
1179                         kill_node(pred);
1180         }
1181 }
1182
1183 static void optimize_load_conv(ir_node *node)
1184 {
1185         ir_node *pred, *predpred;
1186         ir_mode *load_mode;
1187         ir_mode *conv_mode;
1188
1189         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1190                 return;
1191
1192         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1193         pred = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1194         if(!is_Proj(pred))
1195                 return;
1196
1197         predpred = get_Proj_pred(pred);
1198         if(!is_ia32_Load(predpred))
1199                 return;
1200
1201         /* the load is sign extending the upper bits, so we only need the conv
1202          * if it shrinks the mode */
1203         load_mode = get_ia32_ls_mode(predpred);
1204         conv_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1205         if(get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(load_mode))
1206                 return;
1207
1208         if(get_mode_sign(conv_mode) != get_mode_sign(load_mode)) {
1209                 /* change the load if it has only 1 user */
1210                 if(get_irn_n_edges(pred) == 1) {
1211                         ir_mode *newmode;
1212                         if(get_mode_sign(conv_mode)) {
1213                                 newmode = find_signed_mode(load_mode);
1214                         } else {
1215                                 newmode = find_unsigned_mode(load_mode);
1216                         }
1217                         assert(newmode != NULL);
1218                         set_ia32_ls_mode(predpred, newmode);
1219                 } else {
1220                         /* otherwise we have to keep the conv */
1221                         return;
1222                 }
1223         }
1224
1225         /* kill the conv */
1226         exchange(node, pred);
1227 }
1228
1229 static void optimize_conv_conv(ir_node *node)
1230 {
1231         ir_node *pred_proj, *pred, *result_conv;
1232         ir_mode *pred_mode, *conv_mode;
1233         int      conv_mode_bits;
1234         int      pred_mode_bits;
1235
1236         if (!is_ia32_Conv_I2I(node) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(node))
1237                 return;
1238
1239         assert(n_ia32_Conv_I2I_val == n_ia32_Conv_I2I8Bit_val);
1240         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1241         if(is_Proj(pred_proj))
1242                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1243         else
1244                 pred = pred_proj;
1245
1246         if(!is_ia32_Conv_I2I(pred) && !is_ia32_Conv_I2I8Bit(pred))
1247                 return;
1248
1249         /* we know that after a conv, the upper bits are sign extended
1250          * so we only need the 2nd conv if it shrinks the mode */
1251         conv_mode      = get_ia32_ls_mode(node);
1252         conv_mode_bits = get_mode_size_bits(conv_mode);
1253         pred_mode      = get_ia32_ls_mode(pred);
1254         pred_mode_bits = get_mode_size_bits(pred_mode);
1255
1256         if(conv_mode_bits == pred_mode_bits
1257                         && get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1258                 result_conv = pred_proj;
1259         } else if(conv_mode_bits <= pred_mode_bits) {
1260                 /* if 2nd conv is smaller then first conv, then we can always take the
1261                  * 2nd conv */
1262                 if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 1) {
1263                         result_conv = pred_proj;
1264                         set_ia32_ls_mode(pred, conv_mode);
1265
1266                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1267                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1268                                 set_irn_op(pred, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1269                                 set_ia32_in_req_all(pred, get_ia32_in_req_all(node));
1270                         }
1271                 } else {
1272                         /* we don't want to end up with 2 loads, so we better do nothing */
1273                         if(get_irn_mode(pred) == mode_T) {
1274                                 return;
1275                         }
1276
1277                         result_conv = exact_copy(pred);
1278                         set_ia32_ls_mode(result_conv, conv_mode);
1279
1280                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1281                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1282                                 set_irn_op(result_conv, op_ia32_Conv_I2I8Bit);
1283                                 set_ia32_in_req_all(result_conv, get_ia32_in_req_all(node));
1284                         }
1285                 }
1286         } else {
1287                 /* if both convs have the same sign, then we can take the smaller one */
1288                 if(get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1289                         result_conv = pred_proj;
1290                 } else {
1291                         /* no optimisation possible if smaller conv is sign-extend */
1292                         if(mode_is_signed(pred_mode)) {
1293                                 return;
1294                         }
1295                         /* we can take the smaller conv if it is unsigned */
1296                         result_conv = pred_proj;
1297                 }
1298         }
1299
1300         /* kill the conv */
1301         exchange(node, result_conv);
1302
1303         if(get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1304                 kill_node(pred_proj);
1305                 if(pred != pred_proj)
1306                         kill_node(pred);
1307         }
1308         optimize_conv_conv(result_conv);
1309 }
1310
1311 static void optimize_node(ir_node *node, void *env)
1312 {
1313         (void) env;
1314
1315         optimize_load_conv(node);
1316         optimize_conv_store(node);
1317         optimize_conv_conv(node);
1318 }
1319
1320 /**
1321  * Performs conv and address mode optimization.
1322  */
1323 void ia32_optimize_graph(ia32_code_gen_t *cg)
1324 {
1325         irg_walk_blkwise_graph(cg->irg, NULL, optimize_node, cg);
1326
1327         if (cg->dump)
1328                 be_dump(cg->irg, "-opt", dump_ir_block_graph_sched);
1329 }
1330
1331 void ia32_init_optimize(void)
1332 {
1333         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.optimize");
1334 }