besched: Use sched_foreach_{after,reverse_before}().
[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  *stores[MAXPUSH_OPTIMIZE];
367         ir_node  *block;
368         ir_graph *irg;
369         ir_node  *curr_sp;
370         ir_mode  *spmode;
371         ir_node  *first_push = NULL;
372
373         memset(stores, 0, sizeof(stores));
374
375         int inc_ofs = be_get_IncSP_offset(irn);
376         if (inc_ofs < 4)
377                 return;
378
379         /*
380          * We first walk the schedule after the IncSP node as long as we find
381          * suitable Stores that could be transformed to a Push.
382          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
383          * attached to the node
384          */
385         maxslot = -1;
386         sched_foreach_after(irn, node) {
387                 ir_node *mem;
388                 int offset;
389                 int storeslot;
390
391                 /* it has to be a Store */
392                 if (!is_ia32_Store(node))
393                         break;
394
395                 /* it has to use our sp value */
396                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != irn)
397                         continue;
398                 /* Store has to be attached to NoMem */
399                 mem = get_irn_n(node, n_ia32_mem);
400                 if (!is_NoMem(mem))
401                         continue;
402
403                 /* unfortunately we can't support the full AMs possible for push at the
404                  * moment. TODO: fix this */
405                 if (!is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
406                         break;
407
408                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
409                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
410                 assert(offset >= 0);
411
412                 /* storing at half-slots is bad */
413                 if ((offset & 3) != 0)
414                         break;
415
416                 if (inc_ofs - 4 < offset || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
417                         continue;
418                 storeslot = offset >> 2;
419
420                 /* storing into the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
421                 if (stores[storeslot] != NULL)
422                         break;
423
424                 stores[storeslot] = node;
425                 if (storeslot > maxslot)
426                         maxslot = storeslot;
427         }
428
429         curr_sp = irn;
430
431         for (i = -1; i < maxslot; ++i) {
432                 if (stores[i + 1] == NULL)
433                         break;
434         }
435
436         /* walk through the Stores and create Pushs for them */
437         block  = get_nodes_block(irn);
438         spmode = get_irn_mode(irn);
439         irg    = get_irn_irg(irn);
440         for (; i >= 0; --i) {
441                 const arch_register_t *spreg;
442                 ir_node *push;
443                 ir_node *val, *mem, *mem_proj;
444                 ir_node *store = stores[i];
445                 ir_node *noreg = ia32_new_NoReg_gp(irg);
446
447                 val = get_irn_n(store, n_ia32_unary_op);
448                 mem = get_irn_n(store, n_ia32_mem);
449                 spreg = arch_get_irn_register(curr_sp);
450
451                 push = new_bd_ia32_Push(get_irn_dbg_info(store), block, noreg, noreg,
452                                         mem, val, curr_sp);
453                 copy_mark(store, push);
454
455                 if (first_push == NULL)
456                         first_push = push;
457
458                 sched_add_after(skip_Proj(curr_sp), push);
459
460                 /* create stackpointer Proj */
461                 curr_sp = new_r_Proj(push, spmode, pn_ia32_Push_stack);
462                 arch_set_irn_register(curr_sp, spreg);
463
464                 /* create memory Proj */
465                 mem_proj = new_r_Proj(push, mode_M, pn_ia32_Push_M);
466
467                 /* rewire Store Projs */
468                 foreach_out_edge_safe(store, edge) {
469                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
470                         if (!is_Proj(proj))
471                                 continue;
472                         switch (get_Proj_proj(proj)) {
473                         case pn_ia32_Store_M:
474                                 exchange(proj, mem_proj);
475                                 break;
476                         default:
477                                 panic("unexpected Proj on Store->IncSp");
478                         }
479                 }
480
481                 /* use the memproj now */
482                 be_peephole_exchange(store, push);
483
484                 inc_ofs -= 4;
485         }
486
487         foreach_out_edge_safe(irn, edge) {
488                 ir_node *const src = get_edge_src_irn(edge);
489                 int      const pos = get_edge_src_pos(edge);
490
491                 if (src == first_push)
492                         continue;
493
494                 set_irn_n(src, pos, curr_sp);
495         }
496
497         be_set_IncSP_offset(irn, inc_ofs);
498 }
499
500 /**
501  * Return true if a mode can be stored in the GP register set
502  */
503 static inline int mode_needs_gp_reg(ir_mode *mode)
504 {
505         if (mode == ia32_mode_fpcw)
506                 return 0;
507         if (get_mode_size_bits(mode) > 32)
508                 return 0;
509         return mode_is_int(mode) || mode_is_reference(mode) || mode == mode_b;
510 }
511
512 /**
513  * Tries to create Pops from Load, IncSP combinations.
514  * The Loads are replaced by Pops, the IncSP is modified
515  * (possibly into IncSP 0, but not removed).
516  */
517 static void peephole_Load_IncSP_to_pop(ir_node *irn)
518 {
519         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
520         int      i, maxslot, ofs;
521         ir_node  *loads[MAXPUSH_OPTIMIZE];
522         unsigned regmask = 0;
523         unsigned copymask = ~0;
524
525         memset(loads, 0, sizeof(loads));
526
527         int inc_ofs = -be_get_IncSP_offset(irn);
528         if (inc_ofs < 4)
529                 return;
530
531         /*
532          * We first walk the schedule before the IncSP node as long as we find
533          * suitable Loads that could be transformed to a Pop.
534          * We save them into the stores array which is sorted by the frame offset/4
535          * attached to the node
536          */
537         maxslot = -1;
538         ir_node *pred_sp = be_get_IncSP_pred(irn);
539         sched_foreach_reverse_before(irn, node) {
540                 int offset;
541                 int loadslot;
542                 const arch_register_t *sreg, *dreg;
543
544                 /* it has to be a Load */
545                 if (!is_ia32_Load(node)) {
546                         if (be_is_Copy(node)) {
547                                 if (!mode_needs_gp_reg(get_irn_mode(node))) {
548                                         /* not a GP copy, ignore */
549                                         continue;
550                                 }
551                                 dreg = arch_get_irn_register(node);
552                                 sreg = arch_get_irn_register(be_get_Copy_op(node));
553                                 if (regmask & copymask & (1 << sreg->index)) {
554                                         break;
555                                 }
556                                 if (regmask & copymask & (1 << dreg->index)) {
557                                         break;
558                                 }
559                                 /* we CAN skip Copies if neither the destination nor the source
560                                  * is not in our regmask, ie none of our future Pop will overwrite it */
561                                 regmask |= (1 << dreg->index) | (1 << sreg->index);
562                                 copymask &= ~((1 << dreg->index) | (1 << sreg->index));
563                                 continue;
564                         }
565                         break;
566                 }
567
568                 /* we can handle only GP loads */
569                 if (!mode_needs_gp_reg(get_ia32_ls_mode(node)))
570                         continue;
571
572                 /* it has to use our predecessor sp value */
573                 if (get_irn_n(node, n_ia32_base) != pred_sp) {
574                         /* it would be ok if this load does not use a Pop result,
575                          * but we do not check this */
576                         break;
577                 }
578
579                 /* should have NO index */
580                 if (!is_ia32_NoReg_GP(get_irn_n(node, n_ia32_index)))
581                         break;
582
583                 offset = get_ia32_am_offs_int(node);
584                 /* we should NEVER access uninitialized stack BELOW the current SP */
585                 assert(offset >= 0);
586
587                 /* storing at half-slots is bad */
588                 if ((offset & 3) != 0)
589                         break;
590
591                 if (offset < 0 || offset >= MAXPUSH_OPTIMIZE * 4)
592                         continue;
593                 /* ignore those outside the possible windows */
594                 if (offset > inc_ofs - 4)
595                         continue;
596                 loadslot = offset >> 2;
597
598                 /* loading from the same slot twice is bad (and shouldn't happen...) */
599                 if (loads[loadslot] != NULL)
600                         break;
601
602                 dreg = arch_get_irn_register_out(node, pn_ia32_Load_res);
603                 if (regmask & (1 << dreg->index)) {
604                         /* this register is already used */
605                         break;
606                 }
607                 regmask |= 1 << dreg->index;
608
609                 loads[loadslot] = node;
610                 if (loadslot > maxslot)
611                         maxslot = loadslot;
612         }
613
614         if (maxslot < 0)
615                 return;
616
617         /* find the first slot */
618         for (i = maxslot; i >= 0; --i) {
619                 ir_node *load = loads[i];
620
621                 if (load == NULL)
622                         break;
623         }
624
625         ofs = inc_ofs - (maxslot + 1) * 4;
626         inc_ofs = (i+1) * 4;
627
628         /* create a new IncSP if needed */
629         ir_node *const block = get_nodes_block(irn);
630         if (inc_ofs > 0) {
631                 pred_sp = be_new_IncSP(esp, block, pred_sp, -inc_ofs, be_get_IncSP_align(irn));
632                 sched_add_before(irn, pred_sp);
633         }
634
635         /* walk through the Loads and create Pops for them */
636         for (++i; i <= maxslot; ++i) {
637                 ir_node *load = loads[i];
638                 ir_node *mem, *pop;
639                 const arch_register_t *reg;
640
641                 mem = get_irn_n(load, n_ia32_mem);
642                 reg = arch_get_irn_register_out(load, pn_ia32_Load_res);
643
644                 pop = new_bd_ia32_Pop(get_irn_dbg_info(load), block, mem, pred_sp);
645                 arch_set_irn_register_out(pop, pn_ia32_Load_res, reg);
646
647                 copy_mark(load, pop);
648
649                 /* create stackpointer Proj */
650                 pred_sp = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
651                 arch_set_irn_register(pred_sp, esp);
652
653                 sched_add_before(irn, pop);
654
655                 /* rewire now */
656                 foreach_out_edge_safe(load, edge) {
657                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
658
659                         set_Proj_pred(proj, pop);
660                 }
661
662                 /* we can remove the Load now */
663                 sched_remove(load);
664                 kill_node(load);
665         }
666
667         be_set_IncSP_offset(irn, -ofs);
668         be_set_IncSP_pred(irn, pred_sp);
669 }
670
671
672 /**
673  * Find a free GP register if possible, else return NULL.
674  */
675 static const arch_register_t *get_free_gp_reg(ir_graph *irg)
676 {
677         be_irg_t *birg = be_birg_from_irg(irg);
678         int i;
679
680         for (i = 0; i < N_ia32_gp_REGS; ++i) {
681                 const arch_register_t *reg = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_gp].regs[i];
682                 if (!rbitset_is_set(birg->allocatable_regs, reg->global_index))
683                         continue;
684
685                 if (be_peephole_get_value(reg->global_index) == NULL)
686                         return reg;
687         }
688
689         return NULL;
690 }
691
692 /**
693  * Creates a Pop instruction before the given schedule point.
694  *
695  * @param dbgi        debug info
696  * @param block       the block
697  * @param stack       the previous stack value
698  * @param schedpoint  the new node is added before this node
699  * @param reg         the register to pop
700  *
701  * @return the new stack value
702  */
703 static ir_node *create_pop(dbg_info *dbgi, ir_node *block,
704                            ir_node *stack, ir_node *schedpoint,
705                            const arch_register_t *reg)
706 {
707         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
708         ir_graph *irg = get_irn_irg(block);
709         ir_node *pop;
710         ir_node *keep;
711         ir_node *val;
712         ir_node *in[1];
713
714         pop   = new_bd_ia32_Pop(dbgi, block, get_irg_no_mem(irg), stack);
715
716         stack = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_stack);
717         arch_set_irn_register(stack, esp);
718         val   = new_r_Proj(pop, mode_Iu, pn_ia32_Pop_res);
719         arch_set_irn_register(val, reg);
720
721         sched_add_before(schedpoint, pop);
722
723         in[0] = val;
724         keep  = be_new_Keep(block, 1, in);
725         sched_add_before(schedpoint, keep);
726
727         return stack;
728 }
729
730 /**
731  * Optimize an IncSp by replacing it with Push/Pop.
732  */
733 static void peephole_be_IncSP(ir_node *node)
734 {
735         const arch_register_t *esp = &ia32_registers[REG_ESP];
736         const arch_register_t *reg;
737         dbg_info              *dbgi;
738         ir_node               *block;
739         ir_node               *stack;
740         int                    offset;
741
742         /* first optimize incsp->incsp combinations */
743         node = be_peephole_IncSP_IncSP(node);
744
745         /* transform IncSP->Store combinations to Push where possible */
746         peephole_IncSP_Store_to_push(node);
747
748         /* transform Load->IncSP combinations to Pop where possible */
749         peephole_Load_IncSP_to_pop(node);
750
751         if (arch_get_irn_register(node) != esp)
752                 return;
753
754         /* replace IncSP -4 by Pop freereg when possible */
755         offset = be_get_IncSP_offset(node);
756         if ((offset != -8 || ia32_cg_config.use_add_esp_8) &&
757             (offset != -4 || ia32_cg_config.use_add_esp_4) &&
758             (offset != +4 || ia32_cg_config.use_sub_esp_4) &&
759             (offset != +8 || ia32_cg_config.use_sub_esp_8))
760                 return;
761
762         if (offset < 0) {
763                 /* we need a free register for pop */
764                 reg = get_free_gp_reg(get_irn_irg(node));
765                 if (reg == NULL)
766                         return;
767
768                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
769                 block = get_nodes_block(node);
770                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
771
772                 stack = create_pop(dbgi, block, stack, node, reg);
773
774                 if (offset == -8) {
775                         stack = create_pop(dbgi, block, stack, node, reg);
776                 }
777         } else {
778                 dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
779                 block = get_nodes_block(node);
780                 stack = be_get_IncSP_pred(node);
781                 stack = new_bd_ia32_PushEax(dbgi, block, stack);
782                 arch_set_irn_register(stack, esp);
783                 sched_add_before(node, stack);
784
785                 if (offset == +8) {
786                         stack = new_bd_ia32_PushEax(dbgi, block, stack);
787                         arch_set_irn_register(stack, esp);
788                         sched_add_before(node, stack);
789                 }
790         }
791
792         be_peephole_exchange(node, stack);
793 }
794
795 /**
796  * Peephole optimisation for ia32_Const's
797  */
798 static void peephole_ia32_Const(ir_node *node)
799 {
800         const ia32_immediate_attr_t *attr = get_ia32_immediate_attr_const(node);
801         const arch_register_t       *reg;
802         ir_node                     *block;
803         dbg_info                    *dbgi;
804         ir_node                     *xorn;
805
806         /* try to transform a mov 0, reg to xor reg reg */
807         if (attr->offset != 0 || attr->symconst != NULL)
808                 return;
809         if (ia32_cg_config.use_mov_0)
810                 return;
811         /* xor destroys the flags, so no-one must be using them */
812         if (be_peephole_get_value(REG_EFLAGS) != NULL)
813                 return;
814
815         reg = arch_get_irn_register(node);
816         assert(be_peephole_get_reg_value(reg) == NULL);
817
818         /* create xor(produceval, produceval) */
819         block = get_nodes_block(node);
820         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
821         xorn  = new_bd_ia32_Xor0(dbgi, block);
822         arch_set_irn_register(xorn, reg);
823
824         sched_add_before(node, xorn);
825
826         copy_mark(node, xorn);
827         be_peephole_exchange(node, xorn);
828 }
829
830 static inline int is_noreg(const ir_node *node)
831 {
832         return is_ia32_NoReg_GP(node);
833 }
834
835 ir_node *ia32_immediate_from_long(long val)
836 {
837         ir_graph *irg         = current_ir_graph;
838         ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
839         ir_node  *immediate
840                 = new_bd_ia32_Immediate(NULL, start_block, NULL, 0, 0, val);
841         arch_set_irn_register(immediate, &ia32_registers[REG_GP_NOREG]);
842
843         return immediate;
844 }
845
846 static ir_node *create_immediate_from_am(const ir_node *node)
847 {
848         ir_node   *block   = get_nodes_block(node);
849         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
850         int        sc_sign = is_ia32_am_sc_sign(node);
851         const ia32_attr_t *attr = get_ia32_attr_const(node);
852         int        sc_no_pic_adjust = attr->data.am_sc_no_pic_adjust;
853         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
854         ir_node   *res;
855
856         res = new_bd_ia32_Immediate(NULL, block, entity, sc_sign, sc_no_pic_adjust,
857                                     offset);
858         arch_set_irn_register(res, &ia32_registers[REG_GP_NOREG]);
859         return res;
860 }
861
862 static int is_am_one(const ir_node *node)
863 {
864         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
865         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
866
867         return offset == 1 && entity == NULL;
868 }
869
870 static int is_am_minus_one(const ir_node *node)
871 {
872         int        offset  = get_ia32_am_offs_int(node);
873         ir_entity *entity  = get_ia32_am_sc(node);
874
875         return offset == -1 && entity == NULL;
876 }
877
878 /**
879  * Transforms a LEA into an Add or SHL if possible.
880  */
881 static void peephole_ia32_Lea(ir_node *node)
882 {
883         ir_node               *base;
884         ir_node               *index;
885         const arch_register_t *base_reg;
886         const arch_register_t *index_reg;
887         const arch_register_t *out_reg;
888         int                    scale;
889         int                    has_immediates;
890         ir_node               *op1;
891         ir_node               *op2;
892         dbg_info              *dbgi;
893         ir_node               *block;
894         ir_node               *res;
895
896         assert(is_ia32_Lea(node));
897
898         /* we can only do this if it is allowed to clobber the flags */
899         if (be_peephole_get_value(REG_EFLAGS) != NULL)
900                 return;
901
902         base  = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_base);
903         index = get_irn_n(node, n_ia32_Lea_index);
904
905         if (is_noreg(base)) {
906                 base     = NULL;
907                 base_reg = NULL;
908         } else {
909                 base_reg = arch_get_irn_register(base);
910         }
911         if (is_noreg(index)) {
912                 index     = NULL;
913                 index_reg = NULL;
914         } else {
915                 index_reg = arch_get_irn_register(index);
916         }
917
918         if (base == NULL && index == NULL) {
919                 /* we shouldn't construct these in the first place... */
920 #ifdef DEBUG_libfirm
921                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found immediate only lea\n");
922 #endif
923                 return;
924         }
925
926         out_reg = arch_get_irn_register(node);
927         scale   = get_ia32_am_scale(node);
928         assert(!is_ia32_need_stackent(node) || get_ia32_frame_ent(node) != NULL);
929         /* check if we have immediates values (frame entities should already be
930          * expressed in the offsets) */
931         if (get_ia32_am_offs_int(node) != 0 || get_ia32_am_sc(node) != NULL) {
932                 has_immediates = 1;
933         } else {
934                 has_immediates = 0;
935         }
936
937         /* we can transform leas where the out register is the same as either the
938          * base or index register back to an Add or Shl */
939         if (out_reg == base_reg) {
940                 if (index == NULL) {
941 #ifdef DEBUG_libfirm
942                         if (!has_immediates) {
943                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
944                                            "just a copy\n");
945                         }
946 #endif
947                         op1 = base;
948                         goto make_add_immediate;
949                 }
950                 if (scale == 0 && !has_immediates) {
951                         op1 = base;
952                         op2 = index;
953                         goto make_add;
954                 }
955                 /* can't create an add */
956                 return;
957         } else if (out_reg == index_reg) {
958                 if (base == NULL) {
959                         if (has_immediates && scale == 0) {
960                                 op1 = index;
961                                 goto make_add_immediate;
962                         } else if (!has_immediates && scale > 0) {
963                                 op1 = index;
964                                 op2 = ia32_immediate_from_long(scale);
965                                 goto make_shl;
966                         } else if (!has_immediates) {
967 #ifdef DEBUG_libfirm
968                                 ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: found lea which is "
969                                            "just a copy\n");
970 #endif
971                         }
972                 } else if (scale == 0 && !has_immediates) {
973                         op1 = index;
974                         op2 = base;
975                         goto make_add;
976                 }
977                 /* can't create an add */
978                 return;
979         } else {
980                 /* can't create an add */
981                 return;
982         }
983
984 make_add_immediate:
985         if (ia32_cg_config.use_incdec) {
986                 if (is_am_one(node)) {
987                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
988                         block = get_nodes_block(node);
989                         res   = new_bd_ia32_Inc(dbgi, block, op1);
990                         arch_set_irn_register(res, out_reg);
991                         goto exchange;
992                 }
993                 if (is_am_minus_one(node)) {
994                         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
995                         block = get_nodes_block(node);
996                         res   = new_bd_ia32_Dec(dbgi, block, op1);
997                         arch_set_irn_register(res, out_reg);
998                         goto exchange;
999                 }
1000         }
1001         op2 = create_immediate_from_am(node);
1002
1003 make_add:
1004         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1005         block = get_nodes_block(node);
1006         ir_graph *irg   = get_irn_irg(node);
1007         ir_node  *noreg = ia32_new_NoReg_gp(irg);
1008         ir_node  *nomem = get_irg_no_mem(irg);
1009         res   = new_bd_ia32_Add(dbgi, block, noreg, noreg, nomem, op1, op2);
1010         arch_set_irn_register(res, out_reg);
1011         set_ia32_commutative(res);
1012         goto exchange;
1013
1014 make_shl:
1015         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1016         block = get_nodes_block(node);
1017         res   = new_bd_ia32_Shl(dbgi, block, op1, op2);
1018         arch_set_irn_register(res, out_reg);
1019         goto exchange;
1020
1021 exchange:
1022         SET_IA32_ORIG_NODE(res, node);
1023
1024         /* add new ADD/SHL to schedule */
1025         DBG_OPT_LEA2ADD(node, res);
1026
1027         /* exchange the Add and the LEA */
1028         sched_add_before(node, res);
1029         copy_mark(node, res);
1030         be_peephole_exchange(node, res);
1031 }
1032
1033 /**
1034  * Split a Imul mem, imm into a Load mem and Imul reg, imm if possible.
1035  */
1036 static void peephole_ia32_Imul_split(ir_node *imul)
1037 {
1038         const ir_node         *right = get_irn_n(imul, n_ia32_IMul_right);
1039         const arch_register_t *reg;
1040         ir_node               *res;
1041
1042         if (!is_ia32_Immediate(right) || get_ia32_op_type(imul) != ia32_AddrModeS) {
1043                 /* no memory, imm form ignore */
1044                 return;
1045         }
1046         /* we need a free register */
1047         reg = get_free_gp_reg(get_irn_irg(imul));
1048         if (reg == NULL)
1049                 return;
1050
1051         /* fine, we can rebuild it */
1052         res = ia32_turn_back_am(imul);
1053         arch_set_irn_register(res, reg);
1054 }
1055
1056 /**
1057  * Replace xorps r,r and xorpd r,r by pxor r,r
1058  */
1059 static void peephole_ia32_xZero(ir_node *xorn)
1060 {
1061         set_irn_op(xorn, op_ia32_xPzero);
1062 }
1063
1064 /**
1065  * Replace 16bit sign extension from ax to eax by shorter cwtl
1066  */
1067 static void peephole_ia32_Conv_I2I(ir_node *node)
1068 {
1069         const arch_register_t *eax          = &ia32_registers[REG_EAX];
1070         ir_mode               *smaller_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1071         ir_node               *val          = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1072         dbg_info              *dbgi;
1073         ir_node               *block;
1074         ir_node               *cwtl;
1075
1076         if (get_mode_size_bits(smaller_mode) != 16 ||
1077                         !mode_is_signed(smaller_mode)          ||
1078                         eax != arch_get_irn_register(val)      ||
1079                         eax != arch_get_irn_register_out(node, pn_ia32_Conv_I2I_res))
1080                 return;
1081
1082         dbgi  = get_irn_dbg_info(node);
1083         block = get_nodes_block(node);
1084         cwtl  = new_bd_ia32_Cwtl(dbgi, block, val);
1085         arch_set_irn_register(cwtl, eax);
1086         sched_add_before(node, cwtl);
1087         be_peephole_exchange(node, cwtl);
1088 }
1089
1090 /**
1091  * Register a peephole optimisation function.
1092  */
1093 static void register_peephole_optimisation(ir_op *op, peephole_opt_func func)
1094 {
1095         assert(op->ops.generic == NULL);
1096         op->ops.generic = (op_func)func;
1097 }
1098
1099 /* Perform peephole-optimizations. */
1100 void ia32_peephole_optimization(ir_graph *irg)
1101 {
1102         /* we currently do it in 2 passes because:
1103          *    Lea -> Add could be usefull as flag producer for Test later
1104          */
1105
1106         /* pass 1 */
1107         ir_clear_opcodes_generic_func();
1108         register_peephole_optimisation(op_ia32_Cmp,      peephole_ia32_Cmp);
1109         register_peephole_optimisation(op_ia32_Lea,      peephole_ia32_Lea);
1110         if (ia32_cg_config.use_short_sex_eax)
1111                 register_peephole_optimisation(op_ia32_Conv_I2I, peephole_ia32_Conv_I2I);
1112         if (ia32_cg_config.use_pxor)
1113                 register_peephole_optimisation(op_ia32_xZero, peephole_ia32_xZero);
1114         if (! ia32_cg_config.use_imul_mem_imm32)
1115                 register_peephole_optimisation(op_ia32_IMul, peephole_ia32_Imul_split);
1116         be_peephole_opt(irg);
1117
1118         /* pass 2 */
1119         ir_clear_opcodes_generic_func();
1120         register_peephole_optimisation(op_ia32_Const, peephole_ia32_Const);
1121         register_peephole_optimisation(op_be_IncSP,   peephole_be_IncSP);
1122         register_peephole_optimisation(op_ia32_Test,  peephole_ia32_Test);
1123         register_peephole_optimisation(op_be_Return,  peephole_ia32_Return);
1124         be_peephole_opt(irg);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * Removes node from schedule if it is not used anymore. If irn is a mode_T node
1129  * all its Projs are removed as well.
1130  * @param irn  The irn to be removed from schedule
1131  */
1132 static inline void try_kill(ir_node *node)
1133 {
1134         if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
1135                 foreach_out_edge_safe(node, edge) {
1136                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1137                         try_kill(proj);
1138                 }
1139         }
1140
1141         if (get_irn_n_edges(node) != 0)
1142                 return;
1143
1144         if (sched_is_scheduled(node)) {
1145                 sched_remove(node);
1146         }
1147
1148         kill_node(node);
1149 }
1150
1151 static void optimize_conv_store(ir_node *node)
1152 {
1153         ir_node *pred;
1154         ir_node *pred_proj;
1155         ir_mode *conv_mode;
1156         ir_mode *store_mode;
1157
1158         if (!is_ia32_Store(node))
1159                 return;
1160
1161         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Store_val);
1162         if (is_Proj(pred_proj)) {
1163                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1164         } else {
1165                 pred = pred_proj;
1166         }
1167         if (!is_ia32_Conv_I2I(pred))
1168                 return;
1169         if (get_ia32_op_type(pred) != ia32_Normal)
1170                 return;
1171
1172         /* the store only stores the lower bits, so we only need the conv
1173          * it it shrinks the mode */
1174         conv_mode  = get_ia32_ls_mode(pred);
1175         store_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1176         if (get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(store_mode))
1177                 return;
1178
1179         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Store(Conv) (%+F, %+F)\n", node, pred);
1180         set_irn_n(node, n_ia32_Store_val, get_irn_n(pred, n_ia32_Conv_I2I_val));
1181         if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1182                 kill_node(pred_proj);
1183                 if (pred != pred_proj)
1184                         kill_node(pred);
1185         }
1186 }
1187
1188 static void optimize_load_conv(ir_node *node)
1189 {
1190         ir_node *pred, *predpred;
1191         ir_mode *load_mode;
1192         ir_mode *conv_mode;
1193
1194         if (!is_ia32_Conv_I2I(node))
1195                 return;
1196
1197         pred = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1198         if (!is_Proj(pred))
1199                 return;
1200
1201         predpred = get_Proj_pred(pred);
1202         if (!is_ia32_Load(predpred))
1203                 return;
1204
1205         /* the load is sign extending the upper bits, so we only need the conv
1206          * if it shrinks the mode */
1207         load_mode = get_ia32_ls_mode(predpred);
1208         conv_mode = get_ia32_ls_mode(node);
1209         if (get_mode_size_bits(conv_mode) < get_mode_size_bits(load_mode))
1210                 return;
1211
1212         if (get_mode_sign(conv_mode) != get_mode_sign(load_mode)) {
1213                 /* change the load if it has only 1 user */
1214                 if (get_irn_n_edges(pred) == 1) {
1215                         ir_mode *newmode;
1216                         if (get_mode_sign(conv_mode)) {
1217                                 newmode = find_signed_mode(load_mode);
1218                         } else {
1219                                 newmode = find_unsigned_mode(load_mode);
1220                         }
1221                         assert(newmode != NULL);
1222                         set_ia32_ls_mode(predpred, newmode);
1223                 } else {
1224                         /* otherwise we have to keep the conv */
1225                         return;
1226                 }
1227         }
1228
1229         /* kill the conv */
1230         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Conv(Load) (%+F, %+F)\n", node, predpred);
1231         exchange(node, pred);
1232 }
1233
1234 static void optimize_conv_conv(ir_node *node)
1235 {
1236         ir_node *pred_proj, *pred, *result_conv;
1237         ir_mode *pred_mode, *conv_mode;
1238         int      conv_mode_bits;
1239         int      pred_mode_bits;
1240
1241         if (!is_ia32_Conv_I2I(node))
1242                 return;
1243
1244         pred_proj = get_irn_n(node, n_ia32_Conv_I2I_val);
1245         if (is_Proj(pred_proj))
1246                 pred = get_Proj_pred(pred_proj);
1247         else
1248                 pred = pred_proj;
1249
1250         if (!is_ia32_Conv_I2I(pred))
1251                 return;
1252
1253         /* we know that after a conv, the upper bits are sign extended
1254          * so we only need the 2nd conv if it shrinks the mode */
1255         conv_mode      = get_ia32_ls_mode(node);
1256         conv_mode_bits = get_mode_size_bits(conv_mode);
1257         pred_mode      = get_ia32_ls_mode(pred);
1258         pred_mode_bits = get_mode_size_bits(pred_mode);
1259
1260         if (conv_mode_bits == pred_mode_bits
1261                         && get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1262                 result_conv = pred_proj;
1263         } else if (conv_mode_bits <= pred_mode_bits) {
1264                 /* if 2nd conv is smaller then first conv, then we can always take the
1265                  * 2nd conv */
1266                 if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 1) {
1267                         result_conv = pred_proj;
1268                         set_ia32_ls_mode(pred, conv_mode);
1269
1270                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1271                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1272                                 const arch_register_req_t **reqs = arch_get_irn_register_reqs_in(node);
1273                                 set_irn_op(pred, op_ia32_Conv_I2I);
1274                                 arch_set_irn_register_reqs_in(pred, reqs);
1275                         }
1276                 } else {
1277                         /* we don't want to end up with 2 loads, so we better do nothing */
1278                         if (get_irn_mode(pred) == mode_T) {
1279                                 return;
1280                         }
1281
1282                         result_conv = exact_copy(pred);
1283                         set_ia32_ls_mode(result_conv, conv_mode);
1284
1285                         /* Argh:We must change the opcode to 8bit AND copy the register constraints */
1286                         if (get_mode_size_bits(conv_mode) == 8) {
1287                                 const arch_register_req_t **reqs = arch_get_irn_register_reqs_in(node);
1288                                 set_irn_op(result_conv, op_ia32_Conv_I2I);
1289                                 arch_set_irn_register_reqs_in(result_conv, reqs);
1290                         }
1291                 }
1292         } else {
1293                 /* if both convs have the same sign, then we can take the smaller one */
1294                 if (get_mode_sign(conv_mode) == get_mode_sign(pred_mode)) {
1295                         result_conv = pred_proj;
1296                 } else {
1297                         /* no optimisation possible if smaller conv is sign-extend */
1298                         if (mode_is_signed(pred_mode)) {
1299                                 return;
1300                         }
1301                         /* we can take the smaller conv if it is unsigned */
1302                         result_conv = pred_proj;
1303                 }
1304         }
1305
1306         ir_fprintf(stderr, "Optimisation warning: unoptimized ia32 Conv(Conv) (%+F, %+F)\n", node, pred);
1307         /* Some user (like Phis) won't be happy if we change the mode. */
1308         set_irn_mode(result_conv, get_irn_mode(node));
1309
1310         /* kill the conv */
1311         exchange(node, result_conv);
1312
1313         if (get_irn_n_edges(pred_proj) == 0) {
1314                 kill_node(pred_proj);
1315                 if (pred != pred_proj)
1316                         kill_node(pred);
1317         }
1318         optimize_conv_conv(result_conv);
1319 }
1320
1321 static void optimize_node(ir_node *node, void *env)
1322 {
1323         (void) env;
1324
1325         optimize_load_conv(node);
1326         optimize_conv_store(node);
1327         optimize_conv_conv(node);
1328 }
1329
1330 /**
1331  * Performs conv and address mode optimization.
1332  */
1333 void ia32_optimize_graph(ir_graph *irg)
1334 {
1335         irg_walk_blkwise_graph(irg, NULL, optimize_node, NULL);
1336 }
1337
1338 void ia32_init_optimize(void)
1339 {
1340         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.ia32.optimize");
1341 }