doxygen docu updated
[libfirm] / ir / ir / irgraph.h
1 /*
2  * Project:     libFIRM
3  * File name:   ir/ir/irgraph.c
4  * Purpose:     Entry point to the representation of procedure code.
5  * Author:      Martin Trapp, Christian Schaefer
6  * Modified by: Goetz Lindenmaier
7  * Created:
8  * CVS-ID:      $Id$
9  * Copyright:   (c) 1998-2003 Universität Karlsruhe
10  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
11  */
12
13 /**
14  * @file irgraph.h
15  *
16  * ir graph construction.
17  *
18  * @author Martin Trapp, Christian Schaefer
19  */
20 #ifndef _FIRM_IR_IRGRAPH_H_
21 #define _FIRM_IR_IRGRAPH_H_
22
23 #include <stddef.h>
24
25 #include "firm_types.h"
26 #include "irop.h"
27 #include "irextbb.h"
28 #include "type.h"
29
30 /**
31  * @page ir_graph   The struct ir_graph
32  *
33  *      This struct contains all information about a procedure.
34  *      It's allocated directly to memory.
35  *
36  *      The fields of ir_graph:
37  *
38  *      *ent             The entity describing this procedure.
39  *
40  *      The beginning and end of a graph:
41  *
42  *      *start_block     This ir_node is the block that contains the unique
43  *                       start node of the procedure.  With it it contains
44  *                       the Proj's on starts results.
45  *                       Further all Const nodes are placed in the start block.
46  *      *start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
47  *
48  *      *end_block       This ir_node is the block that contains the unique
49  *                       end node of the procedure.  This block contains no
50  *                       further nodes.
51  *      *end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
52  *
53  *      The following nodes are Projs from the start node, held in ir_graph for
54  *      simple access:
55  *
56  *      *frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
57  *                       the procedure as output.  This is the Proj node on the
58  *                       third output of the start node.  This output of the start
59  *                       node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
60  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
61  *                       allocated arrays can not be represented as data flow
62  *                       edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
63  *                       frame.
64  *
65  *      *globals         This models a pointer to a space in the memory where
66  *                       _all_ global things are held.  Select from this pointer
67  *                       with a Sel node the pointer to a global variable /
68  *                       procedure / compiler known function... .
69  *
70  *      *tls             This models a pointer to a space in the memory where
71  *                       thread local things are held.  Select from this pointer
72  *                       with a Sel node the pointer to a thread local variable.
73  *
74  *      *args            The ir_node that produces the arguments of the method as
75  *                       it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
76  *                       the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
77  *
78  *      *proj_args       The proj nodes of the args node.
79  *
80  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
81  *                       so there is this globally reachable node.
82  *
83  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
84  *                       so there is this globally reachable node.
85  *
86  *      Data structures that are private to a graph:
87  *
88  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
89  *
90  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
91  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
92  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
93  *                       Only needed for ir construction.
94  *
95  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
96  *                       procedure.  This is needed for ir construction. Name will
97  *                       be changed.
98  *
99  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
100  *                       for optimizing use in iropt.c.
101  *
102  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
103  *                       during ir construction.
104  *
105  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
106  *
107  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
108  */
109
110 /** Global variable holding the current ir graph.
111  *
112  *  This global variable is used by the ir construction
113  *  interface in ircons and by the optimizations.
114  *  Further it is set by all walker functions.
115  */
116 extern ir_graph *current_ir_graph;
117
118 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
119 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
120
121 /** This flag indicate the current view. The behavior of some methods
122  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
123 int get_interprocedural_view(void);
124 void set_interprocedural_view(int state);
125
126 /**
127  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
128  *
129  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
130  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
131  *
132  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
133  *               the procedure parameters.
134  *
135  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
136  * represent a procedure in FIRM.
137  *
138  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
139  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
140  * Further it allocates the following nodes needed for every
141  * procedure:
142  *
143  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
144  *   seven results (X, M, P, P, P, T, P).
145  * - The end block containing an end node. This block is not matured
146  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
147  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
148  * - The current block, which is empty and also not matured.
149  *
150  * Further it enters the global store into the data structure of the start
151  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
152  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
153  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
154  * graph after calling ir_graph.
155  *
156  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
157  * if no global cse was performed on the graph.
158  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
159  * (and during construction: did actually change something).
160  * Code placement is necessary.
161  *
162  * @see new_pseudo_ir_graph()
163  */
164 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
165
166 /** Frees the passed irgraph.
167  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
168  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
169  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
170  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
171  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
172  * graph, nor the entity standing for this graph.
173  */
174 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
175
176 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
177
178 /**
179  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
180  *
181  *   @param thing     an arbitrary pointer
182  *
183  *   @return
184  *       true if the thing is a ir graph, else false
185  */
186 int      is_ir_graph(const void *thing);
187
188 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
189 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
190 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
191 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
192
193 ir_type *get_irg_frame_type (ir_graph *irg);
194 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, ir_type *ftp);
195
196 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
197 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
198
199 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
200 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
201
202 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
203 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
204
205 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
206 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
207
208 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
209    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
210    the normal end node. */
211 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
212 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
213
214 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
215 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
216
217 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
218 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
219 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
220 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
221
222 /** Returns the node that represents the global pointer. */
223 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
224 /** Sets the node that represents the global pointer. */
225 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
226
227 /** Returns the node that represents the tls pointer. */
228 ir_node *get_irg_tls (const ir_graph *irg);
229 /** Sets the node that represents the tls pointer. */
230 void     set_irg_tls (ir_graph *irg, ir_node *node);
231
232 /** Returns the node that represents the initial memory. */
233 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
234 /** Sets the node that represents the initial memory. */
235 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
236
237 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
238 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
239 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
240 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
241
242 /** Returns the node that represents the value parameter base pointer. */
243 ir_node *get_irg_value_param_base (const ir_graph *irg);
244 /** Sets the node that represents the value parameter base pointer. */
245 void     set_irg_value_param_base (ir_graph *irg, ir_node *node);
246
247 /** Returns an array of the nodes of the argument pointer. */
248 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
249 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
250 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
251
252 /** Returns the current block of a graph. */
253 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
254 /** Sets the current block of a graph. */
255 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
256
257 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
258 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
259 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
260
261 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
262 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
263 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
264
265 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
266 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
267
268 /** Returns the graph number. */
269 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
270
271 /********************************************************************************/
272 /* States of an ir_graph.                                                       */
273 /********************************************************************************/
274
275 /*
276    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
277    states.  */
278
279 /** The states of an ir graph.
280  *
281  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
282  *
283  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
284  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
285  *
286  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All stadard Firm nodes are
287  * allowed.
288  *
289  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
290  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
291  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
292  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
293  *
294  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
295  * (and probally most standard Firm are removed).
296  */
297 typedef enum {
298   phase_building,
299   phase_high,
300   phase_low,
301         phase_backend
302 } irg_phase_state;
303
304 /** returns the phase_state of an IR graph. */
305 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
306
307 /** sets the phase state of an IR graph. */
308 void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
309
310 #define set_irg_phase_low(irg)  set_irg_phase_state(irg, phase_low)
311
312 /** state: op_pin_state_pinned
313    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
314    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
315    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
316    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
317    the node.
318    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
319 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
320
321 /** state: outs_state
322  *  Outs are the back edges or def-use edges of ir nodes.
323  *  Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent */
324 typedef enum {
325   outs_none,         /**< Outs are not computed, no memory is allocated. */
326   outs_consistent,   /**< Outs are computed and correct. */
327   outs_inconsistent  /**< Outs have been computed, memory is still allocated,
328                         but the graph has been changed since. */
329 } irg_outs_state;
330 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
331 void           set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
332
333 /** state:  extended basic block state. */
334 typedef enum {
335   extblk_none    = 0,  /**< No extended basic block information is constructed. Default. */
336   extblk_valid   = 1,  /**< Extended basic block information is valid. */
337   extblk_invalid = 2   /**< Extended basic block information is constructed but invalid. */
338 } irg_extblk_state;
339 irg_extblk_state get_irg_extblk_state(const ir_graph *irg);
340 void             set_irg_extblk_inconsistent(ir_graph *irg);
341
342 /** state: dom_state
343  * Signals the state of the dominator / post dominator information.
344  */
345 typedef enum {
346   dom_none,             /**< dominator are not computed, no memory is allocated */
347   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
348   dom_inconsistent      /**< dominator information is computed but the graph has been changed since */
349 } irg_dom_state;
350
351 /** returns the dominator state of an IR graph. */
352 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
353
354 /** returns the post dominator state of an IR graph. */
355 irg_dom_state get_irg_postdom_state(const ir_graph *irg);
356
357 /** sets the dominator and post dominator state of an IR graph to inconsistent. */
358 void set_irg_doms_inconsistent(ir_graph *irg);
359
360 /** state: loopinfo_state
361  *  Loop information describes the loops within the control and
362  *  data flow of the procedure.
363  */
364 typedef enum {
365   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
366   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
367   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
368   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
369   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
370
371   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
372                                           are used in a switch. */
373
374   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
375   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
376   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
377   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
378
379   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
380   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
381   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
382   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
383
384   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
385   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
386   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
387   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
388
389   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
390   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
391   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
392   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
393 } irg_loopinfo_state;
394
395 /** Return the current loop information state. */
396 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
397
398 /** Sets the current loop information state. */
399 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
400
401 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
402  *  If state is 'none' does not change. */
403 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
404 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
405  *  If state is 'none' does not change.
406  *  Does this for all irgs. */
407 void set_irp_loopinfo_inconsistent(void);
408
409 /** state: callee_information_state
410  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
411  *  computed by an analysis.
412  *
413  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
414  *  information must be computed for the whole program, or not?
415  */
416 typedef enum {
417   irg_callee_info_none,
418   irg_callee_info_consistent,
419   irg_callee_info_inconsistent
420 } irg_callee_info_state;
421
422 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
423 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
424
425 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
426 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
427
428 /** property:
429  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
430  */
431 typedef enum {
432   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
433   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
434   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
435   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
436 } irg_inline_property;
437
438 /** Returns the inline property of a graph. */
439 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
440 /** Sets the inline property of a graph. */
441 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
442
443 /**
444  * Returns the mask of the additional graph properties.
445  * The properties are automatically inherited from the method type
446  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
447  * set_irg_additional_property().
448  */
449 unsigned get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
450
451 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
452 void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg, unsigned property_mask);
453
454 /** Sets one additional graph property. */
455 void set_irg_additional_property(ir_graph *irg, mtp_additional_property flag);
456
457 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
458 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
459 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
460
461 /** Increments visited flag by one.
462  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
463 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
464 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
465 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
466 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
467  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
468 unsigned long get_max_irg_visited (void);
469 void          set_max_irg_visited (int val);
470 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
471
472 /** Increments block_visited by one.
473  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
474 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
475 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
476 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
477
478 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
479 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
480
481 /** set a description for local value n */
482 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
483
484 /** get the description for local value n */
485 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
486
487 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
488  * after every irg_walk_graph().
489  */
490 unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
491
492 /** Returns the last irn index for this graph. */
493 unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
494
495 /**
496  * Access custom graph data.
497  * The data must have been registered with
498  * register_additional_graph_data() before.
499  * @param graph The graph to get the data from.
500  * @param type The type of the data you registered.
501  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
502  * @return A pointer of type @p type.
503  */
504 #define get_irg_data(graph,type,off) \
505   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
506
507 /**
508  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
509  * @param data The pointer to the custom data.
510  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
511  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
512  */
513 #define get_irg_data_base(data,off) \
514   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
515
516 /**
517  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
518  * @param size The size of the additional data required.
519  * @return A positive number, if the operation was successful, which
520  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
521  * registration failed.
522  */
523 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
524
525 #endif /* _FIRM_IR_IRGRAPH_H_ */