354b1949d064873a1befb73e927796dd6507e8a6
[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
21 #include <stddef.h>
22
23 #include "irop.h"
24
25 # ifndef _IRGRAPH_H_
26 # define _IRGRAPH_H_
27 # include "tv.h"
28 # include "entity.h"
29
30 /* to resolve recursion between irnode.h and irgraph.h */
31 #ifndef _IR_NODE_TYPEDEF_
32 #define _IR_NODE_TYPEDEF_
33 typedef struct ir_node ir_node;
34 #endif
35
36 /* to resolve recursion between entity.h and irgraph.h */
37 #ifndef _IR_GRAPH_TYPEDEF_
38 #define _IR_GRAPH_TYPEDEF_
39 typedef struct ir_graph ir_graph;
40 #endif
41
42 /**
43  * @page ir_graph       The struct ir_graph
44  *
45  *      This struct contains all information about a procedure.
46  *      It's allocated directly to memory.
47  *
48  *      The fields of ir_graph:
49  *
50  *      *ent             The entity describing this procedure.
51  *
52  *      The beginning and end of a graph:
53  *
54  *      *start_block     This ir_node is the block that contains the unique
55  *                       start node of the procedure.  With it it contains
56  *                       the Proj's on starts results.
57  *                       Further all Const nodes are placed in the start block.
58  *      *start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
59  *
60  *      *end_block       This ir_node is the block that contains the unique
61  *                       end node of the procedure.  This block contains no
62  *                       further nodes.
63  *      *end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
64  *
65  *      The following nodes are Projs from the start node, held in ir_graph for
66  *      simple access:
67  *
68  *      *frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
69  *                       the procedure as output.  This is the Proj node on the
70  *                       third output of the start node.  This output of the start
71  *                      node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most lokal
72  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
73  *                       allocated arrays can not be represented as dataflow
74  *                       edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
75  *                       frame.
76  *
77  *      *globals         This models a pointer to a space in the memory where
78  *               _all_ global things are held.  Select from this pointer
79  *               with a Sel node the pointer to a global variable /
80  *               procedure / compiler known function... .
81  *
82  *      *args        The ir_node that produces the arguments of the method as
83  *               it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
84  *               the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
85  *
86  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
87  *                       so there is this globally reachable node.
88  *
89  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
90  *                       so there is this globally reachable node.
91  *
92  *      Datastructures that are private to a graph:
93  *
94  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
95  *
96  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
97  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
98  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
99  *                       Only needed for ir construction.
100  *
101  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
102  *               procedure.  This is neede for ir construction. Name will
103  *               be changed.
104  *
105  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
106  *               for optimizing use in iropt.c.
107  *
108  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
109  *               during ir construction.
110  *
111  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
112  *
113  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
114  */
115
116 /** Global variable holding the current ir graph.
117  *
118  *  This global variable is used by the ir construction
119  *  interface in ircons and by the optimizations.
120  *  Further it is set by all walker functions.
121  */
122 extern ir_graph *current_ir_graph;
123
124 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
125 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
126
127 /** This flag indicate the current view. The behaviour of some methods
128  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
129 int get_interprocedural_view(void);
130 void set_interprocedural_view(int state);
131
132 /**
133  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
134  *
135  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
136  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
137  *
138  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
139  *               the procedure parameters.
140  *
141  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
142  * represent a procedure in FIRM.
143  *
144  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
145  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
146  * Further it allocates the following nodes needed for every
147  * procedure:
148  *
149  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
150  *   five results (X, M, P, P, T).
151  * - The end block containing an end node. This block is not matured
152  *   after executing new_ir_graph as predecessors need to be added to it.
153  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
154  * - The current block, which is empty and also not matured.
155  *
156  * Further it enters the global store into the datastructure of the start
157  * block that contanis all valid values in this block (set_store()).  This
158  * datastructure is used to build the Phi nodes and removed after
159  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
160  * graph after calling ir_graph.
161  *
162  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
163  * if no global cse was performed on the graph.
164  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
165  * (and during construction: did actually change something).
166  * Code placement is necessary.
167  *
168  * @see new_pseudo_ir_graph()
169  */
170 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
171
172 /** Frees the passed irgraph.
173  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
174  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
175  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
176  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
177  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
178  * graph, nor the entity standing for this graph.
179  */
180 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
181
182 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
183
184 /**
185  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
186  *
187  *   @param thing     an arbitrary pointer
188  *
189  *   @return
190  *       true if the thing is a ir graph, else false
191  */
192 int      is_ir_graph(const void *thing);
193
194 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
195 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
196 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
197 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
198
199 type    *get_irg_frame_type (const ir_graph *irg);
200 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, type *ftp);
201 /* To test for a frame type. O(#irgs) if ftp is class type.  */
202 int      is_frame_type (const type *ftp);
203
204 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
205 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
206
207 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
208 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
209
210 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
211 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
212
213 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
214 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
215
216 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
217    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
218    the nomal end node. */
219 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
220 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
221
222 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
223 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
224
225
226 /* @@@ oblivious, no more supported. */
227 ir_node *get_irg_cstore (const ir_graph *irg);
228 void     set_irg_cstore (ir_graph *irg, ir_node *node);
229 /* end oblivious */
230
231 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
232 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
233 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
234 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
235
236 /** Returns the node that represents the global pointer. */
237 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
238 /** Sets the node that represents the global pointer. */
239 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
240
241 /** Returns the node that represents the initial memory. */
242 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
243 /** Sets the node that represents the initial memory. */
244 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
245
246 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
247 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
248 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
249 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
250
251 /** Returns the current block of a graph. */
252 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
253 /** Sets the current block of a graph. */
254 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
255
256 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
257 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
258 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
259
260 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
261 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
262 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
263
264 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
265 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
266
267 /** Returns the graph number. */
268 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
269
270 /********************************************************************************/
271 /* States of an ir_graph.                                                       */
272 /********************************************************************************/
273
274 /*
275    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
276    states.  */
277
278 /** The states of an ir graph.
279  *
280  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low.
281  *
282  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
283  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
284  *
285  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All Firm nodes are
286  * allowed.
287  *
288  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
289  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
290  * typetag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
291  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
292  *
293  */
294 typedef enum {
295   phase_building,
296   phase_high,
297   phase_low
298 } irg_phase_state;
299
300 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
301 void set_irg_phase_low(ir_graph *irg);
302
303 /** state: op_pin_state_pinned
304    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
305    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
306    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
307    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
308    the node.
309    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
310 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
311
312 /** state: outs_state
313    Outs are the back edges or def-use edges.
314    Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent
315    outs_none: outs are not computed, no memory is allocated.
316    outs_consistent:  outs are computed and correct,
317    outs_inconsistent: outs have been computed, memory is still allocated,
318    but the graph has been changed since. */
319 typedef enum {
320   outs_none,
321   outs_consistent,
322   outs_inconsistent
323 } irg_outs_state;
324 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
325 void set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
326
327 /** state: dom_state
328    Signals the state of the dominator infomation.
329    Values:  dom_none, dom_consistent, dom_inconsistent
330    dom_none: doms are not computed, no memory is allocated.  The access routines
331    may not be used.
332    dom_consistent:  dominator information is computed and correct,
333    dom_inconsistent: dominator information is computed, memory is still allocated,
334    but the graph has been changed since. Using the access routines is possible,
335    obtained information may be incorrect. */
336 typedef enum {
337   dom_none,             /**< doms are not computed, no memory is allocated */
338   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
339   dom_inconsistent      /**<  dominator information is computed but the graph has been changed since */
340 } irg_dom_state;
341 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
342 void set_irg_dom_inconsistent(ir_graph *irg);
343
344 /** state: loopinfo_state
345    Loop information describes the loops within the control and
346    data flow of the procedure.  */
347 typedef enum {
348   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
349   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
350   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
351   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
352   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
353
354   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
355                                           are used in a switch. */
356
357   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
358   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_valid,
359   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
360   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
361
362   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
363   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
364   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
365   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
366
367   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
368   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
369   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
370   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
371
372   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
373   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
374   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
375   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
376 } irg_loopinfo_state;
377
378 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
379 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
380 /** Sets the loopinformation state to the appropriate inconsistent state.
381    If state is 'none' does not change. */
382 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
383
384 /** state: callee_information_state
385  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
386  *  computed by an analysis.
387  *
388  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
389  *  information must be computed for the whole program, or not?
390  */
391 typedef enum {
392   irg_callee_info_none,
393   irg_callee_info_consistent,
394   irg_callee_info_inconsistent
395 } irg_callee_info_state;
396 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
397 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
398
399 /** property:
400  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
401  */
402 typedef enum {
403   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
404   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
405   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
406   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
407 } irg_inline_property;
408
409 /** Returns the inline property of a graph. */
410 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
411 /** Sets the inline property of a graph. */
412 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
413
414 /** A void * field to link arbritary information to the node. */
415 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
416 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
417
418 /* increments visited by one */
419 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
420 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
421 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
422 unsigned long get_max_irg_visited (void);
423 void          set_max_irg_visited (int val);
424 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
425
426 /* increments block_visited by one */
427 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
428 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
429 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
430
431 /** put the proj's into the same block as its predecessors */
432 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
433
434 /**
435  * Access custom graph data.
436  * The data must have been registered with
437  * register_additional_graph_data() before.
438  * @param graph The graph to get the data from.
439  * @param type The type of the data you registered.
440  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
441  * @return A pointer of type @p type.
442  */
443 #define get_irg_data(graph,type,off) \
444   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
445
446 /**
447  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
448  * @param data The pointer to the custom data.
449  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
450  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
451  */
452 #define get_irg_data_base(data,off) \
453   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
454
455 /**
456  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
457  * @param size The size of the additional data required.
458  * @return A positive number, if the opration was successful, which
459  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
460  * registration failed.
461  */
462 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
463
464 # endif /* _IRGRAPH_H_ */