46379bc7df34ee4857dea58d73dbaa40aa1f3910
[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
22 #include "irop.h"
23
24 # ifndef _IRGRAPH_H_
25 # define _IRGRAPH_H_
26 # include "tv.h"
27 # include "entity.h"
28
29 /* to resolve recursion between irnode.h and irgraph.h */
30 #ifndef _IR_NODE_TYPEDEF_
31 #define _IR_NODE_TYPEDEF_
32 typedef struct ir_node ir_node;
33 #endif
34
35 /* to resolve recursion between entity.h and irgraph.h */
36 #ifndef _IR_GRAPH_TYPEDEF_
37 #define _IR_GRAPH_TYPEDEF_
38 typedef struct ir_graph ir_graph;
39 #endif
40
41 /**
42  * @page ir_graph       The struct ir_graph
43  *
44  *      This struct contains all information about a procedure.
45  *      It's allocated directly to memory.
46  *
47  *      The fields of ir_graph:
48  *
49  *      *ent             The entity describing this procedure.
50  *
51  *      The beginning and end of a graph:
52  *
53  *      *start_block     This ir_node is the block that contains the unique
54  *                       start node of the procedure.  With it it contains
55  *                       the Proj's on starts results.
56  *                       Further all Const nodes are placed in the start block.
57  *      *start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
58  *
59  *      *end_block       This ir_node is the block that contains the unique
60  *                       end node of the procedure.  This block contains no
61  *                       further nodes.
62  *      *end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
63  *
64  *      The following nodes are Projs from the start node, held in ir_graph for
65  *      simple access:
66  *
67  *      *frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
68  *                       the procedure as output.  This is the Proj node on the
69  *                       third output of the start node.  This output of the start
70  *                      node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most lokal
71  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
72  *                       allocated arrays can not be represented as dataflow
73  *                       edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
74  *                       frame.
75  *
76  *      *globals         This models a pointer to a space in the memory where
77  *               _all_ global things are held.  Select from this pointer
78  *               with a Sel node the pointer to a global variable /
79  *               procedure / compiler known function... .
80  *
81  *      *args        The ir_node that produces the arguments of the method as
82  *               it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
83  *               the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
84  *
85  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
86  *                       so there is this globally reachable node.
87  *
88  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
89  *                       so there is this globally reachable node.
90  *
91  *      Datastructures that are private to a graph:
92  *
93  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
94  *
95  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
96  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
97  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
98  *                       Only needed for ir construction.
99  *
100  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
101  *               procedure.  This is neede for ir construction. Name will
102  *               be changed.
103  *
104  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
105  *               for optimizing use in iropt.c.
106  *
107  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
108  *               during ir construction.
109  *
110  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
111  *
112  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
113  */
114
115 /** Global variable holding the current ir graph.
116  *
117  *  This global variable is used by the ir construction
118  *  interface in ircons and by the optimizations.
119  *  Further it is set by all walker functions.
120  */
121 extern ir_graph *current_ir_graph;
122
123 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
124 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
125
126 /** This flag indicate the current view. The behaviour of some methods
127  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
128 int get_interprocedural_view(void);
129 void set_interprocedural_view(int state);
130
131 /**
132  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
133  *
134  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
135  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
136  *
137  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
138  *               the procedure parameters.
139  *
140  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
141  * represent a procedure in FIRM.
142  *
143  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
144  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
145  * Further it allocates the following nodes needed for every
146  * procedure:
147  *
148  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
149  *   five results (X, M, P, P, T).
150  * - The end block containing an end node. This block is not matured
151  *   after executing new_ir_graph as predecessors need to be added to it.
152  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
153  * - The current block, which is empty and also not matured.
154  *
155  * Further it enters the global store into the datastructure of the start
156  * block that contanis all valid values in this block (set_store()).  This
157  * datastructure is used to build the Phi nodes and removed after
158  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
159  * graph after calling ir_graph.
160  *
161  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
162  * if no global cse was performed on the graph.
163  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
164  * (and during construction: did actually change something).
165  * Code placement is necessary.
166  *
167  * @see new_pseudo_ir_graph()
168  */
169 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
170
171 /** Frees the passed irgraph.
172  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
173  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
174  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
175  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
176  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
177  * graph, nor the entity standing for this graph.
178  */
179 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
180
181 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
182
183 /**
184  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
185  *
186  *   @param thing     an arbitrary pointer
187  *
188  *   @return
189  *       true if the thing is a ir graph, else false
190  */
191 int      is_ir_graph(const void *thing);
192
193 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
194 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
195 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
196 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
197
198 type    *get_irg_frame_type (const ir_graph *irg);
199 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, type *ftp);
200 /* To test for a frame type. O(#irgs) if ftp is class type.  */
201 int      is_frame_type (const type *ftp);
202
203 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
204 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
205
206 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
207 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
208
209 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
210 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
211
212 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
213 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
214
215 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
216    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
217    the nomal end node. */
218 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
219 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
220
221 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
222 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
223
224
225 /* @@@ oblivious, no more supported. */
226 ir_node *get_irg_cstore (const ir_graph *irg);
227 void     set_irg_cstore (ir_graph *irg, ir_node *node);
228 /* end oblivious */
229
230 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
231 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
232 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
233 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
234
235 /** Returns the node that represents the global pointer. */
236 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
237 /** Sets the node that represents the global pointer. */
238 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
239
240 /** Returns the node that represents the initial memory. */
241 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
242 /** Sets the node that represents the initial memory. */
243 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
244
245 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
246 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
247 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
248 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
249
250 /** Returns the current block of a graph. */
251 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
252 /** Sets the current block of a graph. */
253 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
254
255 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
256 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
257 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
258
259 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
260 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
261 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
262
263 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
264 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
265
266 /** Returns the graph number. */
267 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
268
269 /********************************************************************************/
270 /* States of an ir_graph.                                                       */
271 /********************************************************************************/
272
273 /*
274    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
275    states.  */
276
277 /** The states of an ir graph.
278  *
279  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low.
280  *
281  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
282  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
283  *
284  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All Firm nodes are
285  * allowed.
286  *
287  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
288  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
289  * typetag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
290  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
291  *
292  */
293 typedef enum {
294   phase_building,
295   phase_high,
296   phase_low
297 } irg_phase_state;
298
299 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
300 void set_irg_phase_low(ir_graph *irg);
301
302 /** state: op_pin_state_pinned
303    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
304    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
305    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
306    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
307    the node.
308    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
309 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
310
311 /** state: outs_state
312    Outs are the back edges or def-use edges.
313    Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent
314    outs_none: outs are not computed, no memory is allocated.
315    outs_consistent:  outs are computed and correct,
316    outs_inconsistent: outs have been computed, memory is still allocated,
317    but the graph has been changed since. */
318 typedef enum {
319   outs_none,
320   outs_consistent,
321   outs_inconsistent
322 } irg_outs_state;
323 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
324 void set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
325
326 /** state: dom_state
327    Signals the state of the dominator infomation.
328    Values:  dom_none, dom_consistent, dom_inconsistent
329    dom_none: doms are not computed, no memory is allocated.  The access routines
330    may not be used.
331    dom_consistent:  dominator information is computed and correct,
332    dom_inconsistent: dominator information is computed, memory is still allocated,
333    but the graph has been changed since. Using the access routines is possible,
334    obtained information may be incorrect. */
335 typedef enum {
336   dom_none,             /**< doms are not computed, no memory is allocated */
337   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
338   dom_inconsistent      /**<  dominator information is computed but the graph has been changed since */
339 } irg_dom_state;
340 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
341 void set_irg_dom_inconsistent(ir_graph *irg);
342
343 /** state: loopinfo_state
344    Loop information describes the loops within the control and
345    data flow of the procedure.  */
346 typedef enum {
347   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
348   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
349   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
350   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
351   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
352
353   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
354                                           are used in a switch. */
355
356   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
357   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_valid,
358   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
359   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
360
361   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
362   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
363   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
364   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
365
366   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
367   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
368   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
369   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
370
371   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
372   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
373   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
374   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
375 } irg_loopinfo_state;
376
377 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
378 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
379 /** Sets the loopinformation state to the appropriate inconsistent state.
380    If state is 'none' does not change. */
381 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
382
383 /** state: callee_information_state
384  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
385  *  computed by an analysis.
386  *
387  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
388  *  information must be computed for the whole program, or not?
389  */
390 typedef enum {
391   irg_callee_info_none,
392   irg_callee_info_consistent,
393   irg_callee_info_inconsistent
394 } irg_callee_info_state;
395 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
396 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
397
398 /** property:
399  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
400  */
401 typedef enum {
402   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
403   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
404   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
405   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
406 } irg_inline_property;
407
408 /** Returns the inline property of a graph. */
409 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
410 /** Sets the inline property of a graph. */
411 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
412
413 /** A void * field to link arbritary information to the node. */
414 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
415 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
416
417 /* increments visited by one */
418 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
419 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
420 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
421 unsigned long get_max_irg_visited (void);
422 void          set_max_irg_visited (int val);
423 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
424
425 /* increments block_visited by one */
426 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
427 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
428 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
429
430 /** put the proj's into the same block as its predecessors */
431 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
432
433 # endif /* _IRGRAPH_H_ */