Don't check nunber of Proj's for dead blocks
[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 #include "irextbb.h"
25
26 # ifndef _IRGRAPH_H_
27 # define _IRGRAPH_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 local
72  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
73  *                       allocated arrays can not be represented as data flow
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  *      *proj_args        The proj nodes of the args node.
87  *
88  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
89  *                       so there is this globally reachable node.
90  *
91  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
92  *                       so there is this globally reachable node.
93  *
94  *      Data structures that are private to a graph:
95  *
96  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
97  *
98  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
99  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
100  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
101  *                       Only needed for ir construction.
102  *
103  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
104  *               procedure.  This is needed for ir construction. Name will
105  *               be changed.
106  *
107  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
108  *               for optimizing use in iropt.c.
109  *
110  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
111  *               during ir construction.
112  *
113  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
114  *
115  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
116  */
117
118 /** Global variable holding the current ir graph.
119  *
120  *  This global variable is used by the ir construction
121  *  interface in ircons and by the optimizations.
122  *  Further it is set by all walker functions.
123  */
124 extern ir_graph *current_ir_graph;
125
126 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
127 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
128
129 /** This flag indicate the current view. The behavior of some methods
130  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
131 int get_interprocedural_view(void);
132 void set_interprocedural_view(int state);
133
134 /**
135  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
136  *
137  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
138  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
139  *
140  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
141  *               the procedure parameters.
142  *
143  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
144  * represent a procedure in FIRM.
145  *
146  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
147  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
148  * Further it allocates the following nodes needed for every
149  * procedure:
150  *
151  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
152  *   five results (X, M, P, P, T).
153  * - The end block containing an end node. This block is not matured
154  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
155  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
156  * - The current block, which is empty and also not matured.
157  *
158  * Further it enters the global store into the data structure of the start
159  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
160  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
161  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
162  * graph after calling ir_graph.
163  *
164  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
165  * if no global cse was performed on the graph.
166  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
167  * (and during construction: did actually change something).
168  * Code placement is necessary.
169  *
170  * @see new_pseudo_ir_graph()
171  */
172 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
173
174 /** Frees the passed irgraph.
175  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
176  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
177  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
178  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
179  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
180  * graph, nor the entity standing for this graph.
181  */
182 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
183
184 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
185
186 /**
187  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
188  *
189  *   @param thing     an arbitrary pointer
190  *
191  *   @return
192  *       true if the thing is a ir graph, else false
193  */
194 int      is_ir_graph(const void *thing);
195
196 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
197 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
198 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
199 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
200
201 type    *get_irg_frame_type (ir_graph *irg);
202 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, 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 normal 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 an array of the nodes of the argument pointer. */
252 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
253 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
254 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
255
256 /** Returns the current block of a graph. */
257 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
258 /** Sets the current block of a graph. */
259 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
260
261 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
262 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
263 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
264
265 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
266 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
267 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
268
269 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
270 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
271
272 /** Returns the graph number. */
273 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
274
275 /********************************************************************************/
276 /* States of an ir_graph.                                                       */
277 /********************************************************************************/
278
279 /*
280    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
281    states.  */
282
283 /** The states of an ir graph.
284  *
285  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low.
286  *
287  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
288  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
289  *
290  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All Firm nodes are
291  * allowed.
292  *
293  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
294  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
295  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
296  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
297  *
298  */
299 typedef enum {
300   phase_building,
301   phase_high,
302   phase_low
303 } irg_phase_state;
304
305 /** returns the phase_state of an IR graph. */
306 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
307
308 /** sets the phase state of an IR graph. */
309 void set_irg_phase_low(ir_graph *irg);
310
311 /** state: op_pin_state_pinned
312    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
313    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
314    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
315    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
316    the node.
317    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
318 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
319
320 /** state: outs_state
321  *  Outs are the back edges or def-use edges of ir nodes.
322  *  Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent */
323 typedef enum {
324   outs_none,         /**< Outs are not computed, no memory is allocated. */
325   outs_consistent,   /**< Outs are computed and correct. */
326   outs_inconsistent  /**< Outs have been computed, memory is still allocated,
327                         but the graph has been changed since. */
328 } irg_outs_state;
329 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
330 void           set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
331
332 /** state: dom_state
333  * Signals the state of the dominator information.
334  */
335 typedef enum {
336   dom_none,             /**< dominator 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
341 /** returns the dom_state of an IR graph. */
342 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
343
344 /** sets the dom_state of an IR graph. */
345 void set_irg_dom_inconsistent(ir_graph *irg);
346
347 /** state: loopinfo_state
348  *  Loop information describes the loops within the control and
349  *  data flow of the procedure.
350  */
351 typedef enum {
352   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
353   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
354   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
355   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
356   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
357
358   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
359                                           are used in a switch. */
360
361   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
362   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
363   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
364   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
365
366   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
367   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
368   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
369   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
370
371   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
372   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
373   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
374   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
375
376   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
377   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
378   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
379   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
380 } irg_loopinfo_state;
381
382 /** Return the current loop information state. */
383 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
384
385 /** Sets the current loop information state. */
386 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
387
388 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
389  *  If state is 'none' does not change. */
390 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
391 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
392  *  If state is 'none' does not change.
393  *  Does this for all irgs. */
394 void set_irp_loopinfo_inconsistent(void);
395
396 /** state: callee_information_state
397  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
398  *  computed by an analysis.
399  *
400  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
401  *  information must be computed for the whole program, or not?
402  */
403 typedef enum {
404   irg_callee_info_none,
405   irg_callee_info_consistent,
406   irg_callee_info_inconsistent
407 } irg_callee_info_state;
408
409 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
410 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
411
412 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
413 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
414
415 /** property:
416  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
417  */
418 typedef enum {
419   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
420   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
421   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
422   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
423 } irg_inline_property;
424
425 /** Returns the inline property of a graph. */
426 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
427 /** Sets the inline property of a graph. */
428 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
429
430 /** additional graph flags:
431  *  Tell about special properties of a graph. Some
432  *  of these may be discovered by analyses.
433  */
434 typedef enum {
435   irg_const_function    = 0x00000001, /**< This graph did not access memory and calculates
436                                          its return values solely from its parameters.
437                                          GCC: __attribute__((const)). */
438   irg_pure_function     = 0x00000002, /**< This graph did NOT write to memory and calculates
439                                          its return values solely form its parameters and
440                                          the memory they points to (or global vars).
441                                          GCC: __attribute__((pure)). */
442   irg_noreturn_function = 0x00000004, /**< This graph did not return due to an aborting system
443                                          call.
444                                          GCC: __attribute__((noreturn)). */
445   irg_nothrow_function  = 0x00000008, /**< This graph cannot throw an exception.
446                                          GCC: __attribute__((nothrow)). */
447   irg_naked_function    = 0x00000010, /**< This graph is naked.
448                                          GCC: __attribute__((naked)). */
449   irg_malloc_function   = 0x00000020  /**< This graph returns newly allocate memory.
450                                          GCC: __attribute__((malloc)). */
451 } irg_additional_property;
452
453 /** Returns the mask of the additional graph properties. */
454 unsigned get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
455
456 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
457 void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg, unsigned property_mask);
458
459 /** Sets one additional graph property. */
460 void set_irg_additional_property(ir_graph *irg, irg_additional_property flag);
461
462 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
463 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
464 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
465
466 /** Increments visited flag by one.
467  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
468 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
469 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
470 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
471 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
472  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
473 unsigned long get_max_irg_visited (void);
474 void          set_max_irg_visited (int val);
475 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
476
477 /** Increments block_visited by one.
478  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
479 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
480 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
481 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
482
483 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
484 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
485
486 /** set a description for local value n */
487 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
488
489 /** get the description for local value n */
490 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
491
492 /**
493  * Access custom graph data.
494  * The data must have been registered with
495  * register_additional_graph_data() before.
496  * @param graph The graph to get the data from.
497  * @param type The type of the data you registered.
498  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
499  * @return A pointer of type @p type.
500  */
501 #define get_irg_data(graph,type,off) \
502   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
503
504 /**
505  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
506  * @param data The pointer to the custom data.
507  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
508  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
509  */
510 #define get_irg_data_base(data,off) \
511   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
512
513 /**
514  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
515  * @param size The size of the additional data required.
516  * @return A positive number, if the operation was successful, which
517  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
518  * registration failed.
519  */
520 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
521
522 # endif /* _IRGRAPH_H_ */