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[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 "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  *      *proj_args        The proj nodes off the args node.
86  *
87  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
88  *                       so there is this globally reachable node.
89  *
90  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
91  *                       so there is this globally reachable node.
92  *
93  *      Datastructures that are private to a graph:
94  *
95  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
96  *
97  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
98  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
99  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
100  *                       Only needed for ir construction.
101  *
102  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
103  *               procedure.  This is neede for ir construction. Name will
104  *               be changed.
105  *
106  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
107  *               for optimizing use in iropt.c.
108  *
109  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
110  *               during ir construction.
111  *
112  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
113  *
114  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
115  */
116
117 /** Global variable holding the current ir graph.
118  *
119  *  This global variable is used by the ir construction
120  *  interface in ircons and by the optimizations.
121  *  Further it is set by all walker functions.
122  */
123 extern ir_graph *current_ir_graph;
124
125 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
126 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
127
128 /** This flag indicate the current view. The behaviour of some methods
129  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
130 int get_interprocedural_view(void);
131 void set_interprocedural_view(int state);
132
133 /**
134  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
135  *
136  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
137  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
138  *
139  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
140  *               the procedure parameters.
141  *
142  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
143  * represent a procedure in FIRM.
144  *
145  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
146  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
147  * Further it allocates the following nodes needed for every
148  * procedure:
149  *
150  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
151  *   five results (X, M, P, P, T).
152  * - The end block containing an end node. This block is not matured
153  *   after executing new_ir_graph as predecessors need to be added to it.
154  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
155  * - The current block, which is empty and also not matured.
156  *
157  * Further it enters the global store into the datastructure of the start
158  * block that contanis all valid values in this block (set_store()).  This
159  * datastructure is used to build the Phi nodes and removed after
160  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
161  * graph after calling ir_graph.
162  *
163  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
164  * if no global cse was performed on the graph.
165  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
166  * (and during construction: did actually change something).
167  * Code placement is necessary.
168  *
169  * @see new_pseudo_ir_graph()
170  */
171 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
172
173 /** Frees the passed irgraph.
174  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
175  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
176  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
177  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
178  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
179  * graph, nor the entity standing for this graph.
180  */
181 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
182
183 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
184
185 /**
186  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
187  *
188  *   @param thing     an arbitrary pointer
189  *
190  *   @return
191  *       true if the thing is a ir graph, else false
192  */
193 int      is_ir_graph(const void *thing);
194
195 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
196 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
197 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
198 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
199
200 type    *get_irg_frame_type (const ir_graph *irg);
201 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, type *ftp);
202 /* To test for a frame type. O(#irgs) if ftp is class type.  */
203 int      is_frame_type (const type *ftp);
204
205 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
206 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
207
208 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
209 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
210
211 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
212 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
213
214 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
215 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
216
217 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
218    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
219    the nomal end node. */
220 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
221 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
222
223 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
224 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
225
226
227 /* @@@ oblivious, no more supported. */
228 ir_node *get_irg_cstore (const ir_graph *irg);
229 void     set_irg_cstore (ir_graph *irg, ir_node *node);
230 /* end oblivious */
231
232 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
233 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
234 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
235 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
236
237 /** Returns the node that represents the global pointer. */
238 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
239 /** Sets the node that represents the global pointer. */
240 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
241
242 /** Returns the node that represents the initial memory. */
243 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
244 /** Sets the node that represents the initial memory. */
245 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
246
247 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
248 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
249 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
250 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
251
252 /** Returns an array of the nodes off the argument pointer. */
253 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
254 /** Sets the array of the nodes off the argument pointer. */
255 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
256
257 /** Returns the current block of a graph. */
258 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
259 /** Sets the current block of a graph. */
260 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
261
262 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
263 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
264 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
265
266 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
267 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
268 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
269
270 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
271 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
272
273 /** Returns the graph number. */
274 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
275
276 /********************************************************************************/
277 /* States of an ir_graph.                                                       */
278 /********************************************************************************/
279
280 /*
281    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
282    states.  */
283
284 /** The states of an ir graph.
285  *
286  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low.
287  *
288  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
289  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
290  *
291  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All Firm nodes are
292  * allowed.
293  *
294  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
295  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
296  * typetag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
297  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
298  *
299  */
300 typedef enum {
301   phase_building,
302   phase_high,
303   phase_low
304 } irg_phase_state;
305
306 /** returns the phase_state of an IR graph. */
307 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
308
309 /** sets the phase state of an IR graph. */
310 void set_irg_phase_low(ir_graph *irg);
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: dom_state
334    Signals the state of the dominator infomation.
335    Values:  dom_none, dom_consistent, dom_inconsistent
336    dom_none: doms are not computed, no memory is allocated.  The access routines
337    may not be used.
338    dom_consistent:  dominator information is computed and correct,
339    dom_inconsistent: dominator information is computed, memory is still allocated,
340    but the graph has been changed since. Using the access routines is possible,
341    obtained information may be incorrect. */
342 typedef enum {
343   dom_none,             /**< doms are not computed, no memory is allocated */
344   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
345   dom_inconsistent      /**<  dominator information is computed but the graph has been changed since */
346 } irg_dom_state;
347
348 /** returns the dom_state of an IR graph. */
349 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
350
351 /** sets the dom_state of an IR graph. */
352 void set_irg_dom_inconsistent(ir_graph *irg);
353
354 /** state: loopinfo_state
355    Loop information describes the loops within the control and
356    data flow of the procedure.  */
357 typedef enum {
358   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
359   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
360   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
361   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
362   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
363
364   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
365                       are used in a switch. */
366
367   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
368   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_valid,
369   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
370   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
371
372   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
373   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
374   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
375   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
376
377   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
378   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
379   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
380   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
381
382   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
383   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
384   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
385   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
386 } irg_loopinfo_state;
387
388 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
389 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
390 /** Sets the loopinformation state to the appropriate inconsistent state.
391    If state is 'none' does not change. */
392 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
393
394 /** state: callee_information_state
395  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
396  *  computed by an analysis.
397  *
398  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
399  *  information must be computed for the whole program, or not?
400  */
401 typedef enum {
402   irg_callee_info_none,
403   irg_callee_info_consistent,
404   irg_callee_info_inconsistent
405 } irg_callee_info_state;
406
407 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
408 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
409
410 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
411 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
412
413 /** property:
414  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
415  */
416 typedef enum {
417   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
418   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
419   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
420   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
421 } irg_inline_property;
422
423 /** Returns the inline property of a graph. */
424 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
425 /** Sets the inline property of a graph. */
426 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
427
428 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
429 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
430 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
431
432 /** Increments visited flag by one.
433  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
434 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
435 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
436 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
437 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
438  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
439 unsigned long get_max_irg_visited (void);
440 void          set_max_irg_visited (int val);
441 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
442
443 /** Increments block_visited by one.
444  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
445 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
446 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
447 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
448
449 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
450 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
451
452 /** set a description for local value n */
453 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
454
455 /** get the description for local value n */
456 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
457
458 /**
459  * Access custom graph data.
460  * The data must have been registered with
461  * register_additional_graph_data() before.
462  * @param graph The graph to get the data from.
463  * @param type The type of the data you registered.
464  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
465  * @return A pointer of type @p type.
466  */
467 #define get_irg_data(graph,type,off) \
468   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
469
470 /**
471  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
472  * @param data The pointer to the custom data.
473  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
474  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
475  */
476 #define get_irg_data_base(data,off) \
477   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
478
479 /**
480  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
481  * @param size The size of the additional data required.
482  * @return A positive number, if the opration was successful, which
483  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
484  * registration failed.
485  */
486 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
487
488 # endif /* _IRGRAPH_H_ */