ab65fbe94b2888df60288439b7d7f7ee4342401c
[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 "iropt.h"
28 #include "irextbb.h"
29 #include "type.h"
30
31 /**
32  * @page ir_graph   The struct ir_graph
33  *
34  *      This struct contains all information about a procedure.
35  *      It's allocated directly to memory.
36  *
37  *      The fields of ir_graph:
38  *
39  *      *ent             The entity describing this procedure.
40  *
41  *      The beginning and end of a graph:
42  *
43  *      *start_block     This ir_node is the block that contains the unique
44  *                       start node of the procedure.  With it it contains
45  *                       the Proj's on starts results.
46  *                       Further all Const nodes are placed in the start block.
47  *      *start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
48  *
49  *      *end_block       This ir_node is the block that contains the unique
50  *                       end node of the procedure.  This block contains no
51  *                       further nodes.
52  *      *end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
53  *
54  *      The following nodes are Projs from the start node, held in ir_graph for
55  *      simple access:
56  *
57  *      *frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
58  *                       the procedure as output.  This is the Proj node on the
59  *                       third output of the start node.  This output of the start
60  *                       node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
61  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
62  *                       allocated arrays can not be represented as data flow
63  *                       edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
64  *                       frame.
65  *
66  *      *globals         This models a pointer to a space in the memory where
67  *                       _all_ global things are held.  Select from this pointer
68  *                       with a Sel node the pointer to a global variable /
69  *                       procedure / compiler known function... .
70  *
71  *      *tls             This models a pointer to a space in the memory where
72  *                       thread local things are held.  Select from this pointer
73  *                       with a Sel node the pointer to a thread local variable.
74  *
75  *      *args            The ir_node that produces the arguments of the method as
76  *                       it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
77  *                       the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
78  *
79  *      *proj_args       The proj nodes of the args node.
80  *
81  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
82  *                       so there is this globally reachable node.
83  *
84  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
85  *                       so there is this globally reachable node.
86  *
87  *      Data structures that are private to a graph:
88  *
89  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
90  *
91  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
92  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
93  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
94  *                       Only needed for ir construction.
95  *
96  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
97  *                       procedure.  This is needed for ir construction. Name will
98  *                       be changed.
99  *
100  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
101  *                       for optimizing use in iropt.c.
102  *
103  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
104  *                       during ir construction.
105  *
106  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
107  *
108  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
109  */
110
111 /** Global variable holding the current ir graph.
112  *
113  *  This global variable is used by the ir construction
114  *  interface in ircons and by the optimizations.
115  *  Further it is set by all walker functions.
116  */
117 extern ir_graph *current_ir_graph;
118
119 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
120 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
121
122 /** This flag indicate the current view. The behavior of some methods
123  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
124 int get_interprocedural_view(void);
125 void set_interprocedural_view(int state);
126
127 /**
128  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
129  *
130  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
131  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
132  *
133  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
134  *               the procedure parameters.
135  *
136  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
137  * represent a procedure in FIRM.
138  *
139  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
140  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
141  * Further it allocates the following nodes needed for every
142  * procedure:
143  *
144  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
145  *   seven results (X, M, P, P, P, T, P).
146  * - The end block containing an end node. This block is not matured
147  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
148  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
149  * - The current block, which is empty and also not matured.
150  *
151  * Further it enters the global store into the data structure of the start
152  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
153  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
154  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
155  * graph after calling ir_graph.
156  *
157  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
158  * if no global cse was performed on the graph.
159  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
160  * (and during construction: did actually change something).
161  * Code placement is necessary.
162  *
163  * @see new_pseudo_ir_graph()
164  */
165 ir_graph *new_ir_graph (ir_entity *ent, int n_loc);
166
167 /** Frees the passed irgraph.
168  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
169  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
170  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
171  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
172  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
173  * graph, nor the entity standing for this graph.
174  */
175 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
176
177 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
178
179 /**
180  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
181  *
182  *   @param thing     an arbitrary pointer
183  *
184  *   @return
185  *       true if the thing is a ir graph, else false
186  */
187 int      is_ir_graph(const void *thing);
188
189 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
190 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
191 ir_entity *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
192 void       set_irg_entity (ir_graph *irg, ir_entity *ent);
193
194 ir_type *get_irg_frame_type (ir_graph *irg);
195 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, ir_type *ftp);
196
197 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
198 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
199
200 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
201 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
202
203 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
204 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
205
206 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
207 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
208
209 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
210    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
211    the normal end node. */
212 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
213 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
214
215 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
216 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
217
218 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
219 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
220 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
221 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
222
223 /** Returns the node that represents the global pointer. */
224 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
225 /** Sets the node that represents the global pointer. */
226 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
227
228 /** Returns the node that represents the tls pointer. */
229 ir_node *get_irg_tls (const ir_graph *irg);
230 /** Sets the node that represents the tls pointer. */
231 void     set_irg_tls (ir_graph *irg, ir_node *node);
232
233 /** Returns the node that represents the initial memory. */
234 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
235 /** Sets the node that represents the initial memory. */
236 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
237
238 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
239 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
240 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
241 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
242
243 /** Returns the node that represents the value parameter base pointer. */
244 ir_node *get_irg_value_param_base (const ir_graph *irg);
245 /** Sets the node that represents the value parameter base pointer. */
246 void     set_irg_value_param_base (ir_graph *irg, ir_node *node);
247
248 /** Returns an array of the nodes of the argument pointer. */
249 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
250 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
251 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
252
253 /** Returns the current block of a graph. */
254 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
255 /** Sets the current block of a graph. */
256 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
257
258 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
259 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
260 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
261
262 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
263 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
264 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
265
266 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
267 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
268
269 /** Returns the graph number. */
270 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
271
272 /********************************************************************************/
273 /* States of an ir_graph.                                                       */
274 /********************************************************************************/
275
276 /*
277    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
278    states.  */
279
280 /** The states of an ir graph.
281  *
282  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
283  *
284  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
285  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
286  *
287  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All standard Firm nodes are
288  * allowed.
289  *
290  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
291  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
292  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
293  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
294  *
295  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
296  * (and probably most standard Firm are removed).
297  */
298 typedef enum {
299   phase_building,
300   phase_high,
301   phase_low,
302   phase_backend
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_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
310
311 #define set_irg_phase_low(irg)  set_irg_phase_state(irg, phase_low)
312
313 /** state: op_pin_state_pinned
314    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
315    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
316    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
317    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
318    the node.
319    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
320 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
321
322 /** state: outs_state
323  *  Outs are the back edges or def-use edges of ir nodes.
324  *  Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent */
325 typedef enum {
326   outs_none,         /**< Outs are not computed, no memory is allocated. */
327   outs_consistent,   /**< Outs are computed and correct. */
328   outs_inconsistent  /**< Outs have been computed, memory is still allocated,
329                         but the graph has been changed since. */
330 } irg_outs_state;
331 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
332 void           set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
333
334 /** state:  extended basic block state. */
335 typedef enum {
336   extblk_none    = 0,  /**< No extended basic block information is constructed. Default. */
337   extblk_valid   = 1,  /**< Extended basic block information is valid. */
338   extblk_invalid = 2   /**< Extended basic block information is constructed but invalid. */
339 } irg_extblk_state;
340 irg_extblk_state get_irg_extblk_state(const ir_graph *irg);
341 void             set_irg_extblk_inconsistent(ir_graph *irg);
342
343 /** state: dom_state
344  * Signals the state of the dominator / post dominator information.
345  */
346 typedef enum {
347   dom_none,             /**< dominator are not computed, no memory is allocated */
348   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
349   dom_inconsistent      /**< dominator information is computed but the graph has been changed since */
350 } irg_dom_state;
351
352 /** returns the dominator state of an IR graph. */
353 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
354
355 /** returns the post dominator state of an IR graph. */
356 irg_dom_state get_irg_postdom_state(const ir_graph *irg);
357
358 /** sets the dominator and post dominator state of an IR graph to inconsistent. */
359 void set_irg_doms_inconsistent(ir_graph *irg);
360
361 /** state: loopinfo_state
362  *  Loop information describes the loops within the control and
363  *  data flow of the procedure.
364  */
365 typedef enum {
366   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
367   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
368   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
369   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
370   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
371
372   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
373                                           are used in a switch. */
374
375   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
376   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
377   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
378   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
379
380   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
381   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
382   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
383   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
384
385   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
386   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
387   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
388   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
389
390   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
391   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
392   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
393   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
394 } irg_loopinfo_state;
395
396 /** Return the current loop information state. */
397 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
398
399 /** Sets the current loop information state. */
400 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
401
402 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
403  *  If state is 'none' does not change. */
404 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
405 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
406  *  If state is 'none' does not change.
407  *  Does this for all irgs. */
408 void set_irp_loopinfo_inconsistent(void);
409
410 /** state: callee_information_state
411  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
412  *  computed by an analysis.
413  *
414  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
415  *  information must be computed for the whole program, or not?
416  */
417 typedef enum {
418   irg_callee_info_none,
419   irg_callee_info_consistent,
420   irg_callee_info_inconsistent
421 } irg_callee_info_state;
422
423 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
424 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
425
426 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
427 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
428
429 /** property:
430  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
431  */
432 typedef enum {
433   irg_inline_any,            /**< No restriction on inlineing. Default. */
434   irg_inline_forbidden,      /**< The graph may not be inlined. */
435   irg_inline_recomended,     /**< The graph should be inlined. */
436   irg_inline_forced,         /**< The graph must be inlined. */
437   irg_inline_forced_no_body  /**< The graph must be inlined. No body is allowed
438                                   to be emitted. */
439 } irg_inline_property;
440
441 /** Returns the inline property of a graph. */
442 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
443 /** Sets the inline property of a graph. */
444 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
445
446 /**
447  * Returns the mask of the additional graph properties.
448  * The properties are automatically inherited from the method type
449  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
450  * set_irg_additional_property().
451  */
452 unsigned get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
453
454 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
455 void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg, unsigned property_mask);
456
457 /** Sets one additional graph property. */
458 void set_irg_additional_property(ir_graph *irg, mtp_additional_property flag);
459
460 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
461 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
462 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
463
464 /** Increments visited flag by one.
465  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
466 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
467 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
468 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
469 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
470  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
471 unsigned long get_max_irg_visited (void);
472 void          set_max_irg_visited (int val);
473 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
474
475 /** Increments block_visited by one.
476  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
477 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
478 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
479 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
480
481 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
482 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
483
484 /** set a description for local value n */
485 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
486
487 /** get the description for local value n */
488 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
489
490 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
491  * after every irg_walk_graph().
492  */
493 unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
494
495 /** Returns the last irn index for this graph. */
496 unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
497
498 /** Returns the floating point model of this graph. */
499 unsigned get_irg_fp_model(const ir_graph *irg);
500
501 /** Sets a floating point model for this graph. */
502 void set_irg_fp_model(ir_graph *irg, unsigned model);
503
504 /**
505  * Access custom graph data.
506  * The data must have been registered with
507  * register_additional_graph_data() before.
508  * @param graph The graph to get the data from.
509  * @param type The type of the data you registered.
510  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
511  * @return A pointer of type @p type.
512  */
513 #define get_irg_data(graph,type,off) \
514   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
515
516 /**
517  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
518  * @param data The pointer to the custom data.
519  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
520  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
521  */
522 #define get_irg_data_base(data,off) \
523   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
524
525 /**
526  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
527  * @param size The size of the additional data required.
528  * @return A positive number, if the operation was successful, which
529  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
530  * registration failed.
531  */
532 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
533
534 #endif /* _FIRM_IR_IRGRAPH_H_ */