added irextbb.h include
[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 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  *      *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  *      Datastructures 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 neede 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 behaviour 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 datastructure of the start
159  * block that contanis all valid values in this block (set_store()).  This
160  * datastructure 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 (const ir_graph *irg);
202 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, type *ftp);
203 /* To test for a frame type. O(#irgs) if ftp is class type.  */
204 int      is_frame_type (const type *ftp);
205
206 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
207 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
208
209 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
210 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
211
212 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
213 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
214
215 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
216 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
217
218 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
219    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
220    the nomal end node. */
221 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
222 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
223
224 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
225 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
226
227
228 /* @@@ oblivious, no more supported. */
229 ir_node *get_irg_cstore (const ir_graph *irg);
230 void     set_irg_cstore (ir_graph *irg, ir_node *node);
231 /* end oblivious */
232
233 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
234 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
235 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
236 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
237
238 /** Returns the node that represents the global pointer. */
239 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
240 /** Sets the node that represents the global pointer. */
241 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
242
243 /** Returns the node that represents the initial memory. */
244 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
245 /** Sets the node that represents the initial memory. */
246 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
247
248 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
249 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
250 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
251 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
252
253 /** Returns an array of the nodes of the argument pointer. */
254 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
255 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
256 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
257
258 /** Returns the current block of a graph. */
259 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
260 /** Sets the current block of a graph. */
261 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
262
263 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
264 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
265 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
266
267 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
268 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
269 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
270
271 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
272 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
273
274 /** Returns the graph number. */
275 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
276
277 /********************************************************************************/
278 /* States of an ir_graph.                                                       */
279 /********************************************************************************/
280
281 /*
282    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
283    states.  */
284
285 /** The states of an ir graph.
286  *
287  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low.
288  *
289  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
290  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
291  *
292  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All Firm nodes are
293  * allowed.
294  *
295  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
296  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
297  * typetag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
298  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
299  *
300  */
301 typedef enum {
302   phase_building,
303   phase_high,
304   phase_low
305 } irg_phase_state;
306
307 /** returns the phase_state of an IR graph. */
308 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
309
310 /** sets the phase state of an IR graph. */
311 void set_irg_phase_low(ir_graph *irg);
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: dom_state
335    Signals the state of the dominator infomation.
336    Values:  dom_none, dom_consistent, dom_inconsistent
337    dom_none: doms are not computed, no memory is allocated.  The access routines
338    may not be used.
339    dom_consistent:  dominator information is computed and correct,
340    dom_inconsistent: dominator information is computed, memory is still allocated,
341    but the graph has been changed since. Using the access routines is possible,
342    obtained information may be incorrect. */
343 typedef enum {
344   dom_none,             /**< doms are not computed, no memory is allocated */
345   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
346   dom_inconsistent      /**<  dominator information is computed but the graph has been changed since */
347 } irg_dom_state;
348
349 /** returns the dom_state of an IR graph. */
350 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
351
352 /** sets the dom_state of an IR graph. */
353 void set_irg_dom_inconsistent(ir_graph *irg);
354
355 /** state: loopinfo_state
356  *  Loop information describes the loops within the control and
357  *  data flow of the procedure.
358  */
359 typedef enum {
360   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
361   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
362   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
363   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
364   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
365
366   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
367                       are used in a switch. */
368
369   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
370   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
371   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
372   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
373
374   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
375   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
376   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
377   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
378
379   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
380   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
381   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
382   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
383
384   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
385   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
386   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
387   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
388 } irg_loopinfo_state;
389
390 /** Return the current loop information state. */
391 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
392
393 /** Sets the current loop information state. */
394 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
395
396 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
397    If state is 'none' does not change. */
398 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
399
400 /** state: callee_information_state
401  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
402  *  computed by an analysis.
403  *
404  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
405  *  information must be computed for the whole program, or not?
406  */
407 typedef enum {
408   irg_callee_info_none,
409   irg_callee_info_consistent,
410   irg_callee_info_inconsistent
411 } irg_callee_info_state;
412
413 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
414 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
415
416 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
417 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
418
419 /** property:
420  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
421  */
422 typedef enum {
423   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
424   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
425   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
426   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
427 } irg_inline_property;
428
429 /** Returns the inline property of a graph. */
430 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
431 /** Sets the inline property of a graph. */
432 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
433
434 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
435 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
436 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
437
438 /** Increments visited flag by one.
439  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
440 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
441 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
442 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
443 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
444  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
445 unsigned long get_max_irg_visited (void);
446 void          set_max_irg_visited (int val);
447 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
448
449 /** Increments block_visited by one.
450  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
451 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
452 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
453 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
454
455 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
456 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
457
458 /** set a description for local value n */
459 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
460
461 /** get the description for local value n */
462 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
463
464 /**
465  * Access custom graph data.
466  * The data must have been registered with
467  * register_additional_graph_data() before.
468  * @param graph The graph to get the data from.
469  * @param type The type of the data you registered.
470  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
471  * @return A pointer of type @p type.
472  */
473 #define get_irg_data(graph,type,off) \
474   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
475
476 /**
477  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
478  * @param data The pointer to the custom data.
479  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
480  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
481  */
482 #define get_irg_data_base(data,off) \
483   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
484
485 /**
486  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
487  * @param size The size of the additional data required.
488  * @return A positive number, if the opration was successful, which
489  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
490  * registration failed.
491  */
492 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
493
494 # endif /* _IRGRAPH_H_ */