dump the node index and estimated node count
[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 _IRGRAPH_H_
21 #define _IRGRAPH_H_
22
23 #include <stddef.h>
24
25 #include "firm_types.h"
26 #include "irop.h"
27 #include "irextbb.h"
28 #include "type.h"
29
30 /**
31  * @page ir_graph   The struct ir_graph
32  *
33  *      This struct contains all information about a procedure.
34  *      It's allocated directly to memory.
35  *
36  *      The fields of ir_graph:
37  *
38  *      *ent             The entity describing this procedure.
39  *
40  *      The beginning and end of a graph:
41  *
42  *      *start_block     This ir_node is the block that contains the unique
43  *                       start node of the procedure.  With it it contains
44  *                       the Proj's on starts results.
45  *                       Further all Const nodes are placed in the start block.
46  *      *start           This ir_node is the unique start node of the procedure.
47  *
48  *      *end_block       This ir_node is the block that contains the unique
49  *                       end node of the procedure.  This block contains no
50  *                       further nodes.
51  *      *end             This ir_node is the unique end node of the procedure.
52  *
53  *      The following nodes are Projs from the start node, held in ir_graph for
54  *      simple access:
55  *
56  *      *frame           The ir_node producing the pointer to the stack frame of
57  *                       the procedure as output.  This is the Proj node on the
58  *                       third output of the start node.  This output of the start
59  *                      node is tagged as pns_frame_base.  In FIRM most local
60  *                       variables are modeled as data flow edges.  Static
61  *                       allocated arrays can not be represented as data flow
62  *                       edges. Therefore FIRM has to represent them in the stack
63  *                       frame.
64  *
65  *      *globals         This models a pointer to a space in the memory where
66  *               _all_ global things are held.  Select from this pointer
67  *               with a Sel node the pointer to a global variable /
68  *               procedure / compiler known function... .
69  *
70  *      *args        The ir_node that produces the arguments of the method as
71  *               it's result.  This is a Proj node on the fourth output of
72  *               the start node.  This output is tagged as pn_Start_T_args.
73  *
74  *      *proj_args        The proj nodes of the args node.
75  *
76  *      *bad             The Bad node is an auxiliary node. It is needed only once,
77  *                       so there is this globally reachable node.
78  *
79  *      *no_mem          The NoMem node is an auxiliary node. It is needed only once,
80  *                       so there is this globally reachable node.
81  *
82  *      Data structures that are private to a graph:
83  *
84  *      *obst            An obstack that contains all nodes.
85  *
86  *      *current_block   A pointer to the current block.  Any node created with
87  *                       one of the node constructors (new_<opcode>) are assigned
88  *                       to this block.  It can be set with set_cur_block(block).
89  *                       Only needed for ir construction.
90  *
91  *      params/n_loc     An int giving the number of local variables in this
92  *               procedure.  This is needed for ir construction. Name will
93  *               be changed.
94  *
95  *      *value_table     This hash table (pset) is used for global value numbering
96  *               for optimizing use in iropt.c.
97  *
98  *      *Phi_in_stack;   a stack needed for automatic Phi construction, needed only
99  *               during ir construction.
100  *
101  *      visited          A int used as flag to traverse the ir_graph.
102  *
103  *      block_visited    A int used as a flag to traverse block nodes in the graph.
104  */
105
106 /** Global variable holding the current ir graph.
107  *
108  *  This global variable is used by the ir construction
109  *  interface in ircons and by the optimizations.
110  *  Further it is set by all walker functions.
111  */
112 extern ir_graph *current_ir_graph;
113
114 ir_graph *get_current_ir_graph(void);
115 void      set_current_ir_graph(ir_graph *graph);
116
117 /** This flag indicate the current view. The behavior of some methods
118  * (get_irn_*, set_irn_*) is influenced by this flag. */
119 int get_interprocedural_view(void);
120 void set_interprocedural_view(int state);
121
122 /**
123  * Create a new ir graph to build ir for a procedure.
124  *
125  * @param ent    A pointer to an entity representing the procedure,
126  *               i.e., the type of the entity must be of a method type.
127  *
128  * @param n_loc  The number of local variables in this procedure including
129  *               the procedure parameters.
130  *
131  * This constructor generates the basic infrastructure needed to
132  * represent a procedure in FIRM.
133  *
134  * It allocates an ir_graph and sets the field irg of the entity ent
135  * as well as current_ir_graph to point to this graph.
136  * Further it allocates the following nodes needed for every
137  * procedure:
138  *
139  * - The start block containing a start node and Proj nodes for it's
140  *   five results (X, M, P, P, T).
141  * - The end block containing an end node. This block is not matured
142  *   after executing new_ir_graph() as predecessors need to be added to it.
143  *   (Maturing a block means fixing it's number of predecessors.)
144  * - The current block, which is empty and also not matured.
145  *
146  * Further it enters the global store into the data structure of the start
147  * block that contains all valid values in this block (set_store()).  This
148  * data structure is used to build the Phi nodes and removed after
149  * completion of the graph.  There is no path from end to start in the
150  * graph after calling ir_graph.
151  *
152  * The op_pin_state of the graph is set to "op_pin_state_pinned"
153  * if no global cse was performed on the graph.
154  * It is set to "op_pin_state_floats" if global cse was performed
155  * (and during construction: did actually change something).
156  * Code placement is necessary.
157  *
158  * @see new_pseudo_ir_graph()
159  */
160 ir_graph *new_ir_graph (entity *ent, int n_loc);
161
162 /** Frees the passed irgraph.
163  * Deallocates all nodes in this graph and the ir_graph structure.
164  * Sets the field irgraph in the corresponding entity to NULL.
165  * Does not remove the irgraph from the list in irprog (requires
166  * inefficient search, call remove_irp_irg by hand).
167  * Does not free types, entities or modes that are used only by this
168  * graph, nor the entity standing for this graph.
169  */
170 void free_ir_graph (ir_graph *irg);
171
172 /* --- access routines for all ir_graph attributes --- */
173
174 /**
175  *   Checks whether a pointer points to a ir graph.
176  *
177  *   @param thing     an arbitrary pointer
178  *
179  *   @return
180  *       true if the thing is a ir graph, else false
181  */
182 int      is_ir_graph(const void *thing);
183
184 /* #define get_irg_entity get_irg_ent */
185 /* #define set_irg_entity set_irg_ent */
186 entity  *get_irg_entity (const ir_graph *irg);
187 void     set_irg_entity (ir_graph *irg, entity *ent);
188
189 ir_type *get_irg_frame_type (ir_graph *irg);
190 void     set_irg_frame_type (ir_graph *irg, ir_type *ftp);
191
192 ir_node *get_irg_start_block (const ir_graph *irg);
193 void     set_irg_start_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
194
195 ir_node *get_irg_start (const ir_graph *irg);
196 void     set_irg_start (ir_graph *irg, ir_node *node);
197
198 ir_node *get_irg_end_block (const ir_graph *irg);
199 void     set_irg_end_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
200
201 ir_node *get_irg_end (const ir_graph *irg);
202 void     set_irg_end (ir_graph *irg, ir_node *node);
203
204 /* The fields end_reg and end_except contain the end nodes of the
205    interprocedural view.  If the view is not constructed they contain
206    the normal end node. */
207 ir_node *get_irg_end_reg (const ir_graph *irg);
208 void     set_irg_end_reg (ir_graph *irg, ir_node *node);
209
210 ir_node *get_irg_end_except (const ir_graph *irg);
211 void     set_irg_end_except (ir_graph *irg, ir_node *node);
212
213 /** Returns the node that represents the frame pointer. */
214 ir_node *get_irg_frame (const ir_graph *irg);
215 /** Sets the node that represents the frame pointer. */
216 void     set_irg_frame (ir_graph *irg, ir_node *node);
217
218 /** Returns the node that represents the global pointer. */
219 ir_node *get_irg_globals (const ir_graph *irg);
220 /** Sets the node that represents the global pointer. */
221 void     set_irg_globals (ir_graph *irg, ir_node *node);
222
223 /** Returns the node that represents the initial memory. */
224 ir_node *get_irg_initial_mem (const ir_graph *irg);
225 /** Sets the node that represents the initial memory. */
226 void     set_irg_initial_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
227
228 /** Returns the node that represents the argument pointer. */
229 ir_node *get_irg_args (const ir_graph *irg);
230 /** Sets the node that represents the argument pointer. */
231 void     set_irg_args (ir_graph *irg, ir_node *node);
232
233 /** Returns an array of the nodes of the argument pointer. */
234 ir_node **get_irg_proj_args (const ir_graph *irg);
235 /** Sets the array of the nodes of the argument pointer. */
236 void     set_irg_proj_args (ir_graph *irg, ir_node **nodes);
237
238 /** Returns the current block of a graph. */
239 ir_node *get_irg_current_block (const ir_graph *irg);
240 /** Sets the current block of a graph. */
241 void     set_irg_current_block (ir_graph *irg, ir_node *node);
242
243 /** Returns the Bad node.  Use new_Bad() instead!! */
244 ir_node *get_irg_bad (const ir_graph *irg);
245 void     set_irg_bad (ir_graph *irg, ir_node *node);
246
247 /** Returns the NoMem node.  Use new_NoMem() instead!! */
248 ir_node *get_irg_no_mem (const ir_graph *irg);
249 void     set_irg_no_mem (ir_graph *irg, ir_node *node);
250
251 /** Returns the number of value numbers of a graph. */
252 int      get_irg_n_locs (ir_graph *irg);
253
254 /** Returns the graph number. */
255 long     get_irg_graph_nr(ir_graph *irg);
256
257 /********************************************************************************/
258 /* States of an ir_graph.                                                       */
259 /********************************************************************************/
260
261 /*
262    information associated with the graph.  Optimizations invalidate these
263    states.  */
264
265 /** The states of an ir graph.
266  *
267  * state phase values: phase_building, phase_high, phase_low, phase_backend.
268  *
269  * The graph is in phase_building during construction of the irgraph.
270  * The construction is finished by a call to finalize_cons().
271  *
272  * Finalize_cons() sets the state to phase_high.  All stadard Firm nodes are
273  * allowed.
274  *
275  * To get the irgraph into phase_low all Sel nodes must be removed and
276  * replaced by explicit address computations.  SymConst size and
277  * type tag nodes must be removed (@@@ really?).  Initialization of
278  * memory allocated by Alloc must be explicit.  @@@ More conditions?
279  *
280  * phase_backend is set if architecture specific machine nodes are inserted
281  * (and probally most standard Firm are removed).
282  */
283 typedef enum {
284   phase_building,
285   phase_high,
286   phase_low,
287         phase_backend
288 } irg_phase_state;
289
290 /** returns the phase_state of an IR graph. */
291 irg_phase_state get_irg_phase_state (const ir_graph *irg);
292
293 /** sets the phase state of an IR graph. */
294 void set_irg_phase_state(ir_graph *irg, irg_phase_state state);
295
296 #define set_irg_phase_low(irg)  set_irg_phase_state(irg, phase_low)
297
298 /** state: op_pin_state_pinned
299    The graph is "op_pin_state_pinned" if all nodes are associated with a basic block.
300    It is in state "op_pin_state_floats" if nodes are in arbitrary blocks.  In state
301    "op_pin_state_floats" the block predecessor is set in all nodes, but this can be an
302    invalid block, i.e., the block is not a dominator of all the uses of
303    the node.
304    The enum op_pin_state is defined in irop.h. */
305 op_pin_state get_irg_pinned (const ir_graph *irg);
306
307 /** state: outs_state
308  *  Outs are the back edges or def-use edges of ir nodes.
309  *  Values:  outs_none, outs_consistent, outs_inconsistent */
310 typedef enum {
311   outs_none,         /**< Outs are not computed, no memory is allocated. */
312   outs_consistent,   /**< Outs are computed and correct. */
313   outs_inconsistent  /**< Outs have been computed, memory is still allocated,
314                         but the graph has been changed since. */
315 } irg_outs_state;
316 irg_outs_state get_irg_outs_state(const ir_graph *irg);
317 void           set_irg_outs_inconsistent(ir_graph *irg);
318
319 /** state:  extended basic block state. */
320 typedef enum {
321   extblk_none    = 0,  /**< No extended basic block information is constructed. Default. */
322   extblk_valid   = 1,  /**< Extended basic block information is valid. */
323   extblk_invalid = 2   /**< Extended basic block information is constructed but invalid. */
324 } irg_extblk_state;
325 irg_extblk_state get_irg_extblk_state(const ir_graph *irg);
326 void             set_irg_extblk_inconsistent(ir_graph *irg);
327
328 /** state: dom_state
329  * Signals the state of the dominator / post dominator information.
330  */
331 typedef enum {
332   dom_none,             /**< dominator are not computed, no memory is allocated */
333   dom_consistent,       /**< dominator information is computed and correct */
334   dom_inconsistent      /**< dominator information is computed but the graph has been changed since */
335 } irg_dom_state;
336
337 /** returns the dominator state of an IR graph. */
338 irg_dom_state get_irg_dom_state(const ir_graph *irg);
339
340 /** returns the post dominator state of an IR graph. */
341 irg_dom_state get_irg_postdom_state(const ir_graph *irg);
342
343 /** sets the dominator and post dominator state of an IR graph to inconsistent. */
344 void set_irg_doms_inconsistent(ir_graph *irg);
345
346 /** state: loopinfo_state
347  *  Loop information describes the loops within the control and
348  *  data flow of the procedure.
349  */
350 typedef enum {
351   loopinfo_none             = 0,       /**< No loop information is constructed. Default. */
352   loopinfo_constructed      = 1,       /**< Some kind of loop information is constructed. */
353   loopinfo_valid            = 2,       /**< Loop information is valid. */
354   loopinfo_cf               = 4,       /**< Loop information constructed for control flow only. */
355   loopinfo_inter            = 8,       /**< Loop information for interprocedural view. */
356
357   loopinfo_for_firmjni      = 16,      /**< A hack for firmjni:  all enums must differ as they
358                                           are used in a switch. */
359
360   /** IntRAprocedural loop information constructed and valid. */
361   loopinfo_consistent         = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni | loopinfo_valid,
362   /** IntRAprocedural loop information constructed and invalid. */
363   loopinfo_inconsistent       = loopinfo_constructed | loopinfo_for_firmjni,
364
365   /** IntERprocedural loop information constructed and valid. */
366   loopinfo_ip_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
367   /** IntERprocedural loop information constructed and invalid. */
368   loopinfo_ip_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_inter,
369
370   /** IntRAprocedural control loop information constructed and valid. */
371   loopinfo_cf_consistent      = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_valid,
372   /** IntRAprocedural control loop information constructed and invalid. */
373   loopinfo_cf_inconsistent    = loopinfo_constructed | loopinfo_cf,
374
375   /** IntERprocedural control loop information constructed and valid. */
376   loopinfo_cf_ip_consistent   = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter | loopinfo_valid,
377   /** IntERprocedural control loop information constructed and invalid. */
378   loopinfo_cf_ip_inconsistent = loopinfo_constructed | loopinfo_cf | loopinfo_inter
379 } irg_loopinfo_state;
380
381 /** Return the current loop information state. */
382 irg_loopinfo_state get_irg_loopinfo_state(const ir_graph *irg);
383
384 /** Sets the current loop information state. */
385 void set_irg_loopinfo_state(ir_graph *irg, irg_loopinfo_state s);
386
387 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
388  *  If state is 'none' does not change. */
389 void set_irg_loopinfo_inconsistent(ir_graph *irg);
390 /** Sets the loop information state to the appropriate inconsistent state.
391  *  If state is 'none' does not change.
392  *  Does this for all irgs. */
393 void set_irp_loopinfo_inconsistent(void);
394
395 /** state: callee_information_state
396  *  Call nodes contain a list of possible callees.  This list must be
397  *  computed by an analysis.
398  *
399  *  It's strange that this state is administered on irg basis, as the
400  *  information must be computed for the whole program, or not?
401  */
402 typedef enum {
403   irg_callee_info_none,
404   irg_callee_info_consistent,
405   irg_callee_info_inconsistent
406 } irg_callee_info_state;
407
408 /** returns the callee_info_state of an IR graph. */
409 irg_callee_info_state get_irg_callee_info_state(const ir_graph *irg);
410
411 /** sets the callee_info_state of an IR graph. */
412 void                  set_irg_callee_info_state(ir_graph *irg, irg_callee_info_state s);
413
414 /** property:
415  *  Tells how to handle an ir graph in inlineing.
416  */
417 typedef enum {
418   irg_inline_any,         /**< No restriction on inlineing. Default. */
419   irg_inline_forbidden,   /**< The graph may not be inlined. */
420   irg_inline_recomended,  /**< The graph should be inlined. */
421   irg_inline_forced       /**< The graph must be inlined. */
422 } irg_inline_property;
423
424 /** Returns the inline property of a graph. */
425 irg_inline_property get_irg_inline_property(const ir_graph *irg);
426 /** Sets the inline property of a graph. */
427 void set_irg_inline_property(ir_graph *irg, irg_inline_property s);
428
429 /**
430  * Returns the mask of the additional graph properties.
431  * The properties are automatically inherited from the method type
432  * if they were not set using set_irg_additional_properties() or
433  * set_irg_additional_property().
434  */
435 unsigned get_irg_additional_properties(const ir_graph *irg);
436
437 /** Sets the mask of the additional graph properties. */
438 void set_irg_additional_properties(ir_graph *irg, unsigned property_mask);
439
440 /** Sets one additional graph property. */
441 void set_irg_additional_property(ir_graph *irg, mtp_additional_property flag);
442
443 /** A void * field to link arbitrary information to the node. */
444 void  set_irg_link (ir_graph *irg, void *thing);
445 void *get_irg_link (const ir_graph *irg);
446
447 /** Increments visited flag by one.
448  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
449 void          inc_irg_visited (ir_graph *irg);
450 unsigned long get_irg_visited (const ir_graph *irg);
451 void          set_irg_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
452 /** An interprocedural flag valid for all irgs.
453  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
454 unsigned long get_max_irg_visited (void);
455 void          set_max_irg_visited (int val);
456 unsigned long inc_max_irg_visited (void);
457
458 /** Increments block_visited by one.
459  *  @see also: get_irn_visited() get_irg_block_visited(). */
460 void          inc_irg_block_visited (ir_graph *irg);
461 unsigned long get_irg_block_visited (const ir_graph *irg);
462 void          set_irg_block_visited (ir_graph *irg, unsigned long i);
463
464 /** move Proj nodes into the same block as its predecessors */
465 void normalize_proj_nodes(ir_graph *irg);
466
467 /** set a description for local value n */
468 void set_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n, void *description);
469
470 /** get the description for local value n */
471 void *get_irg_loc_description(ir_graph *irg, int n);
472
473 /** Returns a estimated node count of the irg. This count is updated
474  * after every irg_walk_graph().
475  */
476 unsigned get_irg_estimated_node_cnt(const ir_graph *irg);
477
478 /** Returns the last irn index for this graph. */
479 unsigned get_irg_last_idx(const ir_graph *irg);
480
481 /**
482  * Access custom graph data.
483  * The data must have been registered with
484  * register_additional_graph_data() before.
485  * @param graph The graph to get the data from.
486  * @param type The type of the data you registered.
487  * @param off The value returned by register_additional_graph_data().
488  * @return A pointer of type @p type.
489  */
490 #define get_irg_data(graph,type,off) \
491   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (type *) ((char *) (graph) - (off)))
492
493 /**
494  * Get the pointer to the node some custom data belongs to.
495  * @param data The pointer to the custom data.
496  * @param off The number as returned by register_additional_graph_data().
497  * @return A pointer to the ir node the custom data belongs to.
498  */
499 #define get_irg_data_base(data,off) \
500   (assert(off > 0 && "Invalid graph data offset"), (ir_graph *) ((char *) (data) + (off)))
501
502 /**
503  * Request additional data to be allocated with an ir graph.
504  * @param size The size of the additional data required.
505  * @return A positive number, if the operation was successful, which
506  * must be passed to the access macro get_irg_data(), 0 if the
507  * registration failed.
508  */
509 size_t register_additional_graph_data(size_t size);
510
511 # endif /* _IRGRAPH_H_ */