nsz Git - libfirm/blob - ir/lower/lower_switch.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2011 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief   Lowering of Switches if necessary or advantageous.
  23  * @author  Moritz Kroll
  24  */
  25 #include "config.h"
  26
  27 #include <limits.h>
  28 #include <stdbool.h>
  29
  30 #include "array_t.h"
  31 #include "ircons.h"
  32 #include "irgopt.h"
  33 #include "irgwalk.h"
  34 #include "irnode_t.h"
  35 #include "irouts.h"
  36 #include "irpass_t.h"
  37 #include "lowering.h"
  38 #include "error.h"
  39 #include "irnodeset.h"
  40
  41 #define foreach_out_irn(irn, i, outirn) for (i = get_irn_n_outs(irn) - 1;\
  42         i >= 0 && (outirn = get_irn_out(irn, i)); --i)
  43
  44 typedef struct walk_env_t {
  45         unsigned      spare_size; /**< the allowed spare size for table switches */
  46         unsigned      small_switch;
  47         bool          allow_out_of_bounds;
  48         bool          changed;    /**< indicates whether a change was performed */
  49         ir_nodeset_t  processed;
  50 } walk_env_t;
  51
  52 typedef struct case_data_t {
  53         const ir_switch_table_entry *entry;
  54         ir_node                     *target;
  55 } case_data_t;
  56
  57 typedef struct switch_info_t {
  58         ir_node     *switchn;
  59         long         switch_min;
  60         long         switch_max;
  61         ir_node     *default_block;
  62         unsigned     num_cases;
  63         case_data_t *cases;
  64         ir_node    **defusers;    /**< the Projs pointing to the default case */
  65 } switch_info_t;
  66
  67 /**
  68  * analyze enough to decide if we should lower the switch
  69  */
  70 static bool analyse_switch0(switch_info_t *info, ir_node *switchn)
  71 {
  72         const ir_switch_table *table         = get_Switch_table(switchn);
  73         size_t                 n_entries     = ir_switch_table_get_n_entries(table);
  74         long                   switch_min    = LONG_MAX;
  75         long                   switch_max    = LONG_MIN;
  76         unsigned               num_cases     = 0;
  77         size_t                 e;
  78
  79         for (e = 0; e < n_entries; ++e) {
  80                 const ir_switch_table_entry *entry
  81                         = ir_switch_table_get_entry_const(table, e);
  82                 long minval;
  83                 long maxval;
  84                 if (entry->pn == 0)
  85                         continue;
  86
  87                 if (!tarval_is_long(entry->min) || !tarval_is_long(entry->max))
  88                         return false;
  89                 minval = get_tarval_long(entry->min);
  90                 maxval = get_tarval_long(entry->max);
  91                 if (minval < switch_min)
  92                         switch_min = minval;
  93                 if (maxval > switch_max)
  94                         switch_max = maxval;
  95                 ++num_cases;
  96         }
  97
  98         info->switchn    = switchn;
  99         info->switch_min = switch_min;
 100         info->switch_max = switch_max;
 101         info->num_cases  = num_cases;
 102         return true;
 103 }
 104
 105 static int casecmp(const void *a, const void *b)
 106 {
 107         const case_data_t           *cda = (const case_data_t*)a;
 108         const case_data_t           *cdb = (const case_data_t*)b;
 109         const ir_switch_table_entry *ea  = cda->entry;
 110         const ir_switch_table_entry *eb  = cdb->entry;
 111
 112         if (ea == eb)
 113                 return 0;
 114
 115         if (tarval_cmp(ea->max, eb->min) == ir_relation_less)
 116                 return -1;
 117         /* cases must be non overlapping, so the only remaining case is greater */
 118         assert(tarval_cmp(ea->min, eb->max) == ir_relation_greater);
 119         return 1;
 120 }
 121
 122 /**
 123  * Analyse the stuff that anayse_switch0() left out
 124  */
 125 static void analyse_switch1(switch_info_t *info)
 126 {
 127         const ir_node         *switchn   = info->switchn;
 128         const ir_switch_table *table     = get_Switch_table(switchn);
 129         size_t                 n_entries = ir_switch_table_get_n_entries(table);
 130         unsigned               n_outs    = get_Switch_n_outs(switchn);
 131         ir_node              **targets   = XMALLOCNZ(ir_node*, n_outs);
 132         unsigned               num_cases = info->num_cases;
 133         case_data_t           *cases     = XMALLOCN(case_data_t, num_cases);
 134         unsigned               c         = 0;
 135         size_t                 e;
 136         int                    i;
 137         ir_node               *proj;
 138
 139         foreach_out_irn(switchn, i, proj) {
 140                 long     pn     = get_Proj_proj(proj);
 141                 ir_node *target = get_irn_out(proj, 0);
 142
 143                 assert((unsigned)pn < n_outs);
 144                 assert(targets[(unsigned)pn] == NULL);
 145                 targets[(unsigned)pn] = target;
 146         }
 147
 148         for (e = 0; e < n_entries; ++e) {
 149                 const ir_switch_table_entry *entry
 150                         = ir_switch_table_get_entry_const(table, e);
 151                 if (entry->pn == 0)
 152                         continue;
 153
 154                 cases[c].entry  = entry;
 155                 cases[c].target = targets[entry->pn];
 156                 ++c;
 157         }
 158         assert(c == num_cases);
 159
 160         /*
 161          * Switch should be transformed into an if cascade.
 162          * So first order the cases, so we can do a binary search on them.
 163          */
 164         qsort(cases, num_cases, sizeof(cases[0]), casecmp);
 165
 166         info->default_block = targets[pn_Switch_default];
 167         info->cases         = cases;
 168 }
 169
 170 static void normalize_table(ir_node *switchn, ir_mode *new_mode,
 171                             ir_tarval *delta)
 172 {
 173         ir_switch_table *table     = get_Switch_table(switchn);
 174         size_t           n_entries = ir_switch_table_get_n_entries(table);
 175         size_t           e;
 176         /* adapt switch_table */
 177         for (e = 0; e < n_entries; ++e) {
 178                 ir_switch_table_entry *entry = ir_switch_table_get_entry(table, e);
 179                 ir_tarval *min = entry->min;
 180
 181                 if (entry->pn == 0)
 182                         continue;
 183
 184                 min = tarval_convert_to(min, new_mode);
 185                 if (delta != NULL)
 186                         min = tarval_sub(min, delta, NULL);
 187
 188                 if (entry->min == entry->max) {
 189                         entry->min = min;
 190                         entry->max = min;
 191                 } else {
 192                         ir_tarval *max = entry->max;
 193                         max = tarval_convert_to(max, new_mode);
 194                         if (delta != NULL)
 195                                 max = tarval_sub(max, delta, NULL);
 196                         entry->min = min;
 197                         entry->max = max;
 198                 }
 199         }
 200 }
 201
 202 /**
 203  * normalize switch to work on an unsigned input with the first case at 0
 204  */
 205 static void normalize_switch(switch_info_t *info)
 206 {
 207         ir_node   *switchn     = info->switchn;
 208         ir_graph  *irg         = get_irn_irg(switchn);
 209         ir_node   *block       = get_nodes_block(switchn);
 210         ir_node   *selector    = get_Switch_selector(switchn);
 211         ir_mode   *mode        = get_irn_mode(selector);
 212         ir_tarval *delta       = NULL;
 213         bool       change_mode = false;
 214
 215         if (mode_is_signed(mode)) {
 216                 mode        = find_unsigned_mode(mode);
 217                 selector    = new_r_Conv(block, selector, mode);
 218                 change_mode = true;
 219         }
 220
 221         /* normalize so switch_min is at 0 */
 222         if (info->switch_min != 0) {
 223                 dbg_info *dbgi = get_irn_dbg_info(switchn);
 224                 ir_node  *min_const;
 225
 226                 delta = new_tarval_from_long(info->switch_min, mode);
 227
 228                 min_const = new_r_Const(irg, delta);
 229                 selector  = new_rd_Sub(dbgi, block, selector, min_const, mode);
 230
 231                 info->switch_max -= info->switch_min;
 232                 info->switch_min  = 0;
 233         }
 234
 235         if (delta != NULL || change_mode) {
 236                 set_Switch_selector(switchn, selector);
 237                 normalize_table(switchn, mode, delta);
 238         }
 239 }
 240
 241 /**
 242  * Create an if (selector == caseval) Cond node (and handle the special case
 243  * of ranged cases)
 244  */
 245 static ir_node *create_case_cond(const ir_switch_table_entry *entry,
 246                                  dbg_info *dbgi, ir_node *block,
 247                                  ir_node *selector)
 248 {
 249         ir_graph *irg      = get_irn_irg(block);
 250         ir_node  *minconst = new_r_Const(irg, entry->min);
 251         ir_node  *cmp;
 252
 253         if (entry->min == entry->max) {
 254                 cmp = new_rd_Cmp(dbgi, block, selector, minconst, ir_relation_equal);
 255         } else {
 256                 ir_tarval *adjusted_max = tarval_sub(entry->max, entry->min, NULL);
 257                 ir_node   *sub          = new_rd_Sub(dbgi, block, selector, minconst,
 258                                                      get_tarval_mode(adjusted_max));
 259                 ir_node   *maxconst     = new_r_Const(irg, adjusted_max);
 260                 cmp = new_rd_Cmp(dbgi, block, sub, maxconst, ir_relation_less_equal);
 261         }
 262
 263         return new_rd_Cond(dbgi, block, cmp);
 264 }
 265
 266 /**
 267  * Creates an if cascade realizing binary search.
 268  */
 269 static void create_if_cascade(switch_info_t *info, ir_node *block,
 270                               case_data_t *curcases, unsigned numcases)
 271 {
 272         ir_graph      *irg      = get_irn_irg(block);
 273         const ir_node *switchn  = info->switchn;
 274         dbg_info      *dbgi     = get_irn_dbg_info(switchn);
 275         ir_node       *selector = get_Switch_selector(switchn);
 276
 277         if (numcases == 0) {
 278                 /* zero cases: "goto default;" */
 279                 ARR_APP1(ir_node*, info->defusers, new_r_Jmp(block));
 280         } else if (numcases == 1) {
 281                 /*only one case: "if (sel == val) goto target else goto default;"*/
 282                 const ir_switch_table_entry *entry = curcases[0].entry;
 283                 ir_node *cond      = create_case_cond(entry, dbgi, block, selector);
 284                 ir_node *trueproj  = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_true);
 285                 ir_node *falseproj = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_false);
 286
 287                 set_Block_cfgpred(curcases[0].target, 0, trueproj);
 288                 ARR_APP1(ir_node*, info->defusers, falseproj);
 289         } else if (numcases == 2) {
 290                 /* only two cases: "if (sel == val[0]) goto target[0];" */
 291                 const ir_switch_table_entry *entry0 = curcases[0].entry;
 292                 const ir_switch_table_entry *entry1 = curcases[1].entry;
 293                 ir_node *cond      = create_case_cond(entry0, dbgi, block, selector);
 294                 ir_node *trueproj  = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_true);
 295                 ir_node *falseproj = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_false);
 296                 ir_node *in[1];
 297                 ir_node *neblock;
 298
 299                 set_Block_cfgpred(curcases[0].target, 0, trueproj);
 300
 301                 in[0] = falseproj;
 302                 neblock = new_r_Block(irg, 1, in);
 303
 304                 /* second part: "else if (sel == val[1]) goto target[1] else goto default;" */
 305                 cond      = create_case_cond(entry1, dbgi, neblock, selector);
 306                 trueproj  = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_true);
 307                 falseproj = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_false);
 308                 set_Block_cfgpred(curcases[1].target, 0, trueproj);
 309                 ARR_APP1(ir_node*, info->defusers, falseproj);
 310         } else {
 311                 /* recursive case: split cases in the middle */
 312                 unsigned midcase = numcases / 2;
 313                 const ir_switch_table_entry *entry = curcases[midcase].entry;
 314                 ir_node *val = new_r_Const(irg, entry->min);
 315                 ir_node *cmp = new_rd_Cmp(dbgi, block, selector, val, ir_relation_less);
 316                 ir_node *cond = new_rd_Cond(dbgi, block, cmp);
 317                 ir_node *in[1];
 318                 ir_node *ltblock;
 319                 ir_node *geblock;
 320
 321                 in[0]   = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_true);
 322                 ltblock = new_r_Block(irg, 1, in);
 323
 324                 in[0]   = new_r_Proj(cond, mode_X, pn_Cond_false);
 325                 geblock = new_r_Block(irg, 1, in);
 326
 327                 create_if_cascade(info, ltblock, curcases, midcase);
 328                 create_if_cascade(info, geblock, curcases + midcase, numcases - midcase);
 329         }
 330 }
 331
 332 static void create_out_of_bounds_check(switch_info_t *info)
 333 {
 334         ir_node    *switchn       = info->switchn;
 335         ir_graph   *irg           = get_irn_irg(switchn);
 336         dbg_info   *dbgi          = get_irn_dbg_info(switchn);
 337         ir_node    *selector      = get_Switch_selector(switchn);
 338         ir_node    *block         = get_nodes_block(switchn);
 339         ir_mode    *cmp_mode      = get_irn_mode(selector);
 340         ir_node   **default_preds = NEW_ARR_F(ir_node*, 0);
 341         ir_node    *default_block = NULL;
 342         ir_node    *max_const;
 343         ir_node    *proj_true;
 344         ir_node    *proj_false;
 345         ir_node    *cmp;
 346         ir_node    *oob_cond;
 347         ir_node    *in[1];
 348         ir_node    *new_block;
 349         int         i;
 350         ir_node    *proj;
 351         size_t      n_default_preds;
 352
 353         assert(info->switch_min == 0);
 354
 355         /* check for out-of-bounds */
 356         max_const  = new_r_Const_long(irg, cmp_mode, info->switch_max);
 357         cmp        = new_rd_Cmp(dbgi, block, selector, max_const, ir_relation_less_equal);
 358         oob_cond   = new_rd_Cond(dbgi, block, cmp);
 359         proj_true  = new_r_Proj(oob_cond, mode_X, pn_Cond_true);
 360         proj_false = new_r_Proj(oob_cond, mode_X, pn_Cond_false);
 361
 362         ARR_APP1(ir_node*, default_preds, proj_false);
 363
 364         /* create new block containing the switch */
 365         in[0] = proj_true;
 366         new_block = new_r_Block(irg, 1, in);
 367         set_nodes_block(switchn, new_block);
 368
 369         /* adjust projs */
 370         foreach_out_irn(switchn, i, proj) {
 371                 long pn = get_Proj_proj(proj);
 372                 if (pn == pn_Switch_default) {
 373                         assert(default_block == NULL);
 374                         default_block = get_irn_out(proj, 0);
 375                         ARR_APP1(ir_node*, default_preds, proj);
 376                 }
 377                 set_nodes_block(proj, new_block);
 378         }
 379
 380         /* adapt default block */
 381         n_default_preds = ARR_LEN(default_preds);
 382         if (n_default_preds > 1) {
 383                 /* create new intermediate blocks so we don't have critical edges */
 384                 size_t p;
 385                 for (p = 0; p < n_default_preds; ++p) {
 386                         ir_node *pred = default_preds[p];
 387                         ir_node *split_block;
 388                         ir_node *block_in[1];
 389
 390                         block_in[0] = pred;
 391                         split_block = new_r_Block(irg, 1, block_in);
 392
 393                         default_preds[p] = new_r_Jmp(split_block);
 394                 }
 395         }
 396         set_irn_in(default_block, n_default_preds, default_preds);
 397
 398         DEL_ARR_F(default_preds);
 399
 400         clear_irg_state(irg, IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_DOMINANCE
 401                            | IR_GRAPH_STATE_VALID_EXTENDED_BLOCKS);
 402 }
 403
 404 /**
 405  * Block-Walker: searches for Switch nodes
 406  */
 407 static void find_switch_nodes(ir_node *block, void *ctx)
 408 {
 409         walk_env_t   *env = (walk_env_t *)ctx;
 410         ir_node      *projx;
 411         ir_node      *switchn;
 412         switch_info_t info;
 413         unsigned long spare;
 414         bool          lower_switch = false;
 415         bool          could_analyze;
 416
 417         /* because we split critical blocks only blocks with 1 predecessors may
 418          * contain Proj->Cond nodes */
 419         if (get_Block_n_cfgpreds(block) != 1)
 420                 return;
 421
 422         projx = get_Block_cfgpred(block, 0);
 423         if (!is_Proj(projx))
 424                 return;
 425         assert(get_irn_mode(projx) == mode_X);
 426
 427         switchn = get_Proj_pred(projx);
 428         if (!is_Switch(switchn))
 429                 return;
 430
 431         if (ir_nodeset_contains(&env->processed, switchn))
 432                 return;
 433         ir_nodeset_insert(&env->processed, switchn);
 434
 435         could_analyze = analyse_switch0(&info, switchn);
 436         /* the code can't handle values which are not representable in the host */
 437         if (!could_analyze) {
 438                 ir_fprintf(stderr, "libfirm warning: Couldn't analyse %+F (this could go wrong in the backend)\n", switchn);
 439                 return;
 440         }
 441
 442         /*
 443          * Here we have: num_cases and [switch_min, switch_max] interval.
 444          * We do an if-cascade if there are too many spare numbers.
 445          */
 446         spare = (unsigned long) info.switch_max
 447                 - (unsigned long) info.switch_min
 448                 - (unsigned long) info.num_cases + 1;
 449         lower_switch |= spare >= env->spare_size;
 450         lower_switch |= info.num_cases <= env->small_switch;
 451
 452         if (!lower_switch) {
 453                 /* we won't decompose the switch. But we might have to add
 454                  * out-of-bounds checking */
 455                 if (!env->allow_out_of_bounds) {
 456                         normalize_switch(&info);
 457                         create_out_of_bounds_check(&info);
 458                 }
 459                 return;
 460         }
 461
 462         normalize_switch(&info);
 463         analyse_switch1(&info);
 464
 465         /* Now create the if cascade */
 466         env->changed   = true;
 467         info.defusers = NEW_ARR_F(ir_node*, 0);
 468         block          = get_nodes_block(switchn);
 469         create_if_cascade(&info, block, info.cases, info.num_cases);
 470
 471         /* Connect new default case users */
 472         set_irn_in(info.default_block, ARR_LEN(info.defusers), info.defusers);
 473
 474         DEL_ARR_F(info.defusers);
 475         xfree(info.cases);
 476         clear_irg_state(get_irn_irg(block), IR_GRAPH_STATE_NO_CRITICAL_EDGES
 477                                           | IR_GRAPH_STATE_CONSISTENT_DOMINANCE
 478                                           | IR_GRAPH_STATE_VALID_EXTENDED_BLOCKS);
 479 }
 480
 481 void lower_switch(ir_graph *irg, unsigned small_switch, unsigned spare_size,
 482                   int allow_out_of_bounds)
 483 {
 484         walk_env_t env;
 485         env.changed             = false;
 486         env.spare_size          = spare_size;
 487         env.small_switch        = small_switch;
 488         env.allow_out_of_bounds = allow_out_of_bounds;
 489         ir_nodeset_init(&env.processed);
 490
 491         remove_critical_cf_edges(irg);
 492         assure_irg_outs(irg);
 493
 494         irg_block_walk_graph(irg, find_switch_nodes, NULL, &env);
 495         ir_nodeset_destroy(&env.processed);
 496 }