nsz Git - libfirm/blob - ir/opt/code_placement.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 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    Move nodes to a block where they will be executed the least
  23  *           often.
  24  * @author   Christian Schaefer, Goetz Lindenmaier, Sebastian Felis,
  25  *           Michael Beck
  26  *
  27  * The idea here is to push nodes as deep into the dominance tree as their
  28  * dependencies allow. After pushing them back up out of as many loops as
  29  * possible.
  30  */
  31 #include "config.h"
  32
  33 #include <stdbool.h>
  34
  35 #include "iroptimize.h"
  36 #include "adt/pdeq.h"
  37 #include "irnode_t.h"
  38 #include "irouts.h"
  39 #include "irgopt.h"
  40 #include "irpass.h"
  41
  42 static bool is_block_reachable(ir_node *block)
  43 {
  44         return get_Block_dom_depth(block) >= 0;
  45 }
  46
  47 /**
  48  * Find the earliest correct block for node n.  --- Place n into the
  49  * same Block as its dominance-deepest Input.
  50  *
  51  * move_out_of_loops() expects that place_floats_early() have placed
  52  * all "living" nodes into a living block. That's why we must
  53  * move nodes in dead block with "live" successors into a valid
  54  * block.
  55  * We move them just into the same block as its successor (or
  56  * in case of a Phi into the effective use block). For Phi successors,
  57  * this may still be a dead block, but then there is no real use, as
  58  * the control flow will be dead later.
  59  */
  60 static void place_floats_early(ir_node *n, waitq *worklist)
  61 {
  62         int       i;
  63         int       arity;
  64         ir_node  *block;
  65         int       new_depth;
  66         ir_graph *irg;
  67         ir_node  *start_block;
  68         ir_node  *new_block;
  69
  70         /* we must not run into an infinite loop */
  71         if (irn_visited_else_mark(n))
  72                 return;
  73
  74         /* The algorithm relies on the fact that all predecessors of a block are
  75          * moved up after a call to place_float_early of the predecessors
  76          * (see the loop below).
  77          * However we have to break cycles somewhere. Relying on the visited flag
  78          * will result in nodes not being moved up despite their place_floats_early
  79          * call.
  80          * Instead we break cycles at pinned nodes which won't move anyway:
  81          * This works because in firm each cycle contains a Phi or Block node
  82          * (which are pinned)
  83          */
  84         if (get_irn_pinned(n) != op_pin_state_floats) {
  85                 /* we can't move pinned nodes */
  86                 arity = get_irn_arity(n);
  87                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
  88                         ir_node *pred = get_irn_n(n, i);
  89                         pdeq_putr(worklist, pred);
  90                 }
  91                 if (!is_Block(n))
  92                         pdeq_putr(worklist, get_nodes_block(n));
  93                 return;
  94         }
  95
  96         block = get_nodes_block(n);
  97
  98         /* first move predecessors up */
  99         arity = get_irn_arity(n);
 100         place_floats_early(block, worklist);
 101         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 102                 ir_node *pred = get_irn_n(n, i);
 103                 place_floats_early(pred, worklist);
 104         }
 105
 106         /* determine earliest point */
 107         new_block = NULL;
 108         new_depth = 0;
 109         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 110                 ir_node *pred       = get_irn_n(n, i);
 111                 ir_node *pred_block = get_nodes_block(pred);
 112                 int      pred_depth = get_Block_dom_depth(pred_block);
 113                 if (pred_depth > new_depth) {
 114                         new_depth = pred_depth;
 115                         new_block = pred_block;
 116                 }
 117         }
 118
 119         /* avoid moving nodes into the start block if we are not in the backend */
 120         irg         = get_irn_irg(n);
 121         start_block = get_irg_start_block(irg);
 122         if (new_block == start_block && block != start_block &&
 123             get_irg_phase_state(irg) != phase_backend) {
 124                 assert(get_Block_n_cfg_outs(start_block) == 1);
 125                 new_block = get_Block_cfg_out(start_block, 0);
 126         }
 127
 128         /* Set the new block */
 129         if (new_block != NULL)
 130                 set_nodes_block(n, new_block);
 131 }
 132
 133 /**
 134  * Floating nodes form subgraphs that begin at nodes as Const, Load,
 135  * Start, Call and that end at op_pin_state_pinned nodes as Store, Call.
 136  * Place_early places all floating nodes reachable from its argument through
 137  * floating nodes and adds all beginnings at op_pin_state_pinned nodes to the
 138  * worklist.
 139  *
 140  * @param worklist   a worklist, used for the algorithm, empty on in/output
 141  */
 142 static void place_early(ir_graph *irg, waitq *worklist)
 143 {
 144         assert(worklist);
 145         inc_irg_visited(irg);
 146
 147         /* this inits the worklist */
 148         place_floats_early(get_irg_end(irg), worklist);
 149
 150         /* Work the content of the worklist. */
 151         while (!waitq_empty(worklist)) {
 152                 ir_node *n = (ir_node*)waitq_get(worklist);
 153                 if (!irn_visited(n))
 154                         place_floats_early(n, worklist);
 155         }
 156         set_irg_pinned(irg, op_pin_state_pinned);
 157 }
 158
 159 /**
 160  * Compute the deepest common dominator tree ancestor of block and dca.
 161  *
 162  * @param dca    the deepest common dominator tree ancestor so far,
 163  *               might be NULL
 164  * @param block  a block
 165  *
 166  * @return  the deepest common dominator tree ancestor of block and dca
 167  */
 168 static ir_node *calc_dom_dca(ir_node *dca, ir_node *block)
 169 {
 170         assert(block != NULL);
 171
 172         /* We found a first legal placement. */
 173         if (!dca)
 174                 return block;
 175
 176         /* Find a placement that is dominates both, dca and block. */
 177         while (get_Block_dom_depth(block) > get_Block_dom_depth(dca))
 178                 block = get_Block_idom(block);
 179
 180         while (get_Block_dom_depth(dca) > get_Block_dom_depth(block)) {
 181                 dca = get_Block_idom(dca);
 182         }
 183
 184         while (block != dca) {
 185                 block = get_Block_idom(block); dca = get_Block_idom(dca);
 186         }
 187         return dca;
 188 }
 189
 190 /**
 191  * Deepest common dominance ancestor of DCA and CONSUMER of PRODUCER.
 192  * I.e., DCA is the block where we might place PRODUCER.
 193  * A data flow edge points from producer to consumer.
 194  */
 195 static ir_node *consumer_dom_dca(ir_node *dca, ir_node *consumer,
 196                                  ir_node *producer)
 197 {
 198         /* Compute the last block into which we can place a node so that it is
 199            before consumer. */
 200         if (is_Phi(consumer)) {
 201                 /* our consumer is a Phi-node, the effective use is in all those
 202                    blocks through which the Phi-node reaches producer */
 203                 ir_node *phi_block = get_nodes_block(consumer);
 204                 int      arity     = get_irn_arity(consumer);
 205                 int      i;
 206
 207                 for (i = 0;  i < arity; i++) {
 208                         if (get_Phi_pred(consumer, i) == producer) {
 209                                 ir_node *new_block = get_Block_cfgpred_block(phi_block, i);
 210                                 if (is_Bad(new_block))
 211                                         continue;
 212
 213                                 assert(is_block_reachable(new_block));
 214                                 dca = calc_dom_dca(dca, new_block);
 215                         }
 216                 }
 217         } else {
 218                 dca = calc_dom_dca(dca, get_nodes_block(consumer));
 219         }
 220         return dca;
 221 }
 222
 223 static inline int get_block_loop_depth(ir_node *block)
 224 {
 225         return get_loop_depth(get_irn_loop(block));
 226 }
 227
 228 /**
 229  * Move n to a block with less loop depth than its current block. The
 230  * new block must be dominated by early.
 231  *
 232  * @param n      the node that should be moved
 233  * @param early  the earliest block we can n move to
 234  */
 235 static void move_out_of_loops(ir_node *n, ir_node *early)
 236 {
 237         ir_node *block      = get_nodes_block(n);
 238         ir_node *best       = block;
 239         int      best_depth = get_block_loop_depth(best);
 240
 241         /* Find the region deepest in the dominator tree dominating
 242            dca with the least loop nesting depth, but still dominated
 243            by our early placement. */
 244         while (block != early) {
 245                 ir_node *idom       = get_Block_idom(block);
 246                 int      idom_depth = get_block_loop_depth(idom);
 247                 if (idom_depth < best_depth) {
 248                         best       = idom;
 249                         best_depth = idom_depth;
 250                 }
 251                 block = idom;
 252         }
 253         if (best != get_nodes_block(n))
 254                 set_nodes_block(n, best);
 255 }
 256
 257 /**
 258  * Calculate the deepest common ancestor in the dominator tree of all nodes'
 259  * blocks depending on node; our final placement has to dominate DCA.
 260  *
 261  * @param node  the definition node
 262  * @param dca   the deepest common ancestor block so far, initially
 263  *              NULL
 264  *
 265  * @return the deepest common dominator ancestor of all blocks of node's users
 266  */
 267 static ir_node *get_deepest_common_dom_ancestor(ir_node *node, ir_node *dca)
 268 {
 269         int i;
 270
 271         for (i = get_irn_n_outs(node) - 1; i >= 0; --i) {
 272                 ir_node *succ = get_irn_out(node, i);
 273
 274                 /* keepalive edges are special and don't respect the dominance */
 275                 if (is_End(succ))
 276                         continue;
 277
 278                 if (is_Proj(succ)) {
 279                         /* Proj nodes are in the same block as node, so
 280                          * the users of Proj are our users. */
 281                         dca = get_deepest_common_dom_ancestor(succ, dca);
 282                 } else {
 283                         assert(is_block_reachable(get_nodes_block(succ)));
 284                         dca = consumer_dom_dca(dca, succ, node);
 285                 }
 286         }
 287         return dca;
 288 }
 289
 290 /**
 291  * Put all the Proj nodes of a node into a given block.
 292  *
 293  * @param node   the mode_T node
 294  * @param block  the block to put the Proj nodes to
 295  */
 296 static void set_projs_block(ir_node *node, ir_node *block)
 297 {
 298         int i;
 299
 300         for (i = get_irn_n_outs(node) - 1; i >= 0; --i) {
 301                 ir_node *succ = get_irn_out(node, i);
 302
 303                 assert(is_Proj(succ));
 304
 305                 if (get_irn_mode(succ) == mode_T) {
 306                         set_projs_block(succ, block);
 307                 }
 308                 set_nodes_block(succ, block);
 309         }
 310 }
 311
 312 /**
 313  * Find the latest legal block for N and place N into the
 314  * `optimal' Block between the latest and earliest legal block.
 315  * The `optimal' block is the dominance-deepest block of those
 316  * with the least loop-nesting-depth.  This places N out of as many
 317  * loops as possible and then makes it as control dependent as
 318  * possible.
 319  */
 320 static void place_floats_late(ir_node *n, pdeq *worklist)
 321 {
 322         int      n_outs;
 323         int      i;
 324         ir_node *block;
 325         ir_node *dca;
 326
 327         if (irn_visited_else_mark(n))
 328                 return;
 329
 330         n_outs = get_irn_n_outs(n);
 331         /* break cycles at pinned nodes (see place place_floats_early) as to why */
 332         if (get_irn_pinned(n) != op_pin_state_floats) {
 333                 for (i = 0; i < n_outs; ++i) {
 334                         ir_node *succ = get_irn_out(n, i);
 335                         pdeq_putr(worklist, succ);
 336                 }
 337                 return;
 338         }
 339
 340         /* place our users */
 341         for (i = 0; i < n_outs; ++i) {
 342                 ir_node *succ = get_irn_out(n, i);
 343                 place_floats_late(succ, worklist);
 344         }
 345
 346         /* no point in moving Projs around, they are moved with their predecessor */
 347         if (is_Proj(n))
 348                 return;
 349         /* some nodes should simply stay in the startblock */
 350         if (is_irn_start_block_placed(n)) {
 351                 assert(get_nodes_block(n) == get_irg_start_block(get_irn_irg(n)));
 352                 return;
 353         }
 354
 355         block = get_nodes_block(n);
 356         assert(is_block_reachable(block));
 357
 358         /* deepest common ancestor in the dominator tree of all nodes'
 359            blocks depending on us; our final placement has to dominate
 360            DCA. */
 361         dca = get_deepest_common_dom_ancestor(n, NULL);
 362         if (dca != NULL) {
 363                 set_nodes_block(n, dca);
 364                 move_out_of_loops(n, block);
 365                 if (get_irn_mode(n) == mode_T) {
 366                         set_projs_block(n, get_nodes_block(n));
 367                 }
 368         }
 369 }
 370
 371 /**
 372  * Place floating nodes on the given worklist as late as possible using
 373  * the dominance tree.
 374  *
 375  * @param worklist   the worklist containing the nodes to place
 376  */
 377 static void place_late(ir_graph *irg, waitq *worklist)
 378 {
 379         assert(worklist);
 380         inc_irg_visited(irg);
 381
 382         /* This fills the worklist initially. */
 383         place_floats_late(get_irg_start_block(irg), worklist);
 384
 385         /* And now empty the worklist again... */
 386         while (!waitq_empty(worklist)) {
 387                 ir_node *n = (ir_node*)waitq_get(worklist);
 388                 if (!irn_visited(n))
 389                         place_floats_late(n, worklist);
 390         }
 391 }
 392
 393 /* Code Placement. */
 394 void place_code(ir_graph *irg)
 395 {
 396         waitq *worklist;
 397
 398         /* Handle graph state */
 399         assert(get_irg_phase_state(irg) != phase_building);
 400         assure_irg_properties(irg,
 401                 IR_GRAPH_PROPERTY_NO_CRITICAL_EDGES |
 402                 IR_GRAPH_PROPERTY_NO_UNREACHABLE_CODE |
 403                 IR_GRAPH_PROPERTY_CONSISTENT_OUTS |
 404                 IR_GRAPH_PROPERTY_CONSISTENT_DOMINANCE |
 405                 IR_GRAPH_PROPERTY_CONSISTENT_LOOPINFO);
 406
 407         /* Place all floating nodes as early as possible. This guarantees
 408          a legal code placement. */
 409         worklist = new_waitq();
 410         place_early(irg, worklist);
 411
 412         /* While GCSE might place nodes in unreachable blocks,
 413          * these are now placed in reachable blocks. */
 414
 415         /* Note: place_early changes only blocks, no data edges. So, the
 416          * data out edges are still valid, no need to recalculate them here. */
 417
 418         /* Now move the nodes down in the dominator tree. This reduces the
 419            unnecessary executions of the node. */
 420         place_late(irg, worklist);
 421
 422         del_waitq(worklist);
 423         confirm_irg_properties(irg, IR_GRAPH_PROPERTIES_NONE);
 424 }
 425
 426 /**
 427  * Wrapper for place_code() inside the place_code pass.
 428  */
 429 static void place_code_wrapper(ir_graph *irg)
 430 {
 431         set_opt_global_cse(1);
 432         optimize_graph_df(irg);
 433         place_code(irg);
 434         set_opt_global_cse(0);
 435 }
 436
 437 ir_graph_pass_t *place_code_pass(const char *name)
 438 {
 439         return def_graph_pass(name ? name : "place", place_code_wrapper);
 440 }