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  * @version  $Id$
  27  *
  28  * The idea here is to push nodes as deep into the dominance tree as their
  29  * dependencies allow. After pushing them back up out of as many loops as
  30  * possible.
  31  */
  32 #include "config.h"
  33
  34 #include <stdbool.h>
  35
  36 #include "iroptimize.h"
  37 #include "adt/pdeq.h"
  38 #include "irnode_t.h"
  39 #include "irouts.h"
  40 #include "irgopt.h"
  41 #include "irpass.h"
  42
  43 static bool is_block_reachable(ir_node *block)
  44 {
  45         return get_Block_dom_depth(block) >= 0;
  46 }
  47
  48 /**
  49  * Find the earliest correct block for node n.  --- Place n into the
  50  * same Block as its dominance-deepest Input.
  51  *
  52  * move_out_of_loops() expects that place_floats_early() have placed
  53  * all "living" nodes into a living block. That's why we must
  54  * move nodes in dead block with "live" successors into a valid
  55  * block.
  56  * We move them just into the same block as its successor (or
  57  * in case of a Phi into the effective use block). For Phi successors,
  58  * this may still be a dead block, but then there is no real use, as
  59  * the control flow will be dead later.
  60  */
  61 static void place_floats_early(ir_node *n, waitq *worklist)
  62 {
  63         int       i;
  64         int       arity;
  65         ir_node  *block;
  66         int       new_depth;
  67         ir_graph *irg;
  68         ir_node  *start_block;
  69         ir_node  *new_block;
  70
  71         /* we must not run into an infinite loop */
  72         if (irn_visited_else_mark(n))
  73                 return;
  74
  75         /* The algorithm relies on the fact that all predecessors of a block are
  76          * moved up after a call to place_float_early of the predecessors
  77          * (see the loop below).
  78          * However we have to break cycles somewhere. Relying on the visited flag
  79          * will result in nodes not being moved up despite their place_floats_early
  80          * call.
  81          * Instead we break cycles at pinned nodes which won't move anyway:
  82          * This works because in firm each cycle contains a Phi or Block node
  83          * (which are pinned)
  84          */
  85         if (get_irn_pinned(n) != op_pin_state_floats) {
  86                 /* we can't move pinned nodes */
  87                 arity = get_irn_arity(n);
  88                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
  89                         ir_node *pred = get_irn_n(n, i);
  90                         pdeq_putr(worklist, pred);
  91                 }
  92                 if (!is_Block(n))
  93                         pdeq_putr(worklist, get_nodes_block(n));
  94                 return;
  95         }
  96
  97         block = get_nodes_block(n);
  98
  99         /* first move predecessors up */
 100         arity = get_irn_arity(n);
 101         place_floats_early(block, worklist);
 102         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 103                 ir_node *pred = get_irn_n(n, i);
 104                 place_floats_early(pred, worklist);
 105         }
 106
 107         /* determine earliest point */
 108         new_block = NULL;
 109         new_depth = 0;
 110         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 111                 ir_node *pred       = get_irn_n(n, i);
 112                 ir_node *pred_block = get_nodes_block(pred);
 113                 int      pred_depth = get_Block_dom_depth(pred_block);
 114                 if (pred_depth > new_depth) {
 115                         new_depth = pred_depth;
 116                         new_block = pred_block;
 117                 }
 118         }
 119
 120         /* avoid moving nodes into the start block if we are not in the backend */
 121         irg         = get_irn_irg(n);
 122         start_block = get_irg_start_block(irg);
 123         if (new_block == start_block && block != start_block &&
 124             get_irg_phase_state(irg) != phase_backend) {
 125                 assert(get_Block_n_cfg_outs(start_block) == 1);
 126                 new_block = get_Block_cfg_out(start_block, 0);
 127         }
 128
 129         /* Set the new block */
 130         if (new_block != NULL)
 131                 set_nodes_block(n, new_block);
 132 }
 133
 134 /**
 135  * Floating nodes form subgraphs that begin at nodes as Const, Load,
 136  * Start, Call and that end at op_pin_state_pinned nodes as Store, Call.
 137  * Place_early places all floating nodes reachable from its argument through
 138  * floating nodes and adds all beginnings at op_pin_state_pinned nodes to the
 139  * worklist.
 140  *
 141  * @param worklist   a worklist, used for the algorithm, empty on in/output
 142  */
 143 static void place_early(ir_graph *irg, waitq *worklist)
 144 {
 145         assert(worklist);
 146         inc_irg_visited(irg);
 147
 148         /* this inits the worklist */
 149         place_floats_early(get_irg_end(irg), worklist);
 150
 151         /* Work the content of the worklist. */
 152         while (!waitq_empty(worklist)) {
 153                 ir_node *n = (ir_node*)waitq_get(worklist);
 154                 if (!irn_visited(n))
 155                         place_floats_early(n, worklist);
 156         }
 157         set_irg_pinned(irg, op_pin_state_pinned);
 158 }
 159
 160 /**
 161  * Compute the deepest common dominator tree ancestor of block and dca.
 162  *
 163  * @param dca    the deepest common dominator tree ancestor so far,
 164  *               might be NULL
 165  * @param block  a block
 166  *
 167  * @return  the deepest common dominator tree ancestor of block and dca
 168  */
 169 static ir_node *calc_dom_dca(ir_node *dca, ir_node *block)
 170 {
 171         assert(block != NULL);
 172
 173         /* We found a first legal placement. */
 174         if (!dca)
 175                 return block;
 176
 177         /* Find a placement that is dominates both, dca and block. */
 178         while (get_Block_dom_depth(block) > get_Block_dom_depth(dca))
 179                 block = get_Block_idom(block);
 180
 181         while (get_Block_dom_depth(dca) > get_Block_dom_depth(block)) {
 182                 dca = get_Block_idom(dca);
 183         }
 184
 185         while (block != dca) {
 186                 block = get_Block_idom(block); dca = get_Block_idom(dca);
 187         }
 188         return dca;
 189 }
 190
 191 /**
 192  * Deepest common dominance ancestor of DCA and CONSUMER of PRODUCER.
 193  * I.e., DCA is the block where we might place PRODUCER.
 194  * A data flow edge points from producer to consumer.
 195  */
 196 static ir_node *consumer_dom_dca(ir_node *dca, ir_node *consumer,
 197                                  ir_node *producer)
 198 {
 199         /* Compute the last block into which we can place a node so that it is
 200            before consumer. */
 201         if (is_Phi(consumer)) {
 202                 /* our consumer is a Phi-node, the effective use is in all those
 203                    blocks through which the Phi-node reaches producer */
 204                 ir_node *phi_block = get_nodes_block(consumer);
 205                 int      arity     = get_irn_arity(consumer);
 206                 int      i;
 207
 208                 for (i = 0;  i < arity; i++) {
 209                         if (get_Phi_pred(consumer, i) == producer) {
 210                                 ir_node *new_block = get_Block_cfgpred_block(phi_block, i);
 211                                 if (is_Bad(new_block))
 212                                         continue;
 213
 214                                 assert(is_block_reachable(new_block));
 215                                 dca = calc_dom_dca(dca, new_block);
 216                         }
 217                 }
 218         } else {
 219                 dca = calc_dom_dca(dca, get_nodes_block(consumer));
 220         }
 221         return dca;
 222 }
 223
 224 static inline int get_block_loop_depth(ir_node *block)
 225 {
 226         return get_loop_depth(get_irn_loop(block));
 227 }
 228
 229 /**
 230  * Move n to a block with less loop depth than its current block. The
 231  * new block must be dominated by early.
 232  *
 233  * @param n      the node that should be moved
 234  * @param early  the earliest block we can n move to
 235  */
 236 static void move_out_of_loops(ir_node *n, ir_node *early)
 237 {
 238         ir_node *block      = get_nodes_block(n);
 239         ir_node *best       = block;
 240         int      best_depth = get_block_loop_depth(best);
 241
 242         /* Find the region deepest in the dominator tree dominating
 243            dca with the least loop nesting depth, but still dominated
 244            by our early placement. */
 245         while (block != early) {
 246                 ir_node *idom       = get_Block_idom(block);
 247                 int      idom_depth = get_block_loop_depth(idom);
 248                 if (idom_depth < best_depth) {
 249                         best       = idom;
 250                         best_depth = idom_depth;
 251                 }
 252                 block = idom;
 253         }
 254         if (best != get_nodes_block(n))
 255                 set_nodes_block(n, best);
 256 }
 257
 258 /**
 259  * Calculate the deepest common ancestor in the dominator tree of all nodes'
 260  * blocks depending on node; our final placement has to dominate DCA.
 261  *
 262  * @param node  the definition node
 263  * @param dca   the deepest common ancestor block so far, initially
 264  *              NULL
 265  *
 266  * @return the deepest common dominator ancestor of all blocks of node's users
 267  */
 268 static ir_node *get_deepest_common_dom_ancestor(ir_node *node, ir_node *dca)
 269 {
 270         int i;
 271
 272         for (i = get_irn_n_outs(node) - 1; i >= 0; --i) {
 273                 ir_node *succ = get_irn_out(node, i);
 274
 275                 /* keepalive edges are special and don't respect the dominance */
 276                 if (is_End(succ))
 277                         continue;
 278
 279                 if (is_Proj(succ)) {
 280                         /* Proj nodes are in the same block as node, so
 281                          * the users of Proj are our users. */
 282                         dca = get_deepest_common_dom_ancestor(succ, dca);
 283                 } else {
 284                         assert(is_block_reachable(get_nodes_block(succ)));
 285                         dca = consumer_dom_dca(dca, succ, node);
 286                 }
 287         }
 288         return dca;
 289 }
 290
 291 /**
 292  * Put all the Proj nodes of a node into a given block.
 293  *
 294  * @param node   the mode_T node
 295  * @param block  the block to put the Proj nodes to
 296  */
 297 static void set_projs_block(ir_node *node, ir_node *block)
 298 {
 299         int i;
 300
 301         for (i = get_irn_n_outs(node) - 1; i >= 0; --i) {
 302                 ir_node *succ = get_irn_out(node, i);
 303
 304                 assert(is_Proj(succ));
 305
 306                 if (get_irn_mode(succ) == mode_T) {
 307                         set_projs_block(succ, block);
 308                 }
 309                 set_nodes_block(succ, block);
 310         }
 311 }
 312
 313 /**
 314  * Find the latest legal block for N and place N into the
 315  * `optimal' Block between the latest and earliest legal block.
 316  * The `optimal' block is the dominance-deepest block of those
 317  * with the least loop-nesting-depth.  This places N out of as many
 318  * loops as possible and then makes it as control dependent as
 319  * possible.
 320  */
 321 static void place_floats_late(ir_node *n, pdeq *worklist)
 322 {
 323         int      n_outs;
 324         int      i;
 325         ir_node *block;
 326         ir_node *dca;
 327
 328         if (irn_visited_else_mark(n))
 329                 return;
 330
 331         n_outs = get_irn_n_outs(n);
 332         /* break cycles at pinned nodes (see place place_floats_early) as to why */
 333         if (get_irn_pinned(n) != op_pin_state_floats) {
 334                 for (i = 0; i < n_outs; ++i) {
 335                         ir_node *succ = get_irn_out(n, i);
 336                         pdeq_putr(worklist, succ);
 337                 }
 338                 return;
 339         }
 340
 341         /* place our users */
 342         for (i = 0; i < n_outs; ++i) {
 343                 ir_node *succ = get_irn_out(n, i);
 344                 place_floats_late(succ, worklist);
 345         }
 346
 347         /* no point in moving Projs around, they are moved with their predecessor */
 348         if (is_Proj(n))
 349                 return;
 350         /* some nodes should simply stay in the startblock */
 351         if (is_irn_start_block_placed(n)) {
 352 #ifndef NDEBUG
 353                 ir_graph *irg         = get_irn_irg(n);
 354                 ir_node  *start_block = get_irg_start_block(irg);
 355                 assert(get_nodes_block(n) == start_block);
 356 #endif
 357                 return;
 358         }
 359
 360         block = get_nodes_block(n);
 361         assert(is_block_reachable(block));
 362
 363         /* deepest common ancestor in the dominator tree of all nodes'
 364            blocks depending on us; our final placement has to dominate
 365            DCA. */
 366         dca = get_deepest_common_dom_ancestor(n, NULL);
 367         if (dca != NULL) {
 368                 set_nodes_block(n, dca);
 369                 move_out_of_loops(n, block);
 370                 if (get_irn_mode(n) == mode_T) {
 371                         set_projs_block(n, get_nodes_block(n));
 372                 }
 373         }
 374 }
 375
 376 /**
 377  * Place floating nodes on the given worklist as late as possible using
 378  * the dominance tree.
 379  *
 380  * @param worklist   the worklist containing the nodes to place
 381  */
 382 static void place_late(ir_graph *irg, waitq *worklist)
 383 {
 384         assert(worklist);
 385         inc_irg_visited(irg);
 386
 387         /* This fills the worklist initially. */
 388         place_floats_late(get_irg_start_block(irg), worklist);
 389
 390         /* And now empty the worklist again... */
 391         while (!waitq_empty(worklist)) {
 392                 ir_node *n = (ir_node*)waitq_get(worklist);
 393                 if (!irn_visited(n))
 394                         place_floats_late(n, worklist);
 395         }
 396 }
 397
 398 /* Code Placement. */
 399 void place_code(ir_graph *irg)
 400 {
 401         waitq *worklist;
 402
 403         remove_critical_cf_edges(irg);
 404
 405         /* Handle graph state */
 406         assert(get_irg_phase_state(irg) != phase_building);
 407         assure_irg_outs(irg);
 408         assure_doms(irg);
 409         assure_cf_loop(irg);
 410
 411         /* Place all floating nodes as early as possible. This guarantees
 412          a legal code placement. */
 413         worklist = new_waitq();
 414         place_early(irg, worklist);
 415
 416         /* While GCSE might place nodes in unreachable blocks,
 417          * these are now placed in reachable blocks. */
 418
 419         /* Note: place_early changes only blocks, no data edges. So, the
 420          * data out edges are still valid, no need to recalculate them here. */
 421
 422         /* Now move the nodes down in the dominator tree. This reduces the
 423            unnecessary executions of the node. */
 424         place_late(irg, worklist);
 425
 426         del_waitq(worklist);
 427 }
 428
 429 /**
 430  * Wrapper for place_code() inside the place_code pass.
 431  */
 432 static void place_code_wrapper(ir_graph *irg)
 433 {
 434         set_opt_global_cse(1);
 435         optimize_graph_df(irg);
 436         place_code(irg);
 437         set_opt_global_cse(0);
 438 }
 439
 440 ir_graph_pass_t *place_code_pass(const char *name)
 441 {
 442         return def_graph_pass(name ? name : "place", place_code_wrapper);
 443 }