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

   1 /*
   2  * Project:     libFIRM
   3  * File name:   ir/opt/ldstopt.c
   4  * Purpose:     load store optimizations
   5  * Author:
   6  * Created:
   7  * CVS-ID:      $Id$
   8  * Copyright:   (c) 1998-2004 Universit\81ät Karlsruhe
   9  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
  10  */
  11 # include "irnode_t.h"
  12 # include "irgraph_t.h"
  13 # include "irmode_t.h"
  14 # include "iropt_t.h"
  15 # include "ircons_t.h"
  16 # include "irgmod.h"
  17 # include "irgwalk.h"
  18 # include "irvrfy.h"
  19 # include "tv_t.h"
  20 # include "dbginfo_t.h"
  21 # include "iropt_dbg.h"
  22 # include "irflag_t.h"
  23 # include "array.h"
  24 # include "firmstat.h"
  25
  26 #undef IMAX
  27 #define IMAX(a,b)       ((a) > (b) ? (a) : (b))
  28
  29 #define MAX_PROJ        IMAX(pn_Load_max, pn_Store_max)
  30
  31 /**
  32  * walker environment
  33  */
  34 typedef struct _walk_env_t {
  35   struct obstack obst;          /**< list of all stores */
  36   int changes;
  37 } walk_env_t;
  38
  39 /**
  40  * a Load/Store info
  41  */
  42 typedef struct _ldst_info_t {
  43   ir_node *projs[MAX_PROJ];     /**< list of Proj's of this node */
  44   ir_node *exc_block;           /**< the exception block if available */
  45   int     exc_idx;              /**< predecessor index in the exception block */
  46 } ldst_info_t;
  47
  48 /**
  49  * flags for control flow
  50  */
  51 enum block_flags_t {
  52   BLOCK_HAS_COND = 1,      /**< Block has conditional control flow */
  53   BLOCK_HAS_EXC  = 2       /**< Block has exceptionl control flow */
  54 };
  55
  56 /**
  57  * a Block info
  58  */
  59 typedef struct _block_info_t {
  60   unsigned flags;               /**< flags for the block */
  61 } block_info_t;
  62
  63 /**
  64  * walker, clears all links first
  65  */
  66 static void init_links(ir_node *n, void *env)
  67 {
  68   set_irn_link(n, NULL);
  69 }
  70
  71 /**
  72  * get the Load/Store info of a node
  73  */
  74 static ldst_info_t *get_ldst_info(ir_node *node, walk_env_t *env)
  75 {
  76   ldst_info_t *info = get_irn_link(node);
  77
  78   if (! info) {
  79     info = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*info));
  80
  81     memset(info, 0, sizeof(*info));
  82
  83     set_irn_link(node, info);
  84   }
  85   return info;
  86 }
  87
  88 /**
  89  * get the Block info of a node
  90  */
  91 static block_info_t *get_block_info(ir_node *node, walk_env_t *env)
  92 {
  93   block_info_t *info = get_irn_link(node);
  94
  95   if (! info) {
  96     info = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*info));
  97
  98     memset(info, 0, sizeof(*info));
  99
 100     set_irn_link(node, info);
 101   }
 102   return info;
 103 }
 104
 105 /**
 106  * update the projection info for a Load/Store
 107  */
 108 static int update_projs(ldst_info_t *info, ir_node *proj)
 109 {
 110   long nr = get_Proj_proj(proj);
 111
 112   assert(0 <= nr && nr <= MAX_PROJ && "Wrong proj from LoadStore");
 113
 114   if (info->projs[nr]) {
 115     /* there is already one, do CSE */
 116     exchange(proj, info->projs[nr]);
 117     return 1;
 118   }
 119   else {
 120     info->projs[nr] = proj;
 121     return 0;
 122   }
 123 }
 124
 125 /**
 126  * update the exception block info for a Load/Store
 127  */
 128 static int update_exc(ldst_info_t *info, ir_node *block, int pos)
 129 {
 130   assert(info->exc_block == NULL && "more than one exception block found");
 131
 132   info->exc_block = block;
 133   info->exc_idx   = pos;
 134   return 0;
 135 }
 136
 137 /**
 138  * walker, collects all Load/Store/Proj nodes
 139  *
 140  * walks form Start -> End
 141  */
 142 static void collect_nodes(ir_node *node, void *env)
 143 {
 144   ir_node     *pred;
 145   ldst_info_t *ldst_info;
 146   walk_env_t  *wenv = env;
 147
 148   if (get_irn_op(node) == op_Proj) {
 149     pred = get_Proj_pred(node);
 150
 151     if (get_irn_op(pred) == op_Load || get_irn_op(pred) == op_Store) {
 152       ldst_info = get_ldst_info(pred, wenv);
 153
 154       wenv->changes |= update_projs(ldst_info, node);
 155     }
 156   }
 157   else if (get_irn_op(node) == op_Block) { /* check, if it's an exception block */
 158     int i, n;
 159
 160     for (i = 0, n = get_Block_n_cfgpreds(node); i < n; ++i) {
 161       ir_node      *pred_block;
 162       block_info_t *bl_info;
 163
 164       pred = skip_Proj(get_Block_cfgpred(node, i));
 165
 166       /* ignore Bad predecessors, they will be removed later */
 167       if (is_Bad(pred))
 168         continue;
 169
 170       pred_block = get_nodes_block(pred);
 171       bl_info    = get_block_info(pred_block, wenv);
 172
 173       if (is_fragile_op(pred))
 174         bl_info->flags |= BLOCK_HAS_EXC;
 175       else if (is_forking_op(pred))
 176         bl_info->flags |= BLOCK_HAS_COND;
 177
 178       if (get_irn_op(pred) == op_Load || get_irn_op(pred) == op_Store) {
 179         ldst_info = get_ldst_info(pred, wenv);
 180
 181         wenv->changes |= update_exc(ldst_info, node, i);
 182       }
 183     }
 184   }
 185 }
 186
 187 /**
 188  * optimize a Load
 189  */
 190 static int optimize_load(ir_node *load)
 191 {
 192   ldst_info_t *info = get_irn_link(load);
 193   ir_mode *load_mode = get_Load_mode(load);
 194   ir_node *pred, *mem, *ptr;
 195   int res = 1;
 196
 197   if (get_Load_volatility(load) == volatility_is_volatile)
 198     return 0;
 199
 200   /*
 201    * BEWARE: one might think that checking the modes is useless, because
 202    * if the pointers are identical, they refer to the same object.
 203    * This is only true in strong typed languages, not is C were the following
 204    * is possible a = *(type1 *)p; b = *(type2 *)p ...
 205    */
 206
 207   ptr  = get_Load_ptr(load);
 208   mem  = get_Load_mem(load);
 209   pred = skip_Proj(mem);
 210
 211   if (! info->projs[pn_Load_res] && ! info->projs[pn_Load_X_except]) {
 212     /* a Load which value is neither used nor exception checked, remove it */
 213     exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 214     res = 1;
 215   }
 216   else if (get_irn_op(pred) == op_Store && get_Store_ptr(pred) == ptr &&
 217            get_irn_mode(get_Store_value(pred)) == load_mode) {
 218     /*
 219      * a load immediately after a store -- a read after write.
 220      * We may remove the Load, if it does not have an exception handler
 221      * OR they are in the same block. In the latter case the Load cannot
 222      * throw an exception when the previous Store was quiet.
 223      */
 224     if (! info->projs[pn_Load_X_except] || get_nodes_block(load) == get_nodes_block(pred)) {
 225       exchange( info->projs[pn_Load_res], get_Store_value(pred) );
 226       if (info->projs[pn_Load_M])
 227         exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 228
 229       /* no exception */
 230       if (info->projs[pn_Load_X_except])
 231         exchange( info->projs[pn_Load_X_except], new_Bad());
 232       res = 1;
 233     }
 234   }
 235   else if (get_irn_op(pred) == op_Load && get_Load_ptr(pred) == ptr &&
 236            get_Load_mode(pred) == load_mode) {
 237     /*
 238      * a load immediately after a load -- a read after read.
 239      * We may remove the second Load, if it does not have an exception handler
 240      * OR they are in the same block. In the later case the Load cannot
 241      * throw an exception when the previous Load was quiet.
 242      */
 243     if (! info->projs[pn_Load_X_except] || get_nodes_block(load) == get_nodes_block(pred)) {
 244       ldst_info_t *pred_info = get_irn_link(pred);
 245
 246       if (pred_info->projs[pn_Load_res]) {
 247         /* we need a data proj from the previous load for this optimization */
 248         exchange( info->projs[pn_Load_res], pred_info->projs[pn_Load_res] );
 249         if (info->projs[pn_Load_M])
 250           exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 251       }
 252       else {
 253         if (info->projs[pn_Load_res]) {
 254           set_Proj_pred(info->projs[pn_Load_res], pred);
 255           set_nodes_block(info->projs[pn_Load_res], get_nodes_block(pred));
 256         }
 257         if (info->projs[pn_Load_M]) {
 258           /* Actually, this if should not be necessary.  Construct the Loads
 259              properly!!! */
 260           exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 261         }
 262       }
 263
 264       /* no exception */
 265       if (info->projs[pn_Load_X_except])
 266         exchange(info->projs[pn_Load_X_except], new_Bad());
 267
 268       res = 1;
 269     }
 270   }
 271   return res;
 272 }
 273
 274 /**
 275  * optimize a Store
 276  */
 277 static int optimize_store(ir_node *store)
 278 {
 279   ldst_info_t *info = get_irn_link(store);
 280   ir_node *pred, *mem, *ptr, *value, *block;
 281   ir_mode *mode;
 282   ldst_info_t *pred_info;
 283   int res = 0;
 284
 285   if (get_Store_volatility(store) == volatility_is_volatile)
 286     return 0;
 287
 288   /*
 289    * BEWARE: one might think that checking the modes is useless, because
 290    * if the pointers are identical, they refer to the same object.
 291    * This is only true in strong typed languages, not is C were the following
 292    * is possible *(type1 *)p = a; *(type2 *)p = b ...
 293    */
 294
 295   block = get_nodes_block(store);
 296   ptr   = get_Store_ptr(store);
 297   mem   = get_Store_mem(store);
 298   value = get_Store_value(store);
 299   pred  = skip_Proj(mem);
 300   mode  = get_irn_mode(value);
 301
 302   pred_info = get_irn_link(pred);
 303
 304   if (get_irn_op(pred) == op_Store && get_Store_ptr(pred) == ptr &&
 305       get_nodes_block(pred) == block && get_irn_mode(get_Store_value(pred)) == mode) {
 306     /*
 307      * a store immediately after a store in the same block -- a write after write.
 308      * We may remove the first Store, if it does not have an exception handler.
 309      *
 310      * TODO: What, if both have the same exception handler ???
 311      */
 312     if (get_Store_volatility(pred) != volatility_is_volatile && !pred_info->projs[pn_Store_X_except]) {
 313       exchange( pred_info->projs[pn_Store_M], get_Store_mem(pred) );
 314       res = 1;
 315     }
 316   }
 317   else if (get_irn_op(pred) == op_Load && get_Load_ptr(pred) == ptr &&
 318            value == pred_info->projs[pn_Load_res]) {
 319     /*
 320      * a store a value immediately after a load -- a write after read.
 321      * We may remove the second Store, if it does not have an exception handler.
 322      */
 323     if (! info->projs[pn_Store_X_except]) {
 324       exchange( info->projs[pn_Store_M], mem );
 325       res = 1;
 326     }
 327   }
 328   return res;
 329 }
 330
 331 /**
 332  * walker, optimizes Phi after Stores:
 333  * Does the following optimization:
 334  *
 335  *   val1   val2   val3          val1  val2  val3
 336  *    |      |      |               \    |    /
 337  *   Str    Str    Str               \   |   /
 338  *      \    |    /                     Phi
 339  *       \   |   /                       |
 340  *        \  |  /                       Str
 341  *          Phi
 342  *
 343  * This removes the number of stores and allows for predicated execution.
 344  * Moves Stores back to the end of a function which may be bad
 345  *
 346  * Is only allowed if the predecessor blocks have only one successor.
 347  */
 348 static int optimize_phi(ir_node *phi, void *env)
 349 {
 350   walk_env_t *wenv = env;
 351   int i, n;
 352   ir_node *store, *ptr, *block, *phiM, *phiD, *exc, *projM;
 353   ir_mode *mode;
 354   ir_node **inM, **inD;
 355   int *idx;
 356   dbg_info *db = NULL;
 357   ldst_info_t *info;
 358   block_info_t *bl_info;
 359
 360   /* Must be a memory Phi */
 361   if (get_irn_mode(phi) != mode_M)
 362     return 0;
 363
 364   n = get_Phi_n_preds(phi);
 365   if (n <= 0)
 366     return 0;
 367
 368   store = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, 0));
 369   if (get_irn_op(store) != op_Store)
 370     return 0;
 371
 372   /* abort on bad blocks */
 373   if (is_Bad(get_nodes_block(store)))
 374     return 0;
 375
 376   /* check if the block has only one output */
 377   bl_info = get_irn_link(get_nodes_block(store));
 378   if (bl_info->flags)
 379     return 0;
 380
 381   /* this is the address of the store */
 382   ptr  = get_Store_ptr(store);
 383   mode = get_irn_mode(get_Store_value(store));
 384   info = get_irn_link(store);
 385   exc  = info->exc_block;
 386
 387   for (i = 1; i < n; ++i) {
 388     ir_node *pred = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, i));
 389
 390     if (get_irn_op(pred) != op_Store)
 391       return 0;
 392
 393     if (mode != get_irn_mode(get_Store_value(pred)) || ptr != get_Store_ptr(pred))
 394       return 0;
 395
 396     info = get_irn_link(pred);
 397
 398     /* check, if all stores have the same exception flow */
 399     if (exc != info->exc_block)
 400       return 0;
 401
 402     /* abort on bad blocks */
 403     if (is_Bad(get_nodes_block(store)))
 404       return 0;
 405
 406     /* check if the block has only one output */
 407     bl_info = get_irn_link(get_nodes_block(store));
 408     if (bl_info->flags)
 409       return 0;
 410   }
 411
 412   /*
 413    * ok, when we are here, we found all predecessors of a Phi that
 414    * are Stores to the same address. That means whatever we do before
 415    * we enter the block of the Phi, we do a Store.
 416    * So, we can move the store to the current block:
 417    *
 418    *   val1    val2    val3          val1  val2  val3
 419    *    |       |       |               \    |    /
 420    * | Str | | Str | | Str |             \   |   /
 421    *      \     |     /                     Phi
 422    *       \    |    /                       |
 423    *        \   |   /                       Str
 424    *           Phi
 425    *
 426    * Is only allowed if the predecessor blocks have only one successor.
 427    */
 428
 429   /* first step: collect all inputs */
 430   NEW_ARR_A(ir_node *, inM, n);
 431   NEW_ARR_A(ir_node *, inD, n);
 432   NEW_ARR_A(int, idx, n);
 433
 434   for (i = 0; i < n; ++i) {
 435     ir_node *pred = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, i));
 436     info = get_irn_link(pred);
 437
 438     inM[i] = get_Store_mem(pred);
 439     inD[i] = get_Store_value(pred);
 440     idx[i] = info->exc_idx;
 441   }
 442   block = get_nodes_block(phi);
 443
 444   /* second step: create a new memory Phi */
 445   phiM = new_rd_Phi(get_irn_dbg_info(phi), current_ir_graph, block, n, inM, mode_M);
 446
 447   /* third step: create a new data Phi */
 448   phiD = new_rd_Phi(get_irn_dbg_info(phi), current_ir_graph, block, n, inD, mode);
 449
 450   /* fourth step: create the Store */
 451   store = new_rd_Store(db, current_ir_graph, block, phiM, ptr, phiD);
 452   projM = new_rd_Proj(NULL, current_ir_graph, block, store, mode_M, pn_Store_M);
 453
 454   info = get_ldst_info(store, wenv);
 455   info->projs[pn_Store_M] = projM;
 456
 457   /* fifths step: repair exception flow */
 458   if (exc) {
 459     ir_node *projX = new_rd_Proj(NULL, current_ir_graph, block, store, mode_X, pn_Store_X_except);
 460
 461     info->projs[pn_Store_X_except] = projX;
 462     info->exc_block                = exc;
 463     info->exc_idx                  = idx[0];
 464
 465     for (i = 0; i < n; ++i) {
 466       set_Block_cfgpred(exc, idx[i], projX);
 467     }
 468
 469     if (n > 1) {
 470       /* the exception block should be optimized as some inputs are identical now */
 471     }
 472   }
 473
 474   /* sixt step: replace old Phi */
 475   exchange(phi, projM);
 476
 477   return 1;
 478 }
 479
 480 /**
 481  * walker, collects all Load/Store/Proj nodes
 482  */
 483 static void do_load_store_optimize(ir_node *n, void *env)
 484 {
 485   walk_env_t *wenv = env;
 486
 487   switch (get_irn_opcode(n)) {
 488
 489   case iro_Load:
 490     wenv->changes |= optimize_load(n);
 491     break;
 492
 493   case iro_Store:
 494     wenv->changes |= optimize_store(n);
 495     break;
 496
 497   case iro_Phi:
 498     wenv->changes |= optimize_phi(n, env);
 499
 500   default:
 501     ;
 502   }
 503 }
 504
 505 /*
 506  * do the load store optimization
 507  */
 508 void optimize_load_store(ir_graph *irg)
 509 {
 510   walk_env_t env;
 511
 512   assert(get_irg_phase_state(irg) != phase_building);
 513
 514   if (!get_opt_redundant_LoadStore())
 515     return;
 516
 517   obstack_init(&env.obst);
 518   env.changes = 0;
 519
 520   /* init the links, then collect Loads/Stores/Proj's in lists */
 521   irg_walk_graph(irg, init_links, collect_nodes, &env);
 522
 523   /* now we have collected enough information, optimize */
 524   irg_walk_graph(irg, NULL, do_load_store_optimize, &env);
 525
 526   obstack_free(&env.obst, NULL);
 527
 528   /* Handle graph state */
 529   if (env.changes) {
 530     if (get_irg_outs_state(current_ir_graph) == outs_consistent)
 531       set_irg_outs_inconsistent(current_ir_graph);
 532
 533     /* is this really needed: Yes, as exception block may get bad but this might be tested */
 534     if (get_irg_dom_state(current_ir_graph) == dom_consistent)
 535       set_irg_dom_inconsistent(current_ir_graph);
 536   }
 537 }