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 = 0;
 196
 197   /* do NOT touch volatile loads for now */
 198   if (get_Load_volatility(load) == volatility_is_volatile)
 199     return 0;
 200
 201   if (! info->projs[pn_Load_res] && ! info->projs[pn_Load_X_except]) {
 202     /* a Load which value is neither used nor exception checked, remove it */
 203     mem  = get_Load_mem(load);
 204     exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 205
 206     return 1;
 207   }
 208
 209   /* the address of the load to be optimized */
 210   ptr = get_Load_ptr(load);
 211
 212   /* the mem of the load. Must still be returned after optimization */
 213   mem  = get_Load_mem(load);
 214
 215   if ((get_irn_opcode(ptr) == iro_SymConst) && (get_SymConst_kind(ptr) == symconst_addr_ent)) {
 216     entity *ent = get_SymConst_entity(ptr);
 217
 218     assert(mode_is_reference(get_irn_mode(ptr)));
 219
 220     if ((allocation_static == get_entity_allocation(ent)) &&
 221         (visibility_external_allocated != get_entity_visibility(ent))) {
 222       /* a static allocation that is not external: there should be NO exception
 223        * when loading. */
 224
 225       /* no exception, clear the info field as it might be checked later again */
 226       if (info->projs[pn_Load_X_except]) {
 227         exchange(info->projs[pn_Load_X_except], new_Bad());
 228         info->projs[pn_Load_X_except] = NULL;
 229       }
 230
 231       if (variability_constant == get_entity_variability(ent)) {
 232         /* more simpler case: we load the content of a constant value:
 233          * replace it by the constant itself
 234          */
 235
 236         /* no memory */
 237         if (info->projs[pn_Load_M])
 238           exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 239
 240         /* no result :-) */
 241         if (info->projs[pn_Load_res])
 242           exchange(info->projs[pn_Load_res], copy_const_value(get_atomic_ent_value(ent)));
 243
 244         return 1;
 245       }
 246
 247       /* we changed the irg, but try further */
 248       res = 1;
 249     }
 250   }
 251
 252   /* follow the memory chain as long as there are only Loads */
 253   for (pred = skip_Proj(mem); ; pred = skip_Proj(get_Load_mem(pred))) {
 254
 255     /*
 256      * BEWARE: one might think that checking the modes is useless, because
 257      * if the pointers are identical, they refer to the same object.
 258      * This is only true in strong typed languages, not is C were the following
 259      * is possible a = *(type1 *)p; b = *(type2 *)p ...
 260      */
 261
 262     if (get_irn_op(pred) == op_Store && get_Store_ptr(pred) == ptr &&
 263         get_irn_mode(get_Store_value(pred)) == load_mode) {
 264       ldst_info_t *pred_info = get_irn_link(pred);
 265
 266       /*
 267        * a load immediately after a store -- a read after write.
 268        * We may remove the Load, if both load & Store does not have an exception handler
 269        * OR they are in the same block. In the latter case the Load cannot
 270        * throw an exception when the previous Store was quiet.
 271        *
 272        * Why we need to check for Store Exc? If the Store cannot be executed (ROM)
 273        * the exception handler might simply jump into the load block :-(
 274        * We could make it a little bit better if we would know that the exception
 275        * handler of teh Store jumps directly to the end...
 276        */
 277       if ((!pred_info->projs[pn_Store_X_except] && !info->projs[pn_Load_X_except]) ||
 278           get_nodes_block(load) == get_nodes_block(pred)) {
 279         DBG_OPT_RAW(pred, load);
 280         exchange( info->projs[pn_Load_res], get_Store_value(pred) );
 281
 282         if (info->projs[pn_Load_M])
 283           exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 284
 285         /* no exception */
 286         if (info->projs[pn_Load_X_except])
 287           exchange( info->projs[pn_Load_X_except], new_Bad());
 288         return 1;
 289       }
 290     }
 291     else if (get_irn_op(pred) == op_Load && get_Load_ptr(pred) == ptr &&
 292              get_Load_mode(pred) == load_mode) {
 293       /*
 294        * a load after a load -- a read after read.
 295        * We may remove the second Load, if it does not have an exception handler
 296        * OR they are in the same block. In the later case the Load cannot
 297        * throw an exception when the previous Load was quiet.
 298        *
 299        * Here, there is no need to check if the previos load has an exception hander because
 300        * they would have exact the same exception...
 301        */
 302       if (! info->projs[pn_Load_X_except] || get_nodes_block(load) == get_nodes_block(pred)) {
 303         ldst_info_t *pred_info = get_irn_link(pred);
 304
 305         DBG_OPT_RAR(pred, load);
 306
 307         if (pred_info->projs[pn_Load_res]) {
 308           /* we need a data proj from the previous load for this optimization */
 309           exchange( info->projs[pn_Load_res], pred_info->projs[pn_Load_res] );
 310           if (info->projs[pn_Load_M])
 311             exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 312         }
 313         else {
 314           if (info->projs[pn_Load_res]) {
 315             set_Proj_pred(info->projs[pn_Load_res], pred);
 316             set_nodes_block(info->projs[pn_Load_res], get_nodes_block(pred));
 317           }
 318           if (info->projs[pn_Load_M]) {
 319             /* Actually, this if should not be necessary.  Construct the Loads
 320                properly!!! */
 321             exchange(info->projs[pn_Load_M], mem);
 322           }
 323         }
 324
 325         /* no exception */
 326         if (info->projs[pn_Load_X_except])
 327           exchange(info->projs[pn_Load_X_except], new_Bad());
 328
 329         return 1;
 330       }
 331     }
 332
 333     /* follow only load chains */
 334     if (get_irn_op(pred) != op_Load)
 335       break;
 336    }
 337   return res;
 338 }
 339
 340 /**
 341  * optimize a Store
 342  */
 343 static int optimize_store(ir_node *store)
 344 {
 345   ldst_info_t *info = get_irn_link(store);
 346   ir_node *pred, *mem, *ptr, *value, *block;
 347   ir_mode *mode;
 348   int res = 0;
 349
 350   if (get_Store_volatility(store) == volatility_is_volatile)
 351     return 0;
 352
 353   /*
 354    * BEWARE: one might think that checking the modes is useless, because
 355    * if the pointers are identical, they refer to the same object.
 356    * This is only true in strong typed languages, not is C were the following
 357    * is possible *(type1 *)p = a; *(type2 *)p = b ...
 358    */
 359
 360   block = get_nodes_block(store);
 361   ptr   = get_Store_ptr(store);
 362   mem   = get_Store_mem(store);
 363   value = get_Store_value(store);
 364
 365   mode  = get_irn_mode(value);
 366
 367   /* follow the memory chain as long as there are only Loads */
 368   for (pred = skip_Proj(mem); ; pred = skip_Proj(get_Load_mem(pred))) {
 369     ldst_info_t *pred_info = get_irn_link(pred);
 370
 371     if (get_irn_op(pred) == op_Store && get_Store_ptr(pred) == ptr &&
 372         get_nodes_block(pred) == block && get_irn_mode(get_Store_value(pred)) == mode) {
 373       /*
 374        * a store after a store in the same block -- a write after write.
 375        * We may remove the first Store, if it does not have an exception handler.
 376        *
 377        * TODO: What, if both have the same exception handler ???
 378        */
 379       if (get_Store_volatility(pred) != volatility_is_volatile && !pred_info->projs[pn_Store_X_except]) {
 380         DBG_OPT_WAW(pred, store);
 381         exchange( pred_info->projs[pn_Store_M], get_Store_mem(pred) );
 382         return 1;
 383       }
 384     }
 385     else if (get_irn_op(pred) == op_Load && get_Load_ptr(pred) == ptr &&
 386              value == pred_info->projs[pn_Load_res]) {
 387       /*
 388        * a store of a value after a load -- a write after read.
 389        * We may remove the second Store, if it does not have an exception handler.
 390        */
 391       if (! info->projs[pn_Store_X_except]) {
 392         DBG_OPT_WAR(pred, store);
 393         exchange( info->projs[pn_Store_M], mem );
 394         return 1;
 395       }
 396     }
 397
 398     /* follow only load chains */
 399     if (get_irn_op(pred) != op_Load)
 400       break;
 401   }
 402   return res;
 403 }
 404
 405 /**
 406  * walker, optimizes Phi after Stores:
 407  * Does the following optimization:
 408  *
 409  *   val1   val2   val3          val1  val2  val3
 410  *    |      |      |               \    |    /
 411  *   Str    Str    Str               \   |   /
 412  *      \    |    /                     Phi
 413  *       \   |   /                       |
 414  *        \  |  /                       Str
 415  *          Phi
 416  *
 417  * This removes the number of stores and allows for predicated execution.
 418  * Moves Stores back to the end of a function which may be bad
 419  *
 420  * Is only allowed if the predecessor blocks have only one successor.
 421  */
 422 static int optimize_phi(ir_node *phi, void *env)
 423 {
 424   walk_env_t *wenv = env;
 425   int i, n;
 426   ir_node *store, *ptr, *block, *phiM, *phiD, *exc, *projM;
 427   ir_mode *mode;
 428   ir_node **inM, **inD;
 429   int *idx;
 430   dbg_info *db = NULL;
 431   ldst_info_t *info;
 432   block_info_t *bl_info;
 433
 434   /* Must be a memory Phi */
 435   if (get_irn_mode(phi) != mode_M)
 436     return 0;
 437
 438   n = get_Phi_n_preds(phi);
 439   if (n <= 0)
 440     return 0;
 441
 442   store = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, 0));
 443   if (get_irn_op(store) != op_Store)
 444     return 0;
 445
 446   /* abort on bad blocks */
 447   if (is_Bad(get_nodes_block(store)))
 448     return 0;
 449
 450   /* check if the block has only one output */
 451   bl_info = get_irn_link(get_nodes_block(store));
 452   if (bl_info->flags)
 453     return 0;
 454
 455   /* this is the address of the store */
 456   ptr  = get_Store_ptr(store);
 457   mode = get_irn_mode(get_Store_value(store));
 458   info = get_irn_link(store);
 459   exc  = info->exc_block;
 460
 461   for (i = 1; i < n; ++i) {
 462     ir_node *pred = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, i));
 463
 464     if (get_irn_op(pred) != op_Store)
 465       return 0;
 466
 467     if (mode != get_irn_mode(get_Store_value(pred)) || ptr != get_Store_ptr(pred))
 468       return 0;
 469
 470     info = get_irn_link(pred);
 471
 472     /* check, if all stores have the same exception flow */
 473     if (exc != info->exc_block)
 474       return 0;
 475
 476     /* abort on bad blocks */
 477     if (is_Bad(get_nodes_block(store)))
 478       return 0;
 479
 480     /* check if the block has only one output */
 481     bl_info = get_irn_link(get_nodes_block(store));
 482     if (bl_info->flags)
 483       return 0;
 484   }
 485
 486   /*
 487    * ok, when we are here, we found all predecessors of a Phi that
 488    * are Stores to the same address. That means whatever we do before
 489    * we enter the block of the Phi, we do a Store.
 490    * So, we can move the store to the current block:
 491    *
 492    *   val1    val2    val3          val1  val2  val3
 493    *    |       |       |               \    |    /
 494    * | Str | | Str | | Str |             \   |   /
 495    *      \     |     /                     Phi
 496    *       \    |    /                       |
 497    *        \   |   /                       Str
 498    *           Phi
 499    *
 500    * Is only allowed if the predecessor blocks have only one successor.
 501    */
 502
 503   /* first step: collect all inputs */
 504   NEW_ARR_A(ir_node *, inM, n);
 505   NEW_ARR_A(ir_node *, inD, n);
 506   NEW_ARR_A(int, idx, n);
 507
 508   for (i = 0; i < n; ++i) {
 509     ir_node *pred = skip_Proj(get_Phi_pred(phi, i));
 510     info = get_irn_link(pred);
 511
 512     inM[i] = get_Store_mem(pred);
 513     inD[i] = get_Store_value(pred);
 514     idx[i] = info->exc_idx;
 515   }
 516   block = get_nodes_block(phi);
 517
 518   /* second step: create a new memory Phi */
 519   phiM = new_rd_Phi(get_irn_dbg_info(phi), current_ir_graph, block, n, inM, mode_M);
 520
 521   /* third step: create a new data Phi */
 522   phiD = new_rd_Phi(get_irn_dbg_info(phi), current_ir_graph, block, n, inD, mode);
 523
 524   /* fourth step: create the Store */
 525   store = new_rd_Store(db, current_ir_graph, block, phiM, ptr, phiD);
 526   projM = new_rd_Proj(NULL, current_ir_graph, block, store, mode_M, pn_Store_M);
 527
 528   info = get_ldst_info(store, wenv);
 529   info->projs[pn_Store_M] = projM;
 530
 531   /* fifths step: repair exception flow */
 532   if (exc) {
 533     ir_node *projX = new_rd_Proj(NULL, current_ir_graph, block, store, mode_X, pn_Store_X_except);
 534
 535     info->projs[pn_Store_X_except] = projX;
 536     info->exc_block                = exc;
 537     info->exc_idx                  = idx[0];
 538
 539     for (i = 0; i < n; ++i) {
 540       set_Block_cfgpred(exc, idx[i], projX);
 541     }
 542
 543     if (n > 1) {
 544       /* the exception block should be optimized as some inputs are identical now */
 545     }
 546   }
 547
 548   /* sixt step: replace old Phi */
 549   exchange(phi, projM);
 550
 551   return 1;
 552 }
 553
 554 /**
 555  * walker, collects all Load/Store/Proj nodes
 556  */
 557 static void do_load_store_optimize(ir_node *n, void *env)
 558 {
 559   walk_env_t *wenv = env;
 560
 561   switch (get_irn_opcode(n)) {
 562
 563   case iro_Load:
 564     wenv->changes |= optimize_load(n);
 565     break;
 566
 567   case iro_Store:
 568     wenv->changes |= optimize_store(n);
 569     break;
 570
 571   case iro_Phi:
 572     wenv->changes |= optimize_phi(n, env);
 573
 574   default:
 575     ;
 576   }
 577 }
 578
 579 /*
 580  * do the load store optimization
 581  */
 582 void optimize_load_store(ir_graph *irg)
 583 {
 584   walk_env_t env;
 585
 586   assert(get_irg_phase_state(irg) != phase_building);
 587
 588   if (!get_opt_redundant_LoadStore())
 589     return;
 590
 591   obstack_init(&env.obst);
 592   env.changes = 0;
 593
 594   /* init the links, then collect Loads/Stores/Proj's in lists */
 595   irg_walk_graph(irg, init_links, collect_nodes, &env);
 596
 597   /* now we have collected enough information, optimize */
 598   irg_walk_graph(irg, NULL, do_load_store_optimize, &env);
 599
 600   obstack_free(&env.obst, NULL);
 601
 602   /* Handle graph state */
 603   if (env.changes) {
 604     if (get_irg_outs_state(current_ir_graph) == outs_consistent)
 605       set_irg_outs_inconsistent(current_ir_graph);
 606
 607     /* is this really needed: Yes, as exception block may get bad but this might be tested */
 608     if (get_irg_dom_state(current_ir_graph) == dom_consistent)
 609       set_irg_dom_inconsistent(current_ir_graph);
 610   }
 611 }