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