Added call serialization for firm arch
[libfirm] / ir / be / bearch.h
index 3ba2e90..122ce48 100644 (file)
 #ifndef _FIRM_BEARCH_H
 #define _FIRM_BEARCH_H
 
-#ifdef __cplusplus
-extern "C" {
-#endif
+#include "firm_config.h"
 
-struct bitset_t;
+#include "irnode.h"
+#include "irmode.h"
 
-/*
- * Define the types of the arch facility.
- * All arch object names are stored in bearch_obj.def
+#include "bitset.h"
+#include "hashptr.h"
+#include "fourcc.h"
+#include "set.h"
+#include "list.h"
+#include "ident.h"
+
+typedef struct _arch_register_class_t   arch_register_class_t;
+typedef struct _arch_register_t         arch_register_t;
+typedef struct _arch_enum_t             arch_enum_t;
+typedef struct _arch_enum_member_t      arch_enum_member_t;
+typedef struct _arch_isa_if_t           arch_isa_if_t;
+typedef struct _arch_env_t              arch_env_t;
+typedef struct _arch_irn_ops_t          arch_irn_ops_t;
+typedef struct _arch_irn_handler_t      arch_irn_handler_t;
+
+struct _be_node_factory_t;
+
+typedef enum _arch_register_type_t {
+       arch_register_type_none = 0,
+  arch_register_type_write_invariant,
+       arch_register_type_caller_saved,    /**< The register must be saved by the caller
+                                        upon a function call. It thus can be overwritten
+                                                                                                                                                                                               in the called function. */
+       arch_register_type_callee_saved,    /**< The register must be saved by the called function,
+                                        it thus survives a function call. */
+       arch_register_type_ignore           /**< Do not consider this register when allocating. */
+} arch_register_type_t;
+
+/**
+ * A register.
+ */
+struct _arch_register_t {
+  const char *name;                         /**< The name of the register. */
+       const arch_register_class_t *reg_class;   /**< The class the register belongs to. */
+       int index;                                                                                                                              /**< The index of the register in the class. */
+       arch_register_type_t type;                /**< The type of the register. */
+  void *data;                               /**< Custom data. */
+};
+
+static INLINE const arch_register_class_t *
+_arch_register_get_class(const arch_register_t *reg)
+{
+  return reg->reg_class;
+}
+
+static INLINE int _arch_register_get_index(const arch_register_t *reg)
+{
+  return reg->index;
+}
+
+#define arch_register_get_class(reg)      _arch_register_get_class(reg)
+#define arch_register_get_index(reg)      _arch_register_get_index(reg)
+#define arch_register_get_name(reg)       ((reg)->name)
+
+/**
+ * A class of registers.
+ * Like general purpose or floating point.
+ */
+struct _arch_register_class_t {
+  const char *name;               /**< The name of the register. */
+       int n_regs;                                                                   /**< Number of registers in this class. */
+       const arch_register_t *regs;    /**< The array of registers. */
+};
+
+#define arch_register_class_n_regs(cls) ((cls)->n_regs)
+
+/**
+ * Put all registers in a class into a bitset.
+ * @param cls The class.
+ * @param bs The bitset. May be NULL.
+ * @return The number of registers in the class.
+ */
+extern int arch_register_class_put(const arch_register_class_t *cls, bitset_t *bs);
+
+static INLINE const arch_register_t *
+_arch_register_for_index(const arch_register_class_t *cls, int idx)
+{
+       assert(0 <= idx && idx < cls->n_regs);
+       return &cls->regs[idx];
+}
+
+#define arch_register_for_index(cls, idx) \
+  _arch_register_for_index(cls, idx)
+
+/**
+ * Get the register set for a register class.
+ * @param cls The register class.
+ * @return The set containing all registers in the class.
+ */
+#define arch_get_register_set_for_class(cls) ((cls)->set)
+
+/**
+ * An immediate.
+ */
+struct _arch_immediate_t {
+  const char *name;         /**< The name of the immediate. */
+       ir_mode *mode;                                          /**< The mode of the immediate. */
+};
+
+/**
+ * The member of an enum.
  */
-#define ARCH_OBJ(x,list) typedef struct _arch_ ## x ## _t arch_ ## x ## _t;
-#include "bearch_obj.def"
-#undef ARCH_OBJ
+struct _arch_enum_member_t {
+       arch_enum_t *enm;                                       /**< The enum, this member belongs to. */
+};
 
 /**
- * A callback to determine the set of valid registers.
+ * An enumeration operand type.
  *
- * @param irn                          The node which represents an instance of the instruction.
- * @param pos                          The number of the insn's operand to consider.
- * @param valid_regs   A bitset where all valid registers are put.
+ * Enumeration operand types can be used to describe the variants
+ * of an instruction, like giving the cases for a compare (gt, lt,
+ * eq, ...) some other special attributes of an instruction.
  */
-typedef void (arch_register_callback_t)(ir_node *irn, int pos, struct bitset_t *valid_regs);
+struct _arch_enum_t {
+       int n_members;                                                                          /**< The number of members in this enum. */
+       arch_enum_member_t *members[1];         /**< The array of members. */
+};
 
+typedef enum _arch_operand_type_t {
+  arch_operand_type_invalid,
+  arch_operand_type_memory,
+  arch_operand_type_register,
+  arch_operand_type_immediate,
+  arch_operand_type_symconst,
+       arch_operand_type_last
+} arch_operand_type_t;
 
 /**
- * Add a new instruction set architecture.
- * @param name The name of the isa.
- * @return The isa object.
+ * Different types of register allocation requirements.
  */
-arch_isa_t *arch_add_isa(const char *name);
+typedef enum _arch_register_req_type_t {
+  arch_register_req_type_none = 0,        /** No register requirement. */
+
+  arch_register_req_type_normal = 1,      /** All registers in the class
+                                            are allowed. */
+
+  arch_register_req_type_limited = 2,     /** Only a real subset of
+                                            the class is allowed. */
+
+  arch_register_req_type_equal = 4,       /** The register must equal
+                                            another one at the node. */
+
+  arch_register_req_type_unequal = 8,     /** The register must be unequal
+                                            to some other at the node. */
+
+  arch_register_req_type_pair = 16        /** The register is part of a
+                                            register pair. */
+} arch_register_req_type_t;
+
+#define arch_register_req_is_constr(x) \
+  ((x)->type & (arch_register_req_type_pair + arch_register_req_type_limited - 1) != 0)
 
 /**
- * Add a register class to the isa.
- * @param isa The isa to add the reg class to.
- * @param name The name of the register class.
- * @param n_regs The number of registers in that class.
- * @param mode The mode of the registers in that class.
+ * Expresses requirements to register allocation for an operand.
  */
-arch_register_class_t *arch_add_register_class(arch_isa_t *isa, const char *name, int n_regs);
+typedef struct _arch_register_req_t {
+  arch_register_req_type_t type;          /** The type of the constraint. */
+  const arch_register_class_t *cls;       /** The register class this
+                                            constraint belongs to. */
+  union {
+    int (*limited)(const ir_node *irn, int pos, bitset_t *bs);
+                                          /** In case of the 'limited'
+                                            constraint, this function
+                                            must put all allowable
+                                            registers in the bitset and
+                                            return the number of registers
+                                            in the bitset. */
+
+    int pos;                             /** In case of the equal constraint,
+                                            this gives the position of the
+                                            operand to which the register of
+                                            this should be equal to. Same for
+                                            unequal. */
+  } data;
+} arch_register_req_t;
 
 /**
- * Add a register to a register class.
- * @param cls The register class.
- * @param index The index of the register (its number within the
- * class).
- * @param name The name of the register.
- * @return The register.
+ * Certain node classes which are relevent for the register allocator.
  */
-arch_register_t *arch_add_register(arch_register_class_t *cls, int index, const char *name);
+typedef enum _arch_irn_class_t {
+  arch_irn_class_normal,
+  arch_irn_class_spill,
+  arch_irn_class_reload,
+  arch_irn_class_copy,
+  arch_irn_class_perm,
+  arch_irn_class_branch
+} arch_irn_class_t;
+
+
+/*
+ * Some words about positions and indices:
+ *
+ * Firm has the policy "One node per value", that's why there are
+ * Proj nodes. This view has its advantages, but in a backend
+ * setting where we talk about instructions (which can also have
+ * multiple results and not a single Tuple value) this is sometimes
+ * hard.
+ *
+ * Each node representing an instruction must provide information
+ * about the kind of its operands (where operands mean both input
+ * and output operands). Such an operand is addressed with a position
+ * which is infact a tuple {in, out} x N. The fact that a position
+ * is an input/output operand is encoded in the sign, so input operands
+ * go from 0..n-1 and output operands from -1..-m if the
+ * instruction has n input and m output operands.
+ */
+
+#define _BEARCH_TRANSFORM_INDEX(cmp, index) ((index) cmp 0 ? -((index) + 1) : (index))
 
 /**
- * Add an immediate to the instruction set architecture.
- * @param isa The isa.
- * @param name The name of the immediate.
- * @param mode The mode of the immediate.
- * @return The immediate.
+ * Make an in position from an index.
+ * @param index The index.
+ * @return The position representing the index as an in operand.
  */
-arch_immediate_t *arch_add_immediate(arch_isa_t *isa, const char *name, ir_mode *mode);
+#define arch_pos_make_in(index)   _BEARCH_TRANSFORM_INDEX(<, index)
 
 /**
- * Add an instruction format to an isa.
- * @param isa The isa.
- * @param name The name of the instruction format.
- * @param n_in The number of in operands.
- * @param n_out The number of out operands.
- * @return The format.
+ * Make an out position from an index.
+ * @param index The index.
+ * @return The position representing the index as an out operand.
  */
-arch_insn_format_t *arch_add_insn_format(arch_isa_t *isa, const char *name, int n_in, int n_out);
+#define arch_pos_make_out(index)  _BEARCH_TRANSFORM_INDEX(>=, index)
 
 /**
- * Add a register set as an operand type.
- * @param fmt The instruction format whose operand is to be set.
- * @param pos The position of the operand. Note that input operands are
- * numbered from 0 to n and output operands from -1 to -m.
- * @param set The register set.
- * @return The corresponding operand type.
+ * Check, if a position denotes an input operand.
+ * @param pos The position.
+ * @return 1, if the position denotes an input operand 0 if not.
  */
-arch_operand_t *arch_add_operand_register_set(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, const arch_register_set_t *set);
+#define arch_pos_is_in(pos)       ((pos) >= 0)
+
+/**
+ * Check, if a position denotes an output operand.
+ * @param pos The position.
+ * @return 1, if the position denotes an output operand 0 if not.
+ */
+#define arch_pos_is_out(pos)      (!arch_pos_is_in(pos))
+
+/**
+ * Get the index of a position.
+ * @param pos The position.
+ * @return The index of the position.
+ */
+#define arch_pos_get_index(pos)   _BEARCH_TRANSFORM_INDEX(<, pos)
+
+struct _arch_irn_ops_t {
 
-arch_operand_t *arch_add_operand_callback(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, arch_register_callback_t *cb);
+  /**
+   * Get the register requirements for a given operand.
+   * @param self The self pointer.
+   * @param irn The node.
+   * @param pos The operand's position.
+   * @return    The register requirements for the selected operand.
+   *            The pointer returned is never NULL.
+   */
+  const arch_register_req_t *(*get_irn_reg_req)(const arch_irn_ops_t *self,
+      arch_register_req_t *req,
+      const ir_node *irn, int pos);
 
-arch_operand_t *arch_add_operand_immediate(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, const arch_immediate_t *imm);
+  /**
+   * Get the number of operands of a node.
+   * @param irn     The node.
+   * @param in_out  Denotes wither input (a number >= 0) or
+   *                output (a number < 0).
+   * @return        The number of operands for either in, or output.
+   */
+  int (*get_n_operands)(const arch_irn_ops_t *self, const ir_node *irn, int in_out);
+
+  /**
+   * Set the register for an output operand.
+   * @param irn The node.
+   * @param pos The position of the output operand.
+   * @param reg The register allocated to that operand.
+   * @note      If the operand is not a register operand,
+   *            the call is ignored.
+   */
+  void (*set_irn_reg)(const arch_irn_ops_t *self, ir_node *irn,
+      int idx, const arch_register_t *reg);
+
+  /**
+   * Get the register allocated for an output operand.
+   * @param irn The node.
+   * @param pos The index of the output operand.
+   * @return    The register allocated at that operand. NULL, if
+   *            the operand was no register operand or
+   *            @c arch_register_invalid, if no register has yet been
+   *            allocated for this node.
+   */
+  const arch_register_t *(*get_irn_reg)(const arch_irn_ops_t *self,
+      const ir_node *irn, int idx);
+
+  /**
+   * Classify the node.
+   * @param irn The node.
+   * @return A classification.
+   */
+  arch_irn_class_t (*classify)(const arch_irn_ops_t *self, const ir_node *irn);
+
+
+};
 
 /**
- * Add an instruction to the isa.
- * @param fmt The instructon format.
- * @param name The name of the instruction.
+ * Get the register requirements for a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param req A pointer to a requirements structure, where the data can
+ *            be put into.
+ * @param irn The node.
+ * @param pos The position of the operand you're interested in.
+ * @return    A pointer to the register requirements which may <b>not</b>
+ *            neccessarily be equal to @p req. If NULL is returned, the
+ *            operand was no register operand.
  */
-arch_insn_t *arch_add_insn(arch_insn_format_t *fmt, const char *name);
+extern const arch_register_req_t *
+arch_get_register_req(const arch_env_t *env, arch_register_req_t *req,
+    const ir_node *irn, int pos);
 
+/**
+ * Check if an operand is a register operand.
+ * @param env The environment.
+ * @param irn The node.
+ * @param pos The position of the operand.
+ * @return 1, if the operand is significant for register allocation, 0
+ * if not.
+ */
+extern int arch_is_register_operand(const arch_env_t *env,
+    const ir_node *irn, int pos);
 
 /**
- * Find an instruction format.
- * @param isa The isa.
- * @param name The name of the instruction format.
- * @return The instruction format, if it was added before, or NULL if it
- * is unknown.
+ * Get the number of allocatable registers concerning
+ * a register class for an operand of a node.
+ * @param env The environment.
+ * @param irn The node.
+ * @param pos The postition of the node's operand.
+ * @param cls The register class.
+ * @param bs  The bitset all allocatable registers shall be put into.
+ *            Note, that you can also pass NULL here. If you don't,
+ *            make sure, the bitset is as large as the register class
+ *            has registers.
+ * @return    The amount of registers allocatable for that operand.
  */
-arch_insn_format_t *arch_find_insn_format(const arch_isa_t *isa, const char *name);
+extern int arch_get_allocatable_regs(const arch_env_t *env, const ir_node *irn,
+    int pos, const arch_register_class_t *cls, bitset_t *bs);
 
 /**
- * Find an isa.
- * @param name The name of the isa.
- * @return The isa if it has been added, or NULl if it is unknwon.
+ * Check, if a register is assignable to an operand of a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @param pos The position of the operand.
+ * @param reg The register.
+ * @return    1, if the register might be allocated to the operand 0 if not.
  */
-arch_isa_t *arch_find_isa(const char *name);
+extern int arch_reg_is_allocatable(const arch_env_t *env,
+    const ir_node *irn, int pos, const arch_register_t *reg);
 
 /**
- * Find an sintrsuction in the instruction set architecture.
- * @param isa The instruction set architecture.
- * @param name The name of the instruction.
- * @return The instruction or NULL if no such instruction exists.
+ * Get the register class of an operand of a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @param pos The position of the operand.
+ * @return    The register class of the operand or NULL, if
+ *            operand is a non-register operand.
  */
-arch_insn_t *arch_find_insn(const arch_isa_t *isa, const char *name);
+extern const arch_register_class_t *
+arch_get_irn_reg_class(const arch_env_t *env, const ir_node *irn, int pos);
 
 /**
- * Find a register class of an isa.
- * @param isa The isa.
- * @param name The name of the register class.
- * @return The register class, if it has been added, NULL if it is
- * unknown.
+ * Get the register allocated at a certain output operand of a node.
+ * @param env The arch nvironment.
+ * @param irn The node.
+ * @param idx The index of the output operand.
+ * @return    The register allocated for this operand
  */
-arch_register_class_t *arch_find_register_class(arch_isa_t *isa, const char *name);
+extern const arch_register_t *
+arch_get_irn_register(const arch_env_t *env, const ir_node *irn, int idx);
 
 /**
- * Get the register set for a register class.
- * Each register class possesses a set containing all registers known in
- * the class.
- * @param cls The class.
- * @return The register set for the register class.
+ * Set the register for a certain output operand.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @param idx The index of the output operand.
+ * @param reg The register.
  */
-arch_register_set_t *arch_get_register_set_for_class(arch_register_class_t *cls);
+extern void arch_set_irn_register(const arch_env_t *env,
+    ir_node *irn, int idx, const arch_register_t *reg);
 
 /**
- * Get a mode which is a placeholder for an unknown mode.
- * @return Some mode to use, if you don't know which mode you will need,
- * yet.
+ * Classify a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @return A classification of the node.
  */
-ir_mode *arch_get_unknown_mode(void);
+extern arch_irn_class_t arch_irn_classify(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
+
+#define arch_irn_has_reg_class(env, irn, pos, cls) \
+  ((cls) == arch_get_irn_reg_class(env, irn, pos))
 
 /**
- * Make a new bare instance of an insn.
- * @param insn The instruction.
- * @param irg The graph.
- * @param arity The number of operands to reserve for the ir_node.
- * @return An ir node. Its block and operands are set to an Unknown
- * node.
+ * Somebody who can be asked about nodes.
  */
-ir_node *arch_new_node_bare(const arch_insn_t *insn, ir_graph *irg, int arity);
+struct _arch_irn_handler_t {
+
+  /**
+    * Get the operations of an irn.
+    * @param self The handler from which the method is invoked.
+    * @param irn Some node.
+    * @return Operations for that irn.
+    */
+  const arch_irn_ops_t *(*get_irn_ops)(const arch_irn_handler_t *handler,
+      const ir_node *irn);
+
+};
 
 /**
- * Make a new instance of an insn.
- * This functions works like new_ir_node() and uses the op in the
- * insn.
+ * Architecture interface.
  */
-ir_node *arch_new_node(const arch_insn_t *insn, ir_graph *irg, ir_node *block,
-               ir_mode *mode, int arity, ir_node **in);
+struct _arch_isa_if_t {
 
-#ifdef __cplusplus
-}
-#endif
+  /**
+   * Initialize the isa interface.
+   */
+  void (*init)(void);
+
+  /**
+   * Get the the number of register classes in the isa.
+   * @return The number of register classes.
+   */
+  int (*get_n_reg_class)(void);
+
+  /**
+   * Get the i-th register class.
+   * @param i The number of the register class.
+   * @return The register class.
+   */
+  const arch_register_class_t *(*get_reg_class)(int i);
+
+       /**
+        * Prepare a graph.
+        * This function is called each time, the backend starts running over
+        * a graph.
+        * @param irg The graph.
+        */
+       void (*prepare_graph)(ir_graph *irg);
+};
+
+#define ARCH_MAX_HANDLERS         8
+
+/**
+ * Environment for the architecture infrastructure.
+ * Keep this everywhere you're going.
+ */
+struct _arch_env_t {
+  const struct _be_node_factory_t *node_factory;  /**< The node factory for be nodes. */
+  const arch_isa_if_t *isa;               /**< The isa about which everything is. */
+
+  arch_irn_handler_t const *handlers[ARCH_MAX_HANDLERS]; /**< The handlers are organized as
+                                                           a stack. */
+
+  int handlers_tos;                                   /**< The stack pointer of the handler
+                                                        stack. */
+};
+
+/**
+ * Get the isa of an arch environment.
+ * @param env The environment.
+ * @return The isa with which the env was initialized with.
+ */
+#define arch_env_get_isa(env)   ((env)->isa)
+
+/**
+ * Initialize the architecture environment struct.
+ * @param isa The isa which shall be put into the environment.
+ * @return The environment.
+ */
+extern arch_env_t *arch_env_init(arch_env_t *env, const arch_isa_if_t *isa);
+
+/**
+ * Add a node handler to the environment.
+ * @param env The environment.
+ * @param handler A node handler.
+ * @return The environment itself.
+ */
+extern arch_env_t *arch_env_add_irn_handler(arch_env_t *env,
+    const arch_irn_handler_t *handler);
 
-#endif
+#endif /* _FIRM_BEARCH_H */