Includes
[libfirm] / ir / be / bearch.h
index 743002c..bcad960 100644 (file)
-
 #ifndef _FIRM_BEARCH_H
 #define _FIRM_BEARCH_H
 
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#include "config.h"
+#endif
+
+#include "firm_config.h"
+
+#ifdef WITH_LIBCORE
+#include <libcore/lc_opts.h>
+#endif
+
+#include "irnode.h"
+#include "irmode.h"
+
 #include "bitset.h"
+#include "hashptr.h"
+#include "fourcc.h"
+#include "set.h"
+#include "list.h"
+#include "ident.h"
+
+#include "belistsched.h"
+
+typedef struct _arch_register_class_t     arch_register_class_t;
+typedef struct _arch_register_t           arch_register_t;
+typedef struct _arch_isa_if_t             arch_isa_if_t;
+typedef struct _arch_isa_t                arch_isa_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;
+typedef struct _arch_code_generator_t     arch_code_generator_t;
+typedef struct _arch_code_generator_if_t  arch_code_generator_if_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 class. */
+  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);
 
-/*
- * Define the types of the arch facility.
- * All arch object names are stored in bearch_obj.def
+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_OBJ(x,list) typedef struct _arch_ ## x ## _t arch_ ## x ## _t;
-#include "bearch_obj.def"
-#undef ARCH_OBJ
+#define arch_get_register_set_for_class(cls) ((cls)->set)
+
+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;
 
 /**
- * A callback to determine the set of valid registers.
- *
- * @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.
+ * Different types of register allocation requirements.
  */
-typedef void (arch_register_callback_t)(ir_node *irn, int pos, bitset_t *valid_regs);
+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_should_be_same = 4,       /**< The register should be equal
+                                                        another one at the node. */
+
+  arch_register_req_type_should_be_different = 8,  /**< The register must be unequal
+                                                        to some other at the node. */
+
+} arch_register_req_type_t;
 
 /**
- * Add a new instruction set architecture.
- * @param name The name of the isa.
- * @return The isa object.
+ * Convenience macro to check for set constraints.
+ * @param req   A pointer to register requirements.
+ * @param kind  The kind of constraint to check for (see arch_register_req_type_t).
+ * @return      1, If the kind of constraint is present, 0 if not.
  */
-arch_isa_t *arch_add_isa(const char *name);
+#define arch_register_req_is(req, kind) \
+       (((req)->type & (arch_register_req_type_ ## kind)) != 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. */
+
+       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. */
+
+       ir_node *other;                                           /**< In case of "should be equal"
+                                                                                   or should be different, this gives
+                                                                                       the node to whose register this
+                                                                                       one's should be the same/different. */
+} arch_register_req_t;
+
+/**
+ * Certain node classes which are relevant for the register allocator.
+ */
+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 flags describing a node in more detail.
+ */
+typedef enum _arch_irn_flags_t {
+  arch_irn_flags_spillable = 1,
+  arch_irn_flags_rematerializable = 2
+} arch_irn_flags_t;
+
+struct _arch_irn_ops_t {
+
+  /**
+   * Get the register requirements for a given operand.
+   * @param self The self pointer.
+   * @param irn The node.
+   * @param pos The operand's position
+        *                                              (-1 for the result of the node, 0..n for the input
+        *                                              operands).
+   * @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);
+
+  /**
+   * Set the register for an output operand.
+   * @param irn The node.
+   * @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, const arch_register_t *reg);
+
+  /**
+   * Get the register allocated for an output operand.
+   * @param irn The node.
+   * @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);
+
+  /**
+   * 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);
+
+  /**
+   * Get the flags of a node.
+   * @param self The irn ops themselves.
+   * @param irn The node.
+   * @return A set of flags.
+   */
+  arch_irn_flags_t (*get_flags)(const arch_irn_ops_t *self, const ir_node *irn);
+
+};
 
 /**
- * Add a register to a register class.
+ * 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.
+ */
+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);
+
+/**
+ * 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 index The index of the register (its number within the
- * class).
- * @param name The name of the register.
- * @return The register.
+ * @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_register_t *arch_add_register(arch_register_class_t *cls, int index, 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);
 
 /**
- * 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.
+ * 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_immediate_t *arch_add_immediate(arch_isa_t *isa, const char *name, ir_mode *mode);
+extern int arch_reg_is_allocatable(const arch_env_t *env,
+    const ir_node *irn, int pos, const arch_register_t *reg);
 
 /**
- * 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.
+ * 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_format_t *arch_add_insn_format(arch_isa_t *isa, const char *name, int n_in, int n_out);
+extern const arch_register_class_t *
+arch_get_irn_reg_class(const arch_env_t *env, const ir_node *irn, int pos);
 
 /**
- * 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.
+ * Get the register allocated at a certain output operand of a node.
+ * @param env The arch environment.
+ * @param irn The node.
+ * @return    The register allocated for this operand
  */
-arch_operand_t *arch_add_operand_register_set(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, const arch_register_set_t *set);
+extern const arch_register_t *
+arch_get_irn_register(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
 
-arch_operand_t *arch_add_operand_callback(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, arch_register_callback_t *cb);
+/**
+ * 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.
+ */
+extern void arch_set_irn_register(const arch_env_t *env, ir_node *irn,
+               const arch_register_t *reg);
 
-arch_operand_t *arch_add_operand_immediate(arch_insn_format_t *fmt,
-               int pos, const arch_immediate_t *imm);
+/**
+ * Classify a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @return A classification of the node.
+ */
+extern arch_irn_class_t arch_irn_classify(const arch_env_t *env, const ir_node *irn);
 
 /**
- * Add an instruction to the isa.
- * @param fmt The instructon format.
- * @param name The name of the instruction.
+ * Get the flags of a node.
+ * @param env The architecture environment.
+ * @param irn The node.
+ * @return The flags.
  */
-arch_insn_t *arch_add_insn(arch_insn_format_t *fmt, const char *name);
+extern arch_irn_flags_t arch_irn_get_flags(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))
 
 /**
- * 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.
+ * Somebody who can be asked about nodes.
  */
-arch_insn_format_t *arch_find_insn_format(arch_isa_t *isa, const char *name);
+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);
+
+};
 
 /**
- * Find an isa.
- * @param name The name of the isa.
- * @return The isa if it has been added, or NULl if it is unknwon.
+ * The code generator.
  */
-arch_isa_t *arch_find_isa(const char *name);
+struct _arch_code_generator_if_t {
+
+
+       /**
+        * Initialize the code generator.
+        * @param file The file to dump to.
+        * @param irg  The function to generate code for.
+        * @param env  The architecture environment.
+        * @return     A newly created code generator.
+        */
+       void *(*init)(FILE *file, ir_graph *irg, const arch_env_t *env);
+
+       /**
+        * Called, when the graph is being normalized.
+        */
+       void (*prepare_graph)(void *self);
+
+       /**
+        * Called before scheduling.
+        */
+       void (*before_sched)(void *self);
+
+       /**
+        * Called before register allocation.
+        */
+       void (*before_ra)(void *self);
+
+       /**
+        * Called after everything happened.
+        * The code generator must also be de-allocated here.
+        */
+       void (*done)(void *self);
+
+};
+
+#define _arch_cg_call(cg, func) \
+do { \
+       if((cg)->impl->func) \
+               (cg)->impl->func(cg); \
+} while(0)
+
+#define arch_code_generator_prepare_graph(cg)   _arch_cg_call(cg, prepare_graph)
+#define arch_code_generator_before_sched(cg)    _arch_cg_call(cg, before_sched)
+#define arch_code_generator_before_ra(cg)       _arch_cg_call(cg, before_ra)
+#define arch_code_generator_done(cg)            _arch_cg_call(cg, done)
 
 /**
- * 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.
+ * Code generator base class.
  */
-arch_register_class_t *arch_find_register_class(arch_isa_t *isa, const char *name);
+struct _arch_code_generator_t {
+       const arch_code_generator_if_t *impl;
+};
 
 /**
- * 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.
+ * ISA base class.
  */
-arch_register_set_t *arch_get_register_set_for_class(arch_register_class_t *cls);
+struct _arch_isa_t {
+       const arch_isa_if_t *impl;
+};
 
+/**
+ * Architecture interface.
+ */
+struct _arch_isa_if_t {
 
+#ifdef WITH_LIBCORE
+  void (*register_options)(lc_opt_entry_t *grp);
 #endif
+
+  /**
+   * Initialize the isa interface.
+   */
+  void *(*init)(void);
+
+  /**
+   * Free the isa instance.
+   */
+  void (*done)(void *self);
+
+  /**
+   * Get the the number of register classes in the isa.
+   * @return The number of register classes.
+   */
+  int (*get_n_reg_class)(const void *self);
+
+  /**
+   * 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)(const void *self, int i);
+
+  /**
+   * The irn handler for this architecture.
+   * The irn handler is registered by the Firm back end
+   * when the architecture is initialized.
+   * (May be NULL).
+   */
+  const arch_irn_handler_t *(*get_irn_handler)(const void *self);
+
+  /**
+   * Get the code generator interface.
+   * @param self The this pointer.
+   * @return     Some code generator interface.
+   */
+  const arch_code_generator_if_t *(*get_code_generator)(void *self);
+
+  /**
+   * Get the list scheduler to use.
+   * @param self  The isa object.
+   * @return      The list scheduler selector.
+   */
+  const list_sched_selector_t *(*get_list_sched_selector)(const void *self);
+};
+
+#define arch_isa_get_n_reg_class(isa)           ((isa)->impl->get_n_reg_class(isa))
+#define arch_isa_get_reg_class(isa,i)           ((isa)->impl->get_reg_class(isa, i))
+#define arch_isa_get_irn_handler(isa)           ((isa)->impl->get_irn_handler(isa))
+#define arch_isa_make_code_generator(isa,irg)   ((isa)->impl->make_code_generator(isa, 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. */
+  arch_isa_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 /* _FIRM_BEARCH_H */