48634178c27c07937c9909b32258bc879bf98f5b
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / TargetInstrInfo.h
1 //===-- llvm/Target/TargetInstrInfo.h - Instruction Info --------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file describes the target machine instructions to the code generator.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
15 #define LLVM_TARGET_TARGETINSTRINFO_H
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
18 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
19 #include <vector>
20 #include <cassert>
21
22 namespace llvm {
23
24 class MachineInstr;
25 class TargetMachine;
26 class Value;
27 class Type;
28 class Instruction;
29 class Constant;
30 class Function;
31 class MachineCodeForInstruction;
32 class TargetRegisterClass;
33
34 //---------------------------------------------------------------------------
35 // Data types used to define information about a single machine instruction
36 //---------------------------------------------------------------------------
37
38 typedef short MachineOpCode;
39 typedef unsigned InstrSchedClass;
40
41 //---------------------------------------------------------------------------
42 // struct TargetInstrDescriptor:
43 //  Predefined information about each machine instruction.
44 //  Designed to initialized statically.
45 //
46
47 const unsigned M_BRANCH_FLAG           = 1 << 0;
48 const unsigned M_CALL_FLAG             = 1 << 1;
49 const unsigned M_RET_FLAG              = 1 << 2;
50 const unsigned M_BARRIER_FLAG          = 1 << 3;
51 const unsigned M_DELAY_SLOT_FLAG       = 1 << 4;
52 const unsigned M_LOAD_FLAG             = 1 << 5;
53 const unsigned M_STORE_FLAG            = 1 << 6;
54
55 // M_2_ADDR_FLAG - 3-addr instructions which really work like 2-addr ones.
56 const unsigned M_2_ADDR_FLAG           = 1 << 7;
57
58 // M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR - This is a M_2_ADDR_FLAG instruction which can be
59 // changed into a 3-address instruction if the first two operands cannot be
60 // assigned to the same register.  The target must implement the
61 // TargetInstrInfo::convertToThreeAddress method for this instruction.
62 const unsigned M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR = 1 << 8;
63
64 // This M_COMMUTABLE - is a 2- or 3-address instruction (of the form X = op Y,
65 // Z), which produces the same result if Y and Z are exchanged.
66 const unsigned M_COMMUTABLE            = 1 << 9;
67
68 // M_TERMINATOR_FLAG - Is this instruction part of the terminator for a basic
69 // block?  Typically this is things like return and branch instructions.
70 // Various passes use this to insert code into the bottom of a basic block, but
71 // before control flow occurs.
72 const unsigned M_TERMINATOR_FLAG       = 1 << 10;
73
74 // M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION - Set if this instruction requires custom
75 // insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a machine basic
76 // block.
77 const unsigned M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION = 1 << 11;
78
79 // M_VARIABLE_OPS - Set if this instruction can have a variable number of extra
80 // operands in addition to the minimum number operands specified.
81 const unsigned M_VARIABLE_OPS = 1 << 12;
82
83 // Machine operand flags
84 // M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS - Set if this operand is a pointer value and it
85 // requires a callback to look up its register class.
86 const unsigned M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS = 1 << 0;
87
88 /// TargetOperandInfo - This holds information about one operand of a machine
89 /// instruction, indicating the register class for register operands, etc.
90 ///
91 class TargetOperandInfo {
92 public:
93   /// RegClass - This specifies the register class enumeration of the operand 
94   /// if the operand is a register.  If not, this contains 0.
95   unsigned short RegClass;
96   unsigned short Flags;
97   /// Lower 16 bits are used to specify which constraints are set. The higher 16
98   /// bits are used to specify the value of constraints (4 bits each).
99   unsigned int Constraints;
100   /// Currently no other information.
101 };
102
103
104 class TargetInstrDescriptor {
105 public:
106   const char *    Name;          // Assembly language mnemonic for the opcode.
107   unsigned        numOperands;   // Num of args (may be more if variable_ops).
108   InstrSchedClass schedClass;    // enum  identifying instr sched class
109   unsigned        Flags;         // flags identifying machine instr class
110   unsigned        TSFlags;       // Target Specific Flag values
111   const unsigned *ImplicitUses;  // Registers implicitly read by this instr
112   const unsigned *ImplicitDefs;  // Registers implicitly defined by this instr
113   const TargetOperandInfo *OpInfo; // 'numOperands' entries about operands.
114 };
115
116
117 //---------------------------------------------------------------------------
118 ///
119 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instructions
120 ///
121 class TargetInstrInfo {
122   const TargetInstrDescriptor* desc;    // raw array to allow static init'n
123   unsigned NumOpcodes;                  // number of entries in the desc array
124   unsigned numRealOpCodes;              // number of non-dummy op codes
125
126   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &);  // DO NOT IMPLEMENT
127   void operator=(const TargetInstrInfo &);   // DO NOT IMPLEMENT
128 public:
129   TargetInstrInfo(const TargetInstrDescriptor *desc, unsigned NumOpcodes);
130   virtual ~TargetInstrInfo();
131
132   // Invariant opcodes: All instruction sets have these as their low opcodes.
133   enum { 
134     PHI = 0,
135     INLINEASM = 1
136   };
137
138   unsigned getNumOpcodes() const { return NumOpcodes; }
139
140   /// get - Return the machine instruction descriptor that corresponds to the
141   /// specified instruction opcode.
142   ///
143   const TargetInstrDescriptor& get(MachineOpCode Opcode) const {
144     assert((unsigned)Opcode < NumOpcodes);
145     return desc[Opcode];
146   }
147
148   const char *getName(MachineOpCode Opcode) const {
149     return get(Opcode).Name;
150   }
151
152   int getNumOperands(MachineOpCode Opcode) const {
153     return get(Opcode).numOperands;
154   }
155
156   InstrSchedClass getSchedClass(MachineOpCode Opcode) const {
157     return get(Opcode).schedClass;
158   }
159
160   const unsigned *getImplicitUses(MachineOpCode Opcode) const {
161     return get(Opcode).ImplicitUses;
162   }
163
164   const unsigned *getImplicitDefs(MachineOpCode Opcode) const {
165     return get(Opcode).ImplicitDefs;
166   }
167
168
169   //
170   // Query instruction class flags according to the machine-independent
171   // flags listed above.
172   //
173   bool isReturn(MachineOpCode Opcode) const {
174     return get(Opcode).Flags & M_RET_FLAG;
175   }
176
177   bool isTwoAddrInstr(MachineOpCode Opcode) const {
178     return get(Opcode).Flags & M_2_ADDR_FLAG;
179   }
180   bool isCommutableInstr(MachineOpCode Opcode) const {
181     return get(Opcode).Flags & M_COMMUTABLE;
182   }
183   bool isTerminatorInstr(unsigned Opcode) const {
184     return get(Opcode).Flags & M_TERMINATOR_FLAG;
185   }
186   
187   bool isBranch(MachineOpCode Opcode) const {
188     return get(Opcode).Flags & M_BRANCH_FLAG;
189   }
190   
191   /// isBarrier - Returns true if the specified instruction stops control flow
192   /// from executing the instruction immediately following it.  Examples include
193   /// unconditional branches and return instructions.
194   bool isBarrier(MachineOpCode Opcode) const {
195     return get(Opcode).Flags & M_BARRIER_FLAG;
196   }
197   
198   bool isCall(MachineOpCode Opcode) const {
199     return get(Opcode).Flags & M_CALL_FLAG;
200   }
201   bool isLoad(MachineOpCode Opcode) const {
202     return get(Opcode).Flags & M_LOAD_FLAG;
203   }
204   bool isStore(MachineOpCode Opcode) const {
205     return get(Opcode).Flags & M_STORE_FLAG;
206   }
207   
208   /// hasDelaySlot - Returns true if the specified instruction has a delay slot
209   /// which must be filled by the code generator.
210   bool hasDelaySlot(unsigned Opcode) const {
211     return get(Opcode).Flags & M_DELAY_SLOT_FLAG;
212   }
213   
214   /// usesCustomDAGSchedInsertionHook - Return true if this instruction requires
215   /// custom insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a
216   /// machine basic block.
217   bool usesCustomDAGSchedInsertionHook(unsigned Opcode) const {
218     return get(Opcode).Flags & M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION;
219   }
220
221   bool hasVariableOperands(MachineOpCode Opcode) const {
222     return get(Opcode).Flags & M_VARIABLE_OPS;
223   }
224
225   // Operand constraints: only "tied_to" for now.
226   enum OperandConstraint {
227     TIED_TO = 0  // Must be allocated the same register as.
228   };
229
230   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
231   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
232   int getOperandConstraint(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum,
233                            OperandConstraint Constraint) const {
234     assert(OpNum < get(Opcode).numOperands &&
235            "Invalid operand # of TargetInstrInfo");
236     if (get(Opcode).OpInfo[OpNum].Constraints & (1 << Constraint)) {
237       unsigned Pos = 16 + Constraint * 4;
238       return (int)(get(Opcode).OpInfo[OpNum].Constraints >> Pos) & 0xf;
239     }
240     return -1;
241   }
242
243   /// findTiedToSrcOperand - Returns the operand that is tied to the specified
244   /// dest operand. Returns -1 if there isn't one.
245   int findTiedToSrcOperand(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum) const;
246
247   /// getDWARF_LABELOpcode - Return the opcode of the target's DWARF_LABEL
248   /// instruction if it has one.  This is used by codegen passes that update
249   /// DWARF line number info as they modify the code.
250   virtual unsigned getDWARF_LABELOpcode() const {
251     return 0;
252   }
253   
254   /// Return true if the instruction is a register to register move
255   /// and leave the source and dest operands in the passed parameters.
256   virtual bool isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
257                            unsigned& sourceReg,
258                            unsigned& destReg) const {
259     return false;
260   }
261   
262   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
263   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
264   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
265   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
266   /// any side effects other than loading from the stack slot.
267   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const{
268     return 0;
269   }
270   
271   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
272   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
273   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
274   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
275   /// any side effects other than storing to the stack slot.
276   virtual unsigned isStoreToStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const {
277     return 0;
278   }
279
280   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
281   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
282   /// may be able to convert a two-address instruction into a true
283   /// three-address instruction on demand.  This allows the X86 target (for
284   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
285   /// would require register copies due to two-addressness.
286   ///
287   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
288   /// performed, otherwise it returns the new instruction.
289   ///
290   virtual MachineInstr *convertToThreeAddress(MachineInstr *TA) const {
291     return 0;
292   }
293
294   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are commutable,
295   /// but require converting to a different instruction or making non-trivial
296   /// changes to commute them, this method can overloaded to do this.  The
297   /// default implementation of this method simply swaps the first two operands
298   /// of MI and returns it.
299   ///
300   /// If a target wants to make more aggressive changes, they can construct and
301   /// return a new machine instruction.  If an instruction cannot commute, it
302   /// can also return null.
303   ///
304   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI) const;
305
306   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
307   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
308   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
309   /// with the following information in various cases:
310   ///
311   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
312   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
313   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
314   ///    the destination block.
315   /// 3. If this block ends with an conditional branch, it returns the 'true'
316   ///    destination in TBB, the 'false' destination in FBB, and a list of
317   ///    operands that evaluate the condition.  These operands can be passed to
318   ///    other TargetInstrInfo methods to create new branches.
319   ///
320   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
321   /// cases where this method returns success.
322   ///
323   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
324                              MachineBasicBlock *&FBB,
325                              std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
326     return true;
327   }
328   
329   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
330   /// this is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success.
331   virtual void RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
332     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!"); 
333   }
334   
335   /// InsertBranch - Insert a branch into the end of the specified
336   /// MachineBasicBlock.  This operands to this method are the same as those
337   /// returned by AnalyzeBranch.  This is invoked in cases where AnalyzeBranch
338   /// returns success and when an unconditional branch (TBB is non-null, FBB is
339   /// null, Cond is empty) needs to be inserted.
340   virtual void InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
341                             MachineBasicBlock *FBB,
342                             const std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
343     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!"); 
344   }
345   
346   /// BlockHasNoFallThrough - Return true if the specified block does not
347   /// fall-through into its successor block.  This is primarily used when a
348   /// branch is unanalyzable.  It is useful for things like unconditional
349   /// indirect branches (jump tables).
350   virtual bool BlockHasNoFallThrough(MachineBasicBlock &MBB) const {
351     return false;
352   }
353   
354   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
355   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
356   /// reversed.
357   virtual bool ReverseBranchCondition(std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
358     return true;
359   }
360   
361   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
362   /// point.
363   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB, 
364                           MachineBasicBlock::iterator MI) const {
365     assert(0 && "Target didn't implement insertNoop!");
366     abort();
367   }
368
369   /// getPointerRegClass - Returns a TargetRegisterClass used for pointer
370   /// values.
371   virtual const TargetRegisterClass *getPointerRegClass() const {
372     assert(0 && "Target didn't implement getPointerRegClass!");
373     abort();
374   }
375 };
376
377 } // End llvm namespace
378
379 #endif