e4b37c3bf04fb7b4d5f37eb951b7684a17d4c958
[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/CodeGen/MachineFunction.h"
19 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
20 #include <vector>
21 #include <cassert>
22
23 namespace llvm {
24
25 class MachineInstr;
26 class TargetMachine;
27 class Value;
28 class Type;
29 class Instruction;
30 class Constant;
31 class Function;
32 class MachineCodeForInstruction;
33 class TargetRegisterClass;
34 class LiveVariables;
35
36 //---------------------------------------------------------------------------
37 // Data types used to define information about a single machine instruction
38 //---------------------------------------------------------------------------
39
40 typedef short MachineOpCode;
41 typedef unsigned InstrSchedClass;
42
43 //---------------------------------------------------------------------------
44 // struct TargetInstrDescriptor:
45 //  Predefined information about each machine instruction.
46 //  Designed to initialized statically.
47 //
48
49 const unsigned M_BRANCH_FLAG           = 1 << 0;
50 const unsigned M_CALL_FLAG             = 1 << 1;
51 const unsigned M_RET_FLAG              = 1 << 2;
52 const unsigned M_BARRIER_FLAG          = 1 << 3;
53 const unsigned M_DELAY_SLOT_FLAG       = 1 << 4;
54 const unsigned M_LOAD_FLAG             = 1 << 5;
55 const unsigned M_STORE_FLAG            = 1 << 6;
56
57 // M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR - This is a 2-address instruction which can be
58 // changed into a 3-address instruction if the first two operands cannot be
59 // assigned to the same register.  The target must implement the
60 // TargetInstrInfo::convertToThreeAddress method for this instruction.
61 const unsigned M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR = 1 << 7;
62
63 // This M_COMMUTABLE - is a 2- or 3-address instruction (of the form X = op Y,
64 // Z), which produces the same result if Y and Z are exchanged.
65 const unsigned M_COMMUTABLE            = 1 << 8;
66
67 // M_TERMINATOR_FLAG - Is this instruction part of the terminator for a basic
68 // block?  Typically this is things like return and branch instructions.
69 // Various passes use this to insert code into the bottom of a basic block, but
70 // before control flow occurs.
71 const unsigned M_TERMINATOR_FLAG       = 1 << 9;
72
73 // M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION - Set if this instruction requires custom
74 // insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a machine basic
75 // block.
76 const unsigned M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION = 1 << 10;
77
78 // M_VARIABLE_OPS - Set if this instruction can have a variable number of extra
79 // operands in addition to the minimum number operands specified.
80 const unsigned M_VARIABLE_OPS = 1 << 11;
81
82 // M_PREDICATED - Set if this instruction has a predicate that controls its
83 // execution.
84 const unsigned M_PREDICATED = 1 << 12;
85
86
87 // Machine operand flags
88 // M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS - Set if this operand is a pointer value and it
89 // requires a callback to look up its register class.
90 const unsigned M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS = 1 << 0;
91
92 /// M_PREDICATE_OPERAND - Set if this is the first operand of a predicate
93 /// operand that controls an M_PREDICATED instruction.
94 const unsigned M_PREDICATE_OPERAND = 1 << 1;
95
96 namespace TOI {
97   // Operand constraints: only "tied_to" for now.
98   enum OperandConstraint {
99     TIED_TO = 0  // Must be allocated the same register as.
100   };
101 }
102
103 /// TargetOperandInfo - This holds information about one operand of a machine
104 /// instruction, indicating the register class for register operands, etc.
105 ///
106 class TargetOperandInfo {
107 public:
108   /// RegClass - This specifies the register class enumeration of the operand 
109   /// if the operand is a register.  If not, this contains 0.
110   unsigned short RegClass;
111   unsigned short Flags;
112   /// Lower 16 bits are used to specify which constraints are set. The higher 16
113   /// bits are used to specify the value of constraints (4 bits each).
114   unsigned int Constraints;
115   /// Currently no other information.
116 };
117
118
119 class TargetInstrDescriptor {
120 public:
121   MachineOpCode   Opcode;        // The opcode.
122   unsigned short  numOperands;   // Num of args (may be more if variable_ops).
123   const char *    Name;          // Assembly language mnemonic for the opcode.
124   InstrSchedClass schedClass;    // enum  identifying instr sched class
125   unsigned        Flags;         // flags identifying machine instr class
126   unsigned        TSFlags;       // Target Specific Flag values
127   const unsigned *ImplicitUses;  // Registers implicitly read by this instr
128   const unsigned *ImplicitDefs;  // Registers implicitly defined by this instr
129   const TargetOperandInfo *OpInfo; // 'numOperands' entries about operands.
130
131   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
132   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
133   int getOperandConstraint(unsigned OpNum,
134                            TOI::OperandConstraint Constraint) const {
135     assert((OpNum < numOperands || (Flags & M_VARIABLE_OPS)) &&
136            "Invalid operand # of TargetInstrInfo");
137     if (OpNum < numOperands &&
138         (OpInfo[OpNum].Constraints & (1 << Constraint))) {
139       unsigned Pos = 16 + Constraint * 4;
140       return (int)(OpInfo[OpNum].Constraints >> Pos) & 0xf;
141     }
142     return -1;
143   }
144
145   /// findTiedToSrcOperand - Returns the operand that is tied to the specified
146   /// dest operand. Returns -1 if there isn't one.
147   int findTiedToSrcOperand(unsigned OpNum) const;
148 };
149
150
151 //---------------------------------------------------------------------------
152 ///
153 /// TargetInstrInfo - Interface to description of machine instructions
154 ///
155 class TargetInstrInfo {
156   const TargetInstrDescriptor* desc;    // raw array to allow static init'n
157   unsigned NumOpcodes;                  // number of entries in the desc array
158   unsigned numRealOpCodes;              // number of non-dummy op codes
159
160   TargetInstrInfo(const TargetInstrInfo &);  // DO NOT IMPLEMENT
161   void operator=(const TargetInstrInfo &);   // DO NOT IMPLEMENT
162 public:
163   TargetInstrInfo(const TargetInstrDescriptor *desc, unsigned NumOpcodes);
164   virtual ~TargetInstrInfo();
165
166   // Invariant opcodes: All instruction sets have these as their low opcodes.
167   enum { 
168     PHI = 0,
169     INLINEASM = 1,
170     LABEL = 2
171   };
172
173   unsigned getNumOpcodes() const { return NumOpcodes; }
174
175   /// get - Return the machine instruction descriptor that corresponds to the
176   /// specified instruction opcode.
177   ///
178   const TargetInstrDescriptor& get(MachineOpCode Opcode) const {
179     assert((unsigned)Opcode < NumOpcodes);
180     return desc[Opcode];
181   }
182
183   const char *getName(MachineOpCode Opcode) const {
184     return get(Opcode).Name;
185   }
186
187   int getNumOperands(MachineOpCode Opcode) const {
188     return get(Opcode).numOperands;
189   }
190
191   InstrSchedClass getSchedClass(MachineOpCode Opcode) const {
192     return get(Opcode).schedClass;
193   }
194
195   const unsigned *getImplicitUses(MachineOpCode Opcode) const {
196     return get(Opcode).ImplicitUses;
197   }
198
199   const unsigned *getImplicitDefs(MachineOpCode Opcode) const {
200     return get(Opcode).ImplicitDefs;
201   }
202
203
204   //
205   // Query instruction class flags according to the machine-independent
206   // flags listed above.
207   //
208   bool isReturn(MachineOpCode Opcode) const {
209     return get(Opcode).Flags & M_RET_FLAG;
210   }
211
212   bool isPredicated(MachineOpCode Opcode) const {
213     return get(Opcode).Flags & M_PREDICATED;
214   }
215   bool isCommutableInstr(MachineOpCode Opcode) const {
216     return get(Opcode).Flags & M_COMMUTABLE;
217   }
218   bool isTerminatorInstr(unsigned Opcode) const {
219     return get(Opcode).Flags & M_TERMINATOR_FLAG;
220   }
221   
222   bool isBranch(MachineOpCode Opcode) const {
223     return get(Opcode).Flags & M_BRANCH_FLAG;
224   }
225   
226   /// isBarrier - Returns true if the specified instruction stops control flow
227   /// from executing the instruction immediately following it.  Examples include
228   /// unconditional branches and return instructions.
229   bool isBarrier(MachineOpCode Opcode) const {
230     return get(Opcode).Flags & M_BARRIER_FLAG;
231   }
232   
233   bool isCall(MachineOpCode Opcode) const {
234     return get(Opcode).Flags & M_CALL_FLAG;
235   }
236   bool isLoad(MachineOpCode Opcode) const {
237     return get(Opcode).Flags & M_LOAD_FLAG;
238   }
239   bool isStore(MachineOpCode Opcode) const {
240     return get(Opcode).Flags & M_STORE_FLAG;
241   }
242   
243   /// hasDelaySlot - Returns true if the specified instruction has a delay slot
244   /// which must be filled by the code generator.
245   bool hasDelaySlot(unsigned Opcode) const {
246     return get(Opcode).Flags & M_DELAY_SLOT_FLAG;
247   }
248   
249   /// usesCustomDAGSchedInsertionHook - Return true if this instruction requires
250   /// custom insertion support when the DAG scheduler is inserting it into a
251   /// machine basic block.
252   bool usesCustomDAGSchedInsertionHook(unsigned Opcode) const {
253     return get(Opcode).Flags & M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION;
254   }
255
256   bool hasVariableOperands(MachineOpCode Opcode) const {
257     return get(Opcode).Flags & M_VARIABLE_OPS;
258   }
259
260   /// getOperandConstraint - Returns the value of the specific constraint if
261   /// it is set. Returns -1 if it is not set.
262   int getOperandConstraint(MachineOpCode Opcode, unsigned OpNum,
263                            TOI::OperandConstraint Constraint) const {
264     return get(Opcode).getOperandConstraint(OpNum, Constraint);
265   }
266
267   /// Return true if the instruction is a register to register move
268   /// and leave the source and dest operands in the passed parameters.
269   virtual bool isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
270                            unsigned& sourceReg,
271                            unsigned& destReg) const {
272     return false;
273   }
274   
275   /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
276   /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
277   /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
278   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
279   /// any side effects other than loading from the stack slot.
280   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const{
281     return 0;
282   }
283   
284   /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
285   /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
286   /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
287   /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
288   /// any side effects other than storing to the stack slot.
289   virtual unsigned isStoreToStackSlot(MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const {
290     return 0;
291   }
292
293   /// convertToThreeAddress - This method must be implemented by targets that
294   /// set the M_CONVERTIBLE_TO_3_ADDR flag.  When this flag is set, the target
295   /// may be able to convert a two-address instruction into one or moretrue
296   /// three-address instructions on demand.  This allows the X86 target (for
297   /// example) to convert ADD and SHL instructions into LEA instructions if they
298   /// would require register copies due to two-addressness.
299   ///
300   /// This method returns a null pointer if the transformation cannot be
301   /// performed, otherwise it returns the last new instruction.
302   ///
303   virtual MachineInstr *
304   convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
305                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI, LiveVariables &LV) const {
306     return 0;
307   }
308
309   /// commuteInstruction - If a target has any instructions that are commutable,
310   /// but require converting to a different instruction or making non-trivial
311   /// changes to commute them, this method can overloaded to do this.  The
312   /// default implementation of this method simply swaps the first two operands
313   /// of MI and returns it.
314   ///
315   /// If a target wants to make more aggressive changes, they can construct and
316   /// return a new machine instruction.  If an instruction cannot commute, it
317   /// can also return null.
318   ///
319   virtual MachineInstr *commuteInstruction(MachineInstr *MI) const;
320
321   /// AnalyzeBranch - Analyze the branching code at the end of MBB, returning
322   /// true if it cannot be understood (e.g. it's a switch dispatch or isn't
323   /// implemented for a target).  Upon success, this returns false and returns
324   /// with the following information in various cases:
325   ///
326   /// 1. If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
327   ///    just return false, leaving TBB/FBB null.
328   /// 2. If this block ends with only an unconditional branch, it sets TBB to be
329   ///    the destination block.
330   /// 3. If this block ends with an conditional branch, it returns the 'true'
331   ///    destination in TBB, the 'false' destination in FBB, and a list of
332   ///    operands that evaluate the condition.  These operands can be passed to
333   ///    other TargetInstrInfo methods to create new branches.
334   ///
335   /// Note that RemoveBranch and InsertBranch must be implemented to support
336   /// cases where this method returns success.
337   ///
338   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
339                              MachineBasicBlock *&FBB,
340                              std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
341     return true;
342   }
343   
344   /// RemoveBranch - Remove the branching code at the end of the specific MBB.
345   /// this is only invoked in cases where AnalyzeBranch returns success.
346   virtual void RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
347     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::RemoveBranch!"); 
348   }
349   
350   /// InsertBranch - Insert a branch into the end of the specified
351   /// MachineBasicBlock.  This operands to this method are the same as those
352   /// returned by AnalyzeBranch.  This is invoked in cases where AnalyzeBranch
353   /// returns success and when an unconditional branch (TBB is non-null, FBB is
354   /// null, Cond is empty) needs to be inserted.
355   virtual void InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
356                             MachineBasicBlock *FBB,
357                             const std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
358     assert(0 && "Target didn't implement TargetInstrInfo::InsertBranch!"); 
359   }
360   
361   /// BlockHasNoFallThrough - Return true if the specified block does not
362   /// fall-through into its successor block.  This is primarily used when a
363   /// branch is unanalyzable.  It is useful for things like unconditional
364   /// indirect branches (jump tables).
365   virtual bool BlockHasNoFallThrough(MachineBasicBlock &MBB) const {
366     return false;
367   }
368   
369   /// ReverseBranchCondition - Reverses the branch condition of the specified
370   /// condition list, returning false on success and true if it cannot be
371   /// reversed.
372   virtual bool ReverseBranchCondition(std::vector<MachineOperand> &Cond) const {
373     return true;
374   }
375   
376   /// insertNoop - Insert a noop into the instruction stream at the specified
377   /// point.
378   virtual void insertNoop(MachineBasicBlock &MBB, 
379                           MachineBasicBlock::iterator MI) const {
380     assert(0 && "Target didn't implement insertNoop!");
381     abort();
382   }
383
384   /// getPointerRegClass - Returns a TargetRegisterClass used for pointer
385   /// values.
386   virtual const TargetRegisterClass *getPointerRegClass() const {
387     assert(0 && "Target didn't implement getPointerRegClass!");
388     abort();
389   }
390 };
391
392 } // End llvm namespace
393
394 #endif