lib/CodeGen/SelectionDAG/FastISel.cpp

   1 ///===-- FastISel.cpp - Implementation of the FastISel class --------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the implementation of the FastISel class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Instructions.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/FastISel.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  19 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 /// SelectBinaryOp - Select and emit code for a binary operator instruction,
  25 /// which has an opcode which directly corresponds to the given ISD opcode.
  26 ///
  27 bool FastISel::SelectBinaryOp(Instruction *I, ISD::NodeType ISDOpcode,
  28                               DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
  29   MVT VT = MVT::getMVT(I->getType(), /*HandleUnknown=*/true);
  30   if (VT == MVT::Other || !VT.isSimple())
  31     // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
  32     return false;
  33
  34   unsigned Op0 = ValueMap[I->getOperand(0)];
  35   if (Op0 == 0)
  36     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
  37     return false;
  38
  39   // Check if the second operand is a constant and handle it appropriately.
  40   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
  41     unsigned ResultReg = FastEmit_ri_(VT.getSimpleVT(), ISDOpcode, Op0,
  42                                       CI->getZExtValue(), VT.getSimpleVT());
  43     if (ResultReg == 0)
  44       // Target-specific code wasn't able to find a machine opcode for
  45       // the given ISD opcode and type. Halt "fast" selection and bail.
  46       return false;
  47
  48     // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
  49     ValueMap[I] = ResultReg;
  50     return true;
  51   }
  52
  53   unsigned Op1 = ValueMap[I->getOperand(1)];
  54   if (Op1 == 0)
  55     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
  56     return false;
  57
  58   unsigned ResultReg = FastEmit_rr(VT.getSimpleVT(), VT.getSimpleVT(),
  59                                    ISDOpcode, Op0, Op1);
  60   if (ResultReg == 0)
  61     // Target-specific code wasn't able to find a machine opcode for
  62     // the given ISD opcode and type. Halt "fast" selection and bail.
  63     return false;
  64
  65   // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
  66   ValueMap[I] = ResultReg;
  67   return true;
  68 }
  69
  70 bool FastISel::SelectGetElementPtr(Instruction *I,
  71                                    DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap) {
  72   unsigned N = ValueMap[I->getOperand(0)];
  73   if (N == 0)
  74     // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
  75     return false;
  76
  77   const Type *Ty = I->getOperand(0)->getType();
  78   MVT::SimpleValueType VT = TLI.getPointerTy().getSimpleVT();
  79   for (GetElementPtrInst::op_iterator OI = I->op_begin()+1, E = I->op_end();
  80        OI != E; ++OI) {
  81     Value *Idx = *OI;
  82     if (const StructType *StTy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
  83       unsigned Field = cast<ConstantInt>(Idx)->getZExtValue();
  84       if (Field) {
  85         // N = N + Offset
  86         uint64_t Offs = TD.getStructLayout(StTy)->getElementOffset(Field);
  87         // FIXME: This can be optimized by combining the add with a
  88         // subsequent one.
  89         N = FastEmit_ri_(VT, ISD::ADD, N, Offs, VT);
  90         if (N == 0)
  91           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
  92           return false;
  93       }
  94       Ty = StTy->getElementType(Field);
  95     } else {
  96       Ty = cast<SequentialType>(Ty)->getElementType();
  97
  98       // If this is a constant subscript, handle it quickly.
  99       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx)) {
 100         if (CI->getZExtValue() == 0) continue;
 101         uint64_t Offs =
 102           TD.getABITypeSize(Ty)*cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue();
 103         N = FastEmit_ri_(VT, ISD::ADD, N, Offs, VT);
 104         if (N == 0)
 105           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 106           return false;
 107         continue;
 108       }
 109
 110       // N = N + Idx * ElementSize;
 111       uint64_t ElementSize = TD.getABITypeSize(Ty);
 112       unsigned IdxN = ValueMap[Idx];
 113       if (IdxN == 0)
 114         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 115         return false;
 116
 117       // If the index is smaller or larger than intptr_t, truncate or extend
 118       // it.
 119       MVT IdxVT = MVT::getMVT(Idx->getType(), /*HandleUnknown=*/false);
 120       if (IdxVT.bitsLT(VT))
 121         IdxN = FastEmit_r(VT, VT, ISD::SIGN_EXTEND, IdxN);
 122       else if (IdxVT.bitsGT(VT))
 123         IdxN = FastEmit_r(VT, VT, ISD::TRUNCATE, IdxN);
 124       if (IdxN == 0)
 125         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 126         return false;
 127
 128       if (ElementSize != 1)
 129         IdxN = FastEmit_ri_(VT, ISD::MUL, IdxN, ElementSize, VT);
 130       if (IdxN == 0)
 131         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 132         return false;
 133       N = FastEmit_rr(VT, VT, ISD::ADD, N, IdxN);
 134       if (N == 0)
 135         // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 136         return false;
 137     }
 138   }
 139
 140   // We successfully emitted code for the given LLVM Instruction.
 141   ValueMap[I] = N;
 142   return true;
 143 }
 144
 145 BasicBlock::iterator
 146 FastISel::SelectInstructions(BasicBlock::iterator Begin,
 147                              BasicBlock::iterator End,
 148                              DenseMap<const Value*, unsigned> &ValueMap,
 149                              DenseMap<const BasicBlock*,
 150                                       MachineBasicBlock *> &MBBMap,
 151                              MachineBasicBlock *mbb) {
 152   MBB = mbb;
 153   BasicBlock::iterator I = Begin;
 154
 155   for (; I != End; ++I) {
 156     switch (I->getOpcode()) {
 157     case Instruction::Add: {
 158       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FADD : ISD::ADD;
 159       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
 160     }
 161     case Instruction::Sub: {
 162       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FSUB : ISD::SUB;
 163       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
 164     }
 165     case Instruction::Mul: {
 166       ISD::NodeType Opc = I->getType()->isFPOrFPVector() ? ISD::FMUL : ISD::MUL;
 167       if (!SelectBinaryOp(I, Opc, ValueMap))  return I; break;
 168     }
 169     case Instruction::SDiv:
 170       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SDIV, ValueMap)) return I; break;
 171     case Instruction::UDiv:
 172       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::UDIV, ValueMap)) return I; break;
 173     case Instruction::FDiv:
 174       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::FDIV, ValueMap)) return I; break;
 175     case Instruction::SRem:
 176       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SREM, ValueMap)) return I; break;
 177     case Instruction::URem:
 178       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::UREM, ValueMap)) return I; break;
 179     case Instruction::FRem:
 180       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::FREM, ValueMap)) return I; break;
 181     case Instruction::Shl:
 182       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SHL, ValueMap)) return I; break;
 183     case Instruction::LShr:
 184       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SRL, ValueMap)) return I; break;
 185     case Instruction::AShr:
 186       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::SRA, ValueMap)) return I; break;
 187     case Instruction::And:
 188       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::AND, ValueMap)) return I; break;
 189     case Instruction::Or:
 190       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::OR, ValueMap)) return I; break;
 191     case Instruction::Xor:
 192       if (!SelectBinaryOp(I, ISD::XOR, ValueMap)) return I; break;
 193
 194     case Instruction::GetElementPtr:
 195       if (!SelectGetElementPtr(I, ValueMap)) return I;
 196       break;
 197
 198     case Instruction::Br: {
 199       BranchInst *BI = cast<BranchInst>(I);
 200
 201       if (BI->isUnconditional()) {
 202         MachineFunction::iterator NextMBB =
 203            next(MachineFunction::iterator(MBB));
 204         BasicBlock *LLVMSucc = BI->getSuccessor(0);
 205         MachineBasicBlock *MSucc = MBBMap[LLVMSucc];
 206
 207         if (NextMBB != MF.end() && MSucc == NextMBB) {
 208           // The unconditional fall-through case, which needs no instructions.
 209         } else {
 210           // The unconditional branch case.
 211           TII.InsertBranch(*MBB, MSucc, NULL, SmallVector<MachineOperand, 0>());
 212         }
 213         MBB->addSuccessor(MSucc);
 214         break;
 215       }
 216
 217       // Conditional branches are not handed yet.
 218       // Halt "fast" selection and bail.
 219       return I;
 220     }
 221
 222     case Instruction::PHI:
 223       // PHI nodes are already emitted.
 224       break;
 225
 226     case Instruction::BitCast:
 227       // BitCast consists of either an immediate to register move
 228       // or a register to register move.
 229       if (ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
 230         if (I->getType()->isInteger()) {
 231           MVT VT = MVT::getMVT(I->getType(), /*HandleUnknown=*/false);
 232           unsigned result = FastEmit_i(VT.getSimpleVT(), VT.getSimpleVT(),
 233                                        ISD::Constant,
 234                                        CI->getZExtValue());
 235           if (!result)
 236             return I;
 237
 238           ValueMap[I] = result;
 239           break;
 240         } else
 241           // TODO: Support vector and fp constants.
 242           return I;
 243       } else if (!isa<Constant>(I->getOperand(0))) {
 244         // Bitcasts of non-constant values become reg-reg copies.
 245         MVT SrcVT = MVT::getMVT(I->getOperand(0)->getType());
 246         MVT DstVT = MVT::getMVT(I->getType());
 247
 248         if (SrcVT == MVT::Other || !SrcVT.isSimple() ||
 249             DstVT == MVT::Other || !DstVT.isSimple() ||
 250             !TLI.isTypeLegal(SrcVT) || !TLI.isTypeLegal(DstVT))
 251           // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
 252           return I;
 253
 254         unsigned Op0 = ValueMap[I->getOperand(0)];
 255         if (Op0 == 0)
 256           // Unhandled operand. Halt "fast" selection and bail.
 257           return false;
 258
 259         // First, try to perform the bitcast by inserting a reg-reg copy.
 260         unsigned ResultReg = 0;
 261         if (SrcVT.getSimpleVT() == DstVT.getSimpleVT()) {
 262           TargetRegisterClass* SrcClass = TLI.getRegClassFor(SrcVT);
 263           TargetRegisterClass* DstClass = TLI.getRegClassFor(DstVT);
 264           ResultReg = createResultReg(DstClass);
 265
 266           bool InsertedCopy = TII.copyRegToReg(*MBB, MBB->end(), ResultReg,
 267                                                Op0, DstClass, SrcClass);
 268           if (!InsertedCopy)
 269             ResultReg = 0;
 270         }
 271
 272         // If the reg-reg copy failed, select a BIT_CONVERT opcode.
 273         if (!ResultReg)
 274           ResultReg = FastEmit_r(SrcVT.getSimpleVT(), DstVT.getSimpleVT(),
 275                                  ISD::BIT_CONVERT, Op0);
 276
 277         if (!ResultReg)
 278           return I;
 279
 280         ValueMap[I] = ResultReg;
 281         break;
 282       } else
 283         // TODO: Casting a non-integral constant?
 284         return I;
 285
 286     case Instruction::FPToSI:
 287       if (!isa<ConstantFP>(I->getOperand(0))) {
 288         MVT SrcVT = MVT::getMVT(I->getOperand(0)->getType());
 289         MVT DstVT = MVT::getMVT(I->getType());
 290
 291         if (SrcVT == MVT::Other || !SrcVT.isSimple() ||
 292             DstVT == MVT::Other || !DstVT.isSimple() ||
 293             !TLI.isTypeLegal(SrcVT) || !TLI.isTypeLegal(DstVT))
 294           // Unhandled type. Halt "fast" selection and bail.
 295           return I;
 296         if (TLI.getOperationAction(ISD::FP_TO_SINT, SrcVT) !=
 297             TargetLowering::Legal)
 298           // Unhandled opcode on this type.  Halt "fast" seleciton and bail.
 299           return I;
 300
 301         unsigned InputReg = ValueMap[I->getOperand(0)];
 302         if (!InputReg)
 303           // Unhandled operand.  Halt "fast" selection and bail.
 304           return I;
 305
 306         unsigned ResultReg = FastEmit_r(SrcVT.getSimpleVT(),
 307                                         DstVT.getSimpleVT(),
 308                                         ISD::FP_TO_SINT,
 309                                         InputReg);
 310         if (!ResultReg)
 311           return I;
 312
 313         ValueMap[I] = ResultReg;
 314         break;
 315       } else
 316         // TODO: Materialize the FP constant and then convert,
 317         // or attempt constant folding.
 318         return I;
 319
 320     default:
 321       // Unhandled instruction. Halt "fast" selection and bail.
 322       return I;
 323     }
 324   }
 325
 326   return I;
 327 }
 328
 329 FastISel::FastISel(MachineFunction &mf)
 330   : MF(mf),
 331     MRI(mf.getRegInfo()),
 332     TM(mf.getTarget()),
 333     TD(*TM.getTargetData()),
 334     TII(*TM.getInstrInfo()),
 335     TLI(*TM.getTargetLowering()) {
 336 }
 337
 338 FastISel::~FastISel() {}
 339
 340 unsigned FastISel::FastEmit_(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType, ISD::NodeType) {
 341   return 0;
 342 }
 343
 344 unsigned FastISel::FastEmit_r(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
 345                               ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/) {
 346   return 0;
 347 }
 348
 349 unsigned FastISel::FastEmit_rr(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
 350                                ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/,
 351                                unsigned /*Op0*/) {
 352   return 0;
 353 }
 354
 355 unsigned FastISel::FastEmit_i(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
 356                               ISD::NodeType, uint64_t /*Imm*/) {
 357   return 0;
 358 }
 359
 360 unsigned FastISel::FastEmit_ri(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
 361                                ISD::NodeType, unsigned /*Op0*/,
 362                                uint64_t /*Imm*/) {
 363   return 0;
 364 }
 365
 366 unsigned FastISel::FastEmit_rri(MVT::SimpleValueType, MVT::SimpleValueType,
 367                                 ISD::NodeType,
 368                                 unsigned /*Op0*/, unsigned /*Op1*/,
 369                                 uint64_t /*Imm*/) {
 370   return 0;
 371 }
 372
 373 /// FastEmit_ri_ - This method is a wrapper of FastEmit_ri. It first tries
 374 /// to emit an instruction with an immediate operand using FastEmit_ri.
 375 /// If that fails, it materializes the immediate into a register and try
 376 /// FastEmit_rr instead.
 377 unsigned FastISel::FastEmit_ri_(MVT::SimpleValueType VT, ISD::NodeType Opcode,
 378                                 unsigned Op0, uint64_t Imm,
 379                                 MVT::SimpleValueType ImmType) {
 380   unsigned ResultReg = 0;
 381   // First check if immediate type is legal. If not, we can't use the ri form.
 382   if (TLI.getOperationAction(ISD::Constant, ImmType) == TargetLowering::Legal)
 383     ResultReg = FastEmit_ri(VT, VT, Opcode, Op0, Imm);
 384   if (ResultReg != 0)
 385     return ResultReg;
 386   unsigned MaterialReg = FastEmit_i(ImmType, ImmType, ISD::Constant, Imm);
 387   if (MaterialReg == 0)
 388     return 0;
 389   return FastEmit_rr(VT, VT, Opcode, Op0, MaterialReg);
 390 }
 391
 392 unsigned FastISel::createResultReg(const TargetRegisterClass* RC) {
 393   return MRI.createVirtualRegister(RC);
 394 }
 395
 396 unsigned FastISel::FastEmitInst_(unsigned MachineInstOpcode,
 397                                  const TargetRegisterClass* RC) {
 398   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 399   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 400
 401   BuildMI(MBB, II, ResultReg);
 402   return ResultReg;
 403 }
 404
 405 unsigned FastISel::FastEmitInst_r(unsigned MachineInstOpcode,
 406                                   const TargetRegisterClass *RC,
 407                                   unsigned Op0) {
 408   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 409   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 410
 411   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0);
 412   return ResultReg;
 413 }
 414
 415 unsigned FastISel::FastEmitInst_rr(unsigned MachineInstOpcode,
 416                                    const TargetRegisterClass *RC,
 417                                    unsigned Op0, unsigned Op1) {
 418   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 419   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 420
 421   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addReg(Op1);
 422   return ResultReg;
 423 }
 424
 425 unsigned FastISel::FastEmitInst_ri(unsigned MachineInstOpcode,
 426                                    const TargetRegisterClass *RC,
 427                                    unsigned Op0, uint64_t Imm) {
 428   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 429   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 430
 431   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addImm(Imm);
 432   return ResultReg;
 433 }
 434
 435 unsigned FastISel::FastEmitInst_rri(unsigned MachineInstOpcode,
 436                                     const TargetRegisterClass *RC,
 437                                     unsigned Op0, unsigned Op1, uint64_t Imm) {
 438   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 439   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 440
 441   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addReg(Op0).addReg(Op1).addImm(Imm);
 442   return ResultReg;
 443 }
 444
 445 unsigned FastISel::FastEmitInst_i(unsigned MachineInstOpcode,
 446                                   const TargetRegisterClass *RC,
 447                                   uint64_t Imm) {
 448   unsigned ResultReg = createResultReg(RC);
 449   const TargetInstrDesc &II = TII.get(MachineInstOpcode);
 450
 451   BuildMI(MBB, II, ResultReg).addImm(Imm);
 452   return ResultReg;
 453 }