Know some simple identities. This improves codegen for (1LL << N).
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / SelectionDAGISel.cpp
1 //===-- SelectionDAGISel.cpp - Implement the SelectionDAGISel class -------===//
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 implements the SelectionDAGISel class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "isel"
15 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/Function.h"
19 #include "llvm/Instructions.h"
20 #include "llvm/Intrinsics.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
24 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
25 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
29 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include <map>
34 #include <iostream>
35 using namespace llvm;
36
37 #ifndef _NDEBUG
38 static cl::opt<bool>
39 ViewDAGs("view-isel-dags", cl::Hidden,
40          cl::desc("Pop up a window to show isel dags as they are selected"));
41 #else
42 static const bool ViewDAGS = 0;
43 #endif
44
45 namespace llvm {
46   //===--------------------------------------------------------------------===//
47   /// FunctionLoweringInfo - This contains information that is global to a
48   /// function that is used when lowering a region of the function.
49   class FunctionLoweringInfo {
50   public:
51     TargetLowering &TLI;
52     Function &Fn;
53     MachineFunction &MF;
54     SSARegMap *RegMap;
55
56     FunctionLoweringInfo(TargetLowering &TLI, Function &Fn,MachineFunction &MF);
57
58     /// MBBMap - A mapping from LLVM basic blocks to their machine code entry.
59     std::map<const BasicBlock*, MachineBasicBlock *> MBBMap;
60
61     /// ValueMap - Since we emit code for the function a basic block at a time,
62     /// we must remember which virtual registers hold the values for
63     /// cross-basic-block values.
64     std::map<const Value*, unsigned> ValueMap;
65
66     /// StaticAllocaMap - Keep track of frame indices for fixed sized allocas in
67     /// the entry block.  This allows the allocas to be efficiently referenced
68     /// anywhere in the function.
69     std::map<const AllocaInst*, int> StaticAllocaMap;
70
71     /// BlockLocalArguments - If any arguments are only used in a single basic
72     /// block, and if the target can access the arguments without side-effects,
73     /// avoid emitting CopyToReg nodes for those arguments.  This map keeps
74     /// track of which arguments are local to each BB.
75     std::multimap<BasicBlock*, std::pair<Argument*,
76                                          unsigned> > BlockLocalArguments;
77
78
79     unsigned MakeReg(MVT::ValueType VT) {
80       return RegMap->createVirtualRegister(TLI.getRegClassFor(VT));
81     }
82   
83     unsigned CreateRegForValue(const Value *V) {
84       MVT::ValueType VT = TLI.getValueType(V->getType());
85       // The common case is that we will only create one register for this
86       // value.  If we have that case, create and return the virtual register.
87       unsigned NV = TLI.getNumElements(VT);
88       if (NV == 1) {
89         // If we are promoting this value, pick the next largest supported type.
90         return MakeReg(TLI.getTypeToTransformTo(VT));
91       }
92     
93       // If this value is represented with multiple target registers, make sure
94       // to create enough consequtive registers of the right (smaller) type.
95       unsigned NT = VT-1;  // Find the type to use.
96       while (TLI.getNumElements((MVT::ValueType)NT) != 1)
97         --NT;
98     
99       unsigned R = MakeReg((MVT::ValueType)NT);
100       for (unsigned i = 1; i != NV; ++i)
101         MakeReg((MVT::ValueType)NT);
102       return R;
103     }
104   
105     unsigned InitializeRegForValue(const Value *V) {
106       unsigned &R = ValueMap[V];
107       assert(R == 0 && "Already initialized this value register!");
108       return R = CreateRegForValue(V);
109     }
110   };
111 }
112
113 /// isUsedOutsideOfDefiningBlock - Return true if this instruction is used by
114 /// PHI nodes or outside of the basic block that defines it.
115 static bool isUsedOutsideOfDefiningBlock(Instruction *I) {
116   if (isa<PHINode>(I)) return true;
117   BasicBlock *BB = I->getParent();
118   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI != E; ++UI)
119     if (cast<Instruction>(*UI)->getParent() != BB || isa<PHINode>(*UI))
120       return true;
121   return false;
122 }
123
124 FunctionLoweringInfo::FunctionLoweringInfo(TargetLowering &tli,
125                                            Function &fn, MachineFunction &mf) 
126     : TLI(tli), Fn(fn), MF(mf), RegMap(MF.getSSARegMap()) {
127
128   // Initialize the mapping of values to registers.  This is only set up for
129   // instruction values that are used outside of the block that defines
130   // them.
131   for (Function::aiterator AI = Fn.abegin(), E = Fn.aend(); AI != E; ++AI)
132     InitializeRegForValue(AI);
133
134   Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end();
135   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
136     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
137       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(AI->getArraySize())) {
138         const Type *Ty = AI->getAllocatedType();
139         uint64_t TySize = TLI.getTargetData().getTypeSize(Ty);
140         unsigned Align = TLI.getTargetData().getTypeAlignment(Ty);
141         TySize *= CUI->getValue();   // Get total allocated size.
142         StaticAllocaMap[AI] =
143           MF.getFrameInfo()->CreateStackObject((unsigned)TySize, Align);
144       }
145
146   for (; BB != E; ++BB)
147     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), e = BB->end(); I != e; ++I)
148       if (!I->use_empty() && isUsedOutsideOfDefiningBlock(I))
149         if (!isa<AllocaInst>(I) ||
150             !StaticAllocaMap.count(cast<AllocaInst>(I)))
151           InitializeRegForValue(I);
152
153   // Create an initial MachineBasicBlock for each LLVM BasicBlock in F.  This
154   // also creates the initial PHI MachineInstrs, though none of the input
155   // operands are populated.
156   for (Function::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
157     MachineBasicBlock *MBB = new MachineBasicBlock(BB);
158     MBBMap[BB] = MBB;
159     MF.getBasicBlockList().push_back(MBB);
160
161     // Create Machine PHI nodes for LLVM PHI nodes, lowering them as
162     // appropriate.
163     PHINode *PN;
164     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
165          (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
166       if (!PN->use_empty()) {
167         unsigned NumElements =
168           TLI.getNumElements(TLI.getValueType(PN->getType()));
169         unsigned PHIReg = ValueMap[PN];
170         assert(PHIReg &&"PHI node does not have an assigned virtual register!");
171         for (unsigned i = 0; i != NumElements; ++i)
172           BuildMI(MBB, TargetInstrInfo::PHI, PN->getNumOperands(), PHIReg+i);
173       }
174   }
175 }
176
177
178
179 //===----------------------------------------------------------------------===//
180 /// SelectionDAGLowering - This is the common target-independent lowering
181 /// implementation that is parameterized by a TargetLowering object.
182 /// Also, targets can overload any lowering method.
183 ///
184 namespace llvm {
185 class SelectionDAGLowering {
186   MachineBasicBlock *CurMBB;
187
188   std::map<const Value*, SDOperand> NodeMap;
189
190   /// PendingLoads - Loads are not emitted to the program immediately.  We bunch
191   /// them up and then emit token factor nodes when possible.  This allows us to
192   /// get simple disambiguation between loads without worrying about alias
193   /// analysis.
194   std::vector<SDOperand> PendingLoads;
195
196 public:
197   // TLI - This is information that describes the available target features we
198   // need for lowering.  This indicates when operations are unavailable,
199   // implemented with a libcall, etc.
200   TargetLowering &TLI;
201   SelectionDAG &DAG;
202   const TargetData &TD;
203
204   /// FuncInfo - Information about the function as a whole.
205   ///
206   FunctionLoweringInfo &FuncInfo;
207
208   SelectionDAGLowering(SelectionDAG &dag, TargetLowering &tli,
209                        FunctionLoweringInfo &funcinfo) 
210     : TLI(tli), DAG(dag), TD(DAG.getTarget().getTargetData()),
211       FuncInfo(funcinfo) {
212   }
213
214   /// getRoot - Return the current virtual root of the Selection DAG.
215   ///
216   SDOperand getRoot() {
217     if (PendingLoads.empty())
218       return DAG.getRoot();
219     
220     if (PendingLoads.size() == 1) {
221       SDOperand Root = PendingLoads[0];
222       DAG.setRoot(Root);
223       PendingLoads.clear();
224       return Root;
225     }
226
227     // Otherwise, we have to make a token factor node.
228     SDOperand Root = DAG.getNode(ISD::TokenFactor, MVT::Other, PendingLoads);
229     PendingLoads.clear();
230     DAG.setRoot(Root);
231     return Root;
232   }
233
234   void visit(Instruction &I) { visit(I.getOpcode(), I); }
235
236   void visit(unsigned Opcode, User &I) {
237     switch (Opcode) {
238     default: assert(0 && "Unknown instruction type encountered!");
239              abort();
240       // Build the switch statement using the Instruction.def file.
241 #define HANDLE_INST(NUM, OPCODE, CLASS) \
242     case Instruction::OPCODE:return visit##OPCODE((CLASS&)I);
243 #include "llvm/Instruction.def"
244     }
245   }
246
247   void setCurrentBasicBlock(MachineBasicBlock *MBB) { CurMBB = MBB; }
248
249
250   SDOperand getIntPtrConstant(uint64_t Val) {
251     return DAG.getConstant(Val, TLI.getPointerTy());
252   }
253
254   SDOperand getValue(const Value *V) {
255     SDOperand &N = NodeMap[V];
256     if (N.Val) return N;
257
258     MVT::ValueType VT = TLI.getValueType(V->getType());
259     if (Constant *C = const_cast<Constant*>(dyn_cast<Constant>(V)))
260       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
261         visit(CE->getOpcode(), *CE);
262         assert(N.Val && "visit didn't populate the ValueMap!");
263         return N;
264       } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(C)) {
265         return N = DAG.getGlobalAddress(GV, VT);
266       } else if (isa<ConstantPointerNull>(C)) {
267         return N = DAG.getConstant(0, TLI.getPointerTy());
268       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
269         /// FIXME: Implement UNDEFVALUE better.
270         if (MVT::isInteger(VT))
271           return N = DAG.getConstant(0, VT);
272         else if (MVT::isFloatingPoint(VT))
273           return N = DAG.getConstantFP(0, VT);
274         else
275           assert(0 && "Unknown value type!");
276
277       } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(C)) {
278         return N = DAG.getConstantFP(CFP->getValue(), VT);
279       } else {
280         // Canonicalize all constant ints to be unsigned.
281         return N = DAG.getConstant(cast<ConstantIntegral>(C)->getRawValue(),VT);
282       }
283
284     if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
285       std::map<const AllocaInst*, int>::iterator SI =
286         FuncInfo.StaticAllocaMap.find(AI);
287       if (SI != FuncInfo.StaticAllocaMap.end())
288         return DAG.getFrameIndex(SI->second, TLI.getPointerTy());
289     }
290
291     std::map<const Value*, unsigned>::const_iterator VMI =
292       FuncInfo.ValueMap.find(V);
293     assert(VMI != FuncInfo.ValueMap.end() && "Value not in map!");
294
295     return N = DAG.getCopyFromReg(VMI->second, VT, DAG.getEntryNode());
296   }
297
298   const SDOperand &setValue(const Value *V, SDOperand NewN) {
299     SDOperand &N = NodeMap[V];
300     assert(N.Val == 0 && "Already set a value for this node!");
301     return N = NewN;
302   }
303
304   // Terminator instructions.
305   void visitRet(ReturnInst &I);
306   void visitBr(BranchInst &I);
307   void visitUnreachable(UnreachableInst &I) { /* noop */ }
308
309   // These all get lowered before this pass.
310   void visitSwitch(SwitchInst &I) { assert(0 && "TODO"); }
311   void visitInvoke(InvokeInst &I) { assert(0 && "TODO"); }
312   void visitUnwind(UnwindInst &I) { assert(0 && "TODO"); }
313
314   //
315   void visitBinary(User &I, unsigned Opcode);
316   void visitAdd(User &I) { visitBinary(I, ISD::ADD); }
317   void visitSub(User &I) { visitBinary(I, ISD::SUB); }
318   void visitMul(User &I) { visitBinary(I, ISD::MUL); }
319   void visitDiv(User &I) {
320     visitBinary(I, I.getType()->isUnsigned() ? ISD::UDIV : ISD::SDIV);
321   }
322   void visitRem(User &I) {
323     visitBinary(I, I.getType()->isUnsigned() ? ISD::UREM : ISD::SREM);
324   }
325   void visitAnd(User &I) { visitBinary(I, ISD::AND); }
326   void visitOr (User &I) { visitBinary(I, ISD::OR); }
327   void visitXor(User &I) { visitBinary(I, ISD::XOR); }
328   void visitShl(User &I) { visitBinary(I, ISD::SHL); }
329   void visitShr(User &I) {
330     visitBinary(I, I.getType()->isUnsigned() ? ISD::SRL : ISD::SRA);
331   }
332
333   void visitSetCC(User &I, ISD::CondCode SignedOpc, ISD::CondCode UnsignedOpc);
334   void visitSetEQ(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETEQ, ISD::SETEQ); }
335   void visitSetNE(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETNE, ISD::SETNE); }
336   void visitSetLE(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETLE, ISD::SETULE); }
337   void visitSetGE(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETGE, ISD::SETUGE); }
338   void visitSetLT(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETLT, ISD::SETULT); }
339   void visitSetGT(User &I) { visitSetCC(I, ISD::SETGT, ISD::SETUGT); }
340
341   void visitGetElementPtr(User &I);
342   void visitCast(User &I);
343   void visitSelect(User &I);
344   //
345
346   void visitMalloc(MallocInst &I);
347   void visitFree(FreeInst &I);
348   void visitAlloca(AllocaInst &I);
349   void visitLoad(LoadInst &I);
350   void visitStore(StoreInst &I);
351   void visitPHI(PHINode &I) { } // PHI nodes are handled specially.
352   void visitCall(CallInst &I);
353
354   void visitVAStart(CallInst &I);
355   void visitVANext(VANextInst &I);
356   void visitVAArg(VAArgInst &I);
357   void visitVAEnd(CallInst &I);
358   void visitVACopy(CallInst &I);
359   void visitFrameReturnAddress(CallInst &I, bool isFrameAddress);
360
361   void visitMemIntrinsic(CallInst &I, unsigned Op);
362
363   void visitUserOp1(Instruction &I) {
364     assert(0 && "UserOp1 should not exist at instruction selection time!");
365     abort();
366   }
367   void visitUserOp2(Instruction &I) {
368     assert(0 && "UserOp2 should not exist at instruction selection time!");
369     abort();
370   }
371 };
372 } // end namespace llvm
373
374 void SelectionDAGLowering::visitRet(ReturnInst &I) {
375   if (I.getNumOperands() == 0) {
376     DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::RET, MVT::Other, getRoot()));
377     return;
378   }
379
380   SDOperand Op1 = getValue(I.getOperand(0));
381   switch (Op1.getValueType()) {
382   default: assert(0 && "Unknown value type!");
383   case MVT::i1:
384   case MVT::i8:
385   case MVT::i16:
386     // Extend integer types to 32-bits.
387     if (I.getOperand(0)->getType()->isSigned())
388       Op1 = DAG.getNode(ISD::SIGN_EXTEND, MVT::i32, Op1);
389     else
390       Op1 = DAG.getNode(ISD::ZERO_EXTEND, MVT::i32, Op1);
391     break;
392   case MVT::f32:
393     // Extend float to double.
394     Op1 = DAG.getNode(ISD::FP_EXTEND, MVT::f64, Op1);
395     break;
396   case MVT::i32:
397   case MVT::i64:
398   case MVT::f64:
399     break; // No extension needed!
400   }
401
402   DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::RET, MVT::Other, getRoot(), Op1));
403 }
404
405 void SelectionDAGLowering::visitBr(BranchInst &I) {
406   // Update machine-CFG edges.
407   MachineBasicBlock *Succ0MBB = FuncInfo.MBBMap[I.getSuccessor(0)];
408   CurMBB->addSuccessor(Succ0MBB);
409
410   // Figure out which block is immediately after the current one.
411   MachineBasicBlock *NextBlock = 0;
412   MachineFunction::iterator BBI = CurMBB;
413   if (++BBI != CurMBB->getParent()->end())
414     NextBlock = BBI;
415
416   if (I.isUnconditional()) {
417     // If this is not a fall-through branch, emit the branch.
418     if (Succ0MBB != NextBlock)
419       DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::BR, MVT::Other, getRoot(),
420                               DAG.getBasicBlock(Succ0MBB)));
421   } else {
422     MachineBasicBlock *Succ1MBB = FuncInfo.MBBMap[I.getSuccessor(1)];
423     CurMBB->addSuccessor(Succ1MBB);
424
425     SDOperand Cond = getValue(I.getCondition());
426
427     if (Succ1MBB == NextBlock) {
428       // If the condition is false, fall through.  This means we should branch
429       // if the condition is true to Succ #0.
430       DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::BRCOND, MVT::Other, getRoot(),
431                               Cond, DAG.getBasicBlock(Succ0MBB)));
432     } else if (Succ0MBB == NextBlock) {
433       // If the condition is true, fall through.  This means we should branch if
434       // the condition is false to Succ #1.  Invert the condition first.
435       SDOperand True = DAG.getConstant(1, Cond.getValueType());
436       Cond = DAG.getNode(ISD::XOR, Cond.getValueType(), Cond, True);
437       DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::BRCOND, MVT::Other, getRoot(),
438                               Cond, DAG.getBasicBlock(Succ1MBB)));
439     } else {
440       // Neither edge is a fall through.  If the comparison is true, jump to
441       // Succ#0, otherwise branch unconditionally to succ #1.
442       DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::BRCOND, MVT::Other, getRoot(),
443                               Cond, DAG.getBasicBlock(Succ0MBB)));
444       DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::BR, MVT::Other, getRoot(),
445                               DAG.getBasicBlock(Succ1MBB)));
446     }
447   }
448 }
449
450 void SelectionDAGLowering::visitBinary(User &I, unsigned Opcode) {
451   SDOperand Op1 = getValue(I.getOperand(0));
452   SDOperand Op2 = getValue(I.getOperand(1));
453   setValue(&I, DAG.getNode(Opcode, Op1.getValueType(), Op1, Op2));
454 }
455
456 void SelectionDAGLowering::visitSetCC(User &I,ISD::CondCode SignedOpcode,
457                                       ISD::CondCode UnsignedOpcode) {
458   SDOperand Op1 = getValue(I.getOperand(0));
459   SDOperand Op2 = getValue(I.getOperand(1));
460   ISD::CondCode Opcode = SignedOpcode;
461   if (I.getOperand(0)->getType()->isUnsigned())
462     Opcode = UnsignedOpcode;
463   setValue(&I, DAG.getSetCC(Opcode, MVT::i1, Op1, Op2));
464 }
465
466 void SelectionDAGLowering::visitSelect(User &I) {
467   SDOperand Cond     = getValue(I.getOperand(0));
468   SDOperand TrueVal  = getValue(I.getOperand(1));
469   SDOperand FalseVal = getValue(I.getOperand(2));
470   setValue(&I, DAG.getNode(ISD::SELECT, TrueVal.getValueType(), Cond,
471                            TrueVal, FalseVal));
472 }
473
474 void SelectionDAGLowering::visitCast(User &I) {
475   SDOperand N = getValue(I.getOperand(0));
476   MVT::ValueType SrcTy = TLI.getValueType(I.getOperand(0)->getType());
477   MVT::ValueType DestTy = TLI.getValueType(I.getType());
478
479   if (N.getValueType() == DestTy) {
480     setValue(&I, N);  // noop cast.
481   } else if (isInteger(SrcTy)) {
482     if (isInteger(DestTy)) {        // Int -> Int cast
483       if (DestTy < SrcTy)   // Truncating cast?
484         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::TRUNCATE, DestTy, N));
485       else if (I.getOperand(0)->getType()->isSigned())
486         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::SIGN_EXTEND, DestTy, N));
487       else
488         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::ZERO_EXTEND, DestTy, N));
489     } else {                        // Int -> FP cast
490       if (I.getOperand(0)->getType()->isSigned())
491         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::SINT_TO_FP, DestTy, N));
492       else
493         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::UINT_TO_FP, DestTy, N));
494     }
495   } else {
496     assert(isFloatingPoint(SrcTy) && "Unknown value type!");
497     if (isFloatingPoint(DestTy)) {  // FP -> FP cast
498       if (DestTy < SrcTy)   // Rounding cast?
499         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::FP_ROUND, DestTy, N));
500       else
501         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::FP_EXTEND, DestTy, N));
502     } else {                        // FP -> Int cast.
503       if (I.getType()->isSigned())
504         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::FP_TO_SINT, DestTy, N));
505       else
506         setValue(&I, DAG.getNode(ISD::FP_TO_UINT, DestTy, N));
507     }
508   }
509 }
510
511 void SelectionDAGLowering::visitGetElementPtr(User &I) {
512   SDOperand N = getValue(I.getOperand(0));
513   const Type *Ty = I.getOperand(0)->getType();
514   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
515
516   for (GetElementPtrInst::op_iterator OI = I.op_begin()+1, E = I.op_end();
517        OI != E; ++OI) {
518     Value *Idx = *OI;
519     if (const StructType *StTy = dyn_cast<StructType> (Ty)) {
520       unsigned Field = cast<ConstantUInt>(Idx)->getValue();
521       if (Field) {
522         // N = N + Offset
523         uint64_t Offset = TD.getStructLayout(StTy)->MemberOffsets[Field];
524         N = DAG.getNode(ISD::ADD, N.getValueType(), N,
525                         getIntPtrConstant(Offset));
526       }
527       Ty = StTy->getElementType(Field);
528     } else {
529       Ty = cast<SequentialType>(Ty)->getElementType();
530       if (!isa<Constant>(Idx) || !cast<Constant>(Idx)->isNullValue()) {
531         // N = N + Idx * ElementSize;
532         uint64_t ElementSize = TD.getTypeSize(Ty);
533         SDOperand IdxN = getValue(Idx), Scale = getIntPtrConstant(ElementSize);
534
535         // If the index is smaller or larger than intptr_t, truncate or extend
536         // it.
537         if (IdxN.getValueType() < Scale.getValueType()) {
538           if (Idx->getType()->isSigned())
539             IdxN = DAG.getNode(ISD::SIGN_EXTEND, Scale.getValueType(), IdxN);
540           else
541             IdxN = DAG.getNode(ISD::ZERO_EXTEND, Scale.getValueType(), IdxN);
542         } else if (IdxN.getValueType() > Scale.getValueType())
543           IdxN = DAG.getNode(ISD::TRUNCATE, Scale.getValueType(), IdxN);
544
545         IdxN = DAG.getNode(ISD::MUL, N.getValueType(), IdxN, Scale);
546                            
547         N = DAG.getNode(ISD::ADD, N.getValueType(), N, IdxN);
548       }
549     }
550   }
551   setValue(&I, N);
552 }
553
554 void SelectionDAGLowering::visitAlloca(AllocaInst &I) {
555   // If this is a fixed sized alloca in the entry block of the function,
556   // allocate it statically on the stack.
557   if (FuncInfo.StaticAllocaMap.count(&I))
558     return;   // getValue will auto-populate this.
559
560   const Type *Ty = I.getAllocatedType();
561   uint64_t TySize = TLI.getTargetData().getTypeSize(Ty);
562   unsigned Align = TLI.getTargetData().getTypeAlignment(Ty);
563
564   SDOperand AllocSize = getValue(I.getArraySize());
565
566   assert(AllocSize.getValueType() == TLI.getPointerTy() &&
567          "FIXME: should extend or truncate to pointer size!");
568
569   AllocSize = DAG.getNode(ISD::MUL, TLI.getPointerTy(), AllocSize,
570                           getIntPtrConstant(TySize));
571
572   // Handle alignment.  If the requested alignment is less than or equal to the
573   // stack alignment, ignore it and round the size of the allocation up to the
574   // stack alignment size.  If the size is greater than the stack alignment, we
575   // note this in the DYNAMIC_STACKALLOC node.
576   unsigned StackAlign =
577     TLI.getTargetMachine().getFrameInfo()->getStackAlignment();
578   if (Align <= StackAlign) {
579     Align = 0;
580     // Add SA-1 to the size.
581     AllocSize = DAG.getNode(ISD::ADD, AllocSize.getValueType(), AllocSize,
582                             getIntPtrConstant(StackAlign-1));
583     // Mask out the low bits for alignment purposes.
584     AllocSize = DAG.getNode(ISD::AND, AllocSize.getValueType(), AllocSize,
585                             getIntPtrConstant(~(uint64_t)(StackAlign-1)));
586   }
587
588   SDOperand DSA = DAG.getNode(ISD::DYNAMIC_STACKALLOC, AllocSize.getValueType(),
589                               getRoot(), AllocSize,
590                               getIntPtrConstant(Align));
591   DAG.setRoot(setValue(&I, DSA).getValue(1));
592
593   // Inform the Frame Information that we have just allocated a variable-sized
594   // object.
595   CurMBB->getParent()->getFrameInfo()->CreateVariableSizedObject();
596 }
597
598
599 void SelectionDAGLowering::visitLoad(LoadInst &I) {
600   SDOperand Ptr = getValue(I.getOperand(0));
601   
602   SDOperand Root;
603   if (I.isVolatile())
604     Root = getRoot();
605   else {
606     // Do not serialize non-volatile loads against each other.
607     Root = DAG.getRoot();
608   }
609
610   SDOperand L = DAG.getLoad(TLI.getValueType(I.getType()), Root, Ptr);
611   setValue(&I, L);
612
613   if (I.isVolatile())
614     DAG.setRoot(L.getValue(1));
615   else
616     PendingLoads.push_back(L.getValue(1));
617 }
618
619
620 void SelectionDAGLowering::visitStore(StoreInst &I) {
621   Value *SrcV = I.getOperand(0);
622   SDOperand Src = getValue(SrcV);
623   SDOperand Ptr = getValue(I.getOperand(1));
624   DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::STORE, MVT::Other, getRoot(), Src, Ptr));
625 }
626
627 void SelectionDAGLowering::visitCall(CallInst &I) {
628   const char *RenameFn = 0;
629   if (Function *F = I.getCalledFunction())
630     switch (F->getIntrinsicID()) {
631     case 0: break;  // Not an intrinsic.
632     case Intrinsic::vastart:  visitVAStart(I); return;
633     case Intrinsic::vaend:    visitVAEnd(I); return;
634     case Intrinsic::vacopy:   visitVACopy(I); return;
635     case Intrinsic::returnaddress: visitFrameReturnAddress(I, false); return;
636     case Intrinsic::frameaddress:  visitFrameReturnAddress(I, true); return;
637     default:
638       // FIXME: IMPLEMENT THESE.
639       // readport, writeport, readio, writeio
640       assert(0 && "This intrinsic is not implemented yet!");
641       return;
642     case Intrinsic::setjmp:  RenameFn = "setjmp"; break;
643     case Intrinsic::longjmp: RenameFn = "longjmp"; break;
644     case Intrinsic::memcpy:  visitMemIntrinsic(I, ISD::MEMCPY); return;
645     case Intrinsic::memset:  visitMemIntrinsic(I, ISD::MEMSET); return;
646     case Intrinsic::memmove: visitMemIntrinsic(I, ISD::MEMMOVE); return;
647       
648     case Intrinsic::isunordered:
649       setValue(&I, DAG.getSetCC(ISD::SETUO, MVT::i1, getValue(I.getOperand(1)),
650                                 getValue(I.getOperand(2))));
651       return;
652     }
653   
654   SDOperand Callee;
655   if (!RenameFn)
656     Callee = getValue(I.getOperand(0));
657   else
658     Callee = DAG.getExternalSymbol(RenameFn, TLI.getPointerTy());
659   std::vector<std::pair<SDOperand, const Type*> > Args;
660   
661   for (unsigned i = 1, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i) {
662     Value *Arg = I.getOperand(i);
663     SDOperand ArgNode = getValue(Arg);
664     Args.push_back(std::make_pair(ArgNode, Arg->getType()));
665   }
666   
667   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
668     TLI.LowerCallTo(getRoot(), I.getType(), Callee, Args, DAG);
669   if (I.getType() != Type::VoidTy)
670     setValue(&I, Result.first);
671   DAG.setRoot(Result.second);
672 }
673
674 void SelectionDAGLowering::visitMalloc(MallocInst &I) {
675   SDOperand Src = getValue(I.getOperand(0));
676
677   MVT::ValueType IntPtr = TLI.getPointerTy();
678   // FIXME: Extend or truncate to the intptr size.
679   assert(Src.getValueType() == IntPtr && "Need to adjust the amount!");
680
681   // Scale the source by the type size.
682   uint64_t ElementSize = TD.getTypeSize(I.getType()->getElementType());
683   Src = DAG.getNode(ISD::MUL, Src.getValueType(),
684                     Src, getIntPtrConstant(ElementSize));
685
686   std::vector<std::pair<SDOperand, const Type*> > Args;
687   Args.push_back(std::make_pair(Src, TLI.getTargetData().getIntPtrType()));
688
689   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
690     TLI.LowerCallTo(getRoot(), I.getType(),
691                     DAG.getExternalSymbol("malloc", IntPtr),
692                     Args, DAG);
693   setValue(&I, Result.first);  // Pointers always fit in registers
694   DAG.setRoot(Result.second);
695 }
696
697 void SelectionDAGLowering::visitFree(FreeInst &I) {
698   std::vector<std::pair<SDOperand, const Type*> > Args;
699   Args.push_back(std::make_pair(getValue(I.getOperand(0)),
700                                 TLI.getTargetData().getIntPtrType()));
701   MVT::ValueType IntPtr = TLI.getPointerTy();
702   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
703     TLI.LowerCallTo(getRoot(), Type::VoidTy,
704                     DAG.getExternalSymbol("free", IntPtr), Args, DAG);
705   DAG.setRoot(Result.second);
706 }
707
708 std::pair<SDOperand, SDOperand>
709 TargetLowering::LowerVAStart(SDOperand Chain, SelectionDAG &DAG) {
710   // We have no sane default behavior, just emit a useful error message and bail
711   // out.
712   std::cerr << "Variable arguments handling not implemented on this target!\n";
713   abort();
714 }
715
716 SDOperand TargetLowering::LowerVAEnd(SDOperand Chain, SDOperand L,
717                                      SelectionDAG &DAG) {
718   // Default to a noop.
719   return Chain;
720 }
721
722 std::pair<SDOperand,SDOperand>
723 TargetLowering::LowerVACopy(SDOperand Chain, SDOperand L, SelectionDAG &DAG) {
724   // Default to returning the input list.
725   return std::make_pair(L, Chain);
726 }
727
728 std::pair<SDOperand,SDOperand>
729 TargetLowering::LowerVAArgNext(bool isVANext, SDOperand Chain, SDOperand VAList,
730                                const Type *ArgTy, SelectionDAG &DAG) {
731   // We have no sane default behavior, just emit a useful error message and bail
732   // out.
733   std::cerr << "Variable arguments handling not implemented on this target!\n";
734   abort();
735 }
736
737
738 void SelectionDAGLowering::visitVAStart(CallInst &I) {
739   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result = TLI.LowerVAStart(getRoot(), DAG);
740   setValue(&I, Result.first);
741   DAG.setRoot(Result.second);
742 }
743
744 void SelectionDAGLowering::visitVAArg(VAArgInst &I) {
745   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
746     TLI.LowerVAArgNext(false, getRoot(), getValue(I.getOperand(0)), 
747                        I.getType(), DAG);
748   setValue(&I, Result.first);
749   DAG.setRoot(Result.second);
750 }
751
752 void SelectionDAGLowering::visitVANext(VANextInst &I) {
753   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
754     TLI.LowerVAArgNext(true, getRoot(), getValue(I.getOperand(0)), 
755                        I.getArgType(), DAG);
756   setValue(&I, Result.first);
757   DAG.setRoot(Result.second);
758 }
759
760 void SelectionDAGLowering::visitVAEnd(CallInst &I) {
761   DAG.setRoot(TLI.LowerVAEnd(getRoot(), getValue(I.getOperand(1)), DAG));
762 }
763
764 void SelectionDAGLowering::visitVACopy(CallInst &I) {
765   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
766     TLI.LowerVACopy(getRoot(), getValue(I.getOperand(1)), DAG);
767   setValue(&I, Result.first);
768   DAG.setRoot(Result.second);
769 }
770
771
772 // It is always conservatively correct for llvm.returnaddress and
773 // llvm.frameaddress to return 0.
774 std::pair<SDOperand, SDOperand>
775 TargetLowering::LowerFrameReturnAddress(bool isFrameAddr, SDOperand Chain,
776                                         unsigned Depth, SelectionDAG &DAG) {
777   return std::make_pair(DAG.getConstant(0, getPointerTy()), Chain);
778 }
779
780 SDOperand TargetLowering::LowerOperation(SDOperand Op) {
781   assert(0 && "LowerOperation not implemented for this target!");
782   abort();
783 }
784
785 void SelectionDAGLowering::visitFrameReturnAddress(CallInst &I, bool isFrame) {
786   unsigned Depth = (unsigned)cast<ConstantUInt>(I.getOperand(1))->getValue();
787   std::pair<SDOperand,SDOperand> Result =
788     TLI.LowerFrameReturnAddress(isFrame, getRoot(), Depth, DAG);
789   setValue(&I, Result.first);
790   DAG.setRoot(Result.second);
791 }
792
793 void SelectionDAGLowering::visitMemIntrinsic(CallInst &I, unsigned Op) {
794   std::vector<SDOperand> Ops;
795   Ops.push_back(getRoot());
796   Ops.push_back(getValue(I.getOperand(1)));
797   Ops.push_back(getValue(I.getOperand(2)));
798   Ops.push_back(getValue(I.getOperand(3)));
799   Ops.push_back(getValue(I.getOperand(4)));
800   DAG.setRoot(DAG.getNode(Op, MVT::Other, Ops));
801 }
802
803 //===----------------------------------------------------------------------===//
804 // SelectionDAGISel code
805 //===----------------------------------------------------------------------===//
806
807 unsigned SelectionDAGISel::MakeReg(MVT::ValueType VT) {
808   return RegMap->createVirtualRegister(TLI.getRegClassFor(VT));
809 }
810
811
812
813 bool SelectionDAGISel::runOnFunction(Function &Fn) {
814   MachineFunction &MF = MachineFunction::construct(&Fn, TLI.getTargetMachine());
815   RegMap = MF.getSSARegMap();
816   DEBUG(std::cerr << "\n\n\n=== " << Fn.getName() << "\n");
817
818   FunctionLoweringInfo FuncInfo(TLI, Fn, MF);
819
820   for (Function::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I)
821     SelectBasicBlock(I, MF, FuncInfo);
822   
823   return true;
824 }
825
826
827 SDOperand SelectionDAGISel::
828 CopyValueToVirtualRegister(SelectionDAGLowering &SDL, Value *V, unsigned Reg) {
829   SelectionDAG &DAG = SDL.DAG;
830   SDOperand Op = SDL.getValue(V);
831   assert((Op.getOpcode() != ISD::CopyFromReg ||
832           cast<RegSDNode>(Op)->getReg() != Reg) &&
833          "Copy from a reg to the same reg!");
834   return DAG.getCopyToReg(SDL.getRoot(), Op, Reg);
835 }
836
837 /// IsOnlyUsedInOneBasicBlock - If the specified argument is only used in a
838 /// single basic block, return that block.  Otherwise, return a null pointer.
839 static BasicBlock *IsOnlyUsedInOneBasicBlock(Argument *A) {
840   if (A->use_empty()) return 0;
841   BasicBlock *BB = cast<Instruction>(A->use_back())->getParent();
842   for (Argument::use_iterator UI = A->use_begin(), E = A->use_end(); UI != E;
843        ++UI)
844     if (isa<PHINode>(*UI) || cast<Instruction>(*UI)->getParent() != BB)
845       return 0;  // Disagreement among the users?
846   return BB;
847 }
848
849 void SelectionDAGISel::
850 LowerArguments(BasicBlock *BB, SelectionDAGLowering &SDL,
851                std::vector<SDOperand> &UnorderedChains) {
852   // If this is the entry block, emit arguments.
853   Function &F = *BB->getParent();
854   FunctionLoweringInfo &FuncInfo = SDL.FuncInfo;
855
856   if (BB == &F.front()) {
857     SDOperand OldRoot = SDL.DAG.getRoot();
858
859     std::vector<SDOperand> Args = TLI.LowerArguments(F, SDL.DAG);
860
861     // If there were side effects accessing the argument list, do not do
862     // anything special.
863     if (OldRoot != SDL.DAG.getRoot()) {
864       unsigned a = 0;
865       for (Function::aiterator AI = F.abegin(), E = F.aend(); AI != E; ++AI,++a)
866         if (!AI->use_empty()) {
867           SDL.setValue(AI, Args[a]);
868           SDOperand Copy = 
869             CopyValueToVirtualRegister(SDL, AI, FuncInfo.ValueMap[AI]);
870           UnorderedChains.push_back(Copy);
871         }
872     } else {
873       // Otherwise, if any argument is only accessed in a single basic block,
874       // emit that argument only to that basic block.
875       unsigned a = 0;
876       for (Function::aiterator AI = F.abegin(), E = F.aend(); AI != E; ++AI,++a)
877         if (!AI->use_empty()) {
878           if (BasicBlock *BBU = IsOnlyUsedInOneBasicBlock(AI)) {
879             FuncInfo.BlockLocalArguments.insert(std::make_pair(BBU,
880                                                       std::make_pair(AI, a)));
881           } else {
882             SDL.setValue(AI, Args[a]);
883             SDOperand Copy = 
884               CopyValueToVirtualRegister(SDL, AI, FuncInfo.ValueMap[AI]);
885             UnorderedChains.push_back(Copy);
886           }
887         }
888     }
889   }
890
891   // See if there are any block-local arguments that need to be emitted in this
892   // block.
893
894   if (!FuncInfo.BlockLocalArguments.empty()) {
895     std::multimap<BasicBlock*, std::pair<Argument*, unsigned> >::iterator BLAI =
896       FuncInfo.BlockLocalArguments.lower_bound(BB);
897     if (BLAI != FuncInfo.BlockLocalArguments.end() && BLAI->first == BB) {
898       // Lower the arguments into this block.
899       std::vector<SDOperand> Args = TLI.LowerArguments(F, SDL.DAG);
900       
901       // Set up the value mapping for the local arguments.
902       for (; BLAI != FuncInfo.BlockLocalArguments.end() && BLAI->first == BB;
903            ++BLAI)
904         SDL.setValue(BLAI->second.first, Args[BLAI->second.second]);
905       
906       // Any dead arguments will just be ignored here.
907     }
908   }
909 }
910
911
912 void SelectionDAGISel::BuildSelectionDAG(SelectionDAG &DAG, BasicBlock *LLVMBB,
913        std::vector<std::pair<MachineInstr*, unsigned> > &PHINodesToUpdate,
914                                     FunctionLoweringInfo &FuncInfo) {
915   SelectionDAGLowering SDL(DAG, TLI, FuncInfo);
916
917   std::vector<SDOperand> UnorderedChains;
918   
919   // Lower any arguments needed in this block.
920   LowerArguments(LLVMBB, SDL, UnorderedChains);
921
922   BB = FuncInfo.MBBMap[LLVMBB];
923   SDL.setCurrentBasicBlock(BB);
924
925   // Lower all of the non-terminator instructions.
926   for (BasicBlock::iterator I = LLVMBB->begin(), E = --LLVMBB->end();
927        I != E; ++I)
928     SDL.visit(*I);
929
930   // Ensure that all instructions which are used outside of their defining
931   // blocks are available as virtual registers.
932   for (BasicBlock::iterator I = LLVMBB->begin(), E = LLVMBB->end(); I != E;++I)
933     if (!I->use_empty() && !isa<PHINode>(I)) {
934       std::map<const Value*, unsigned>::iterator VMI =FuncInfo.ValueMap.find(I);
935       if (VMI != FuncInfo.ValueMap.end())
936         UnorderedChains.push_back(
937                            CopyValueToVirtualRegister(SDL, I, VMI->second));
938     }
939
940   // Handle PHI nodes in successor blocks.  Emit code into the SelectionDAG to
941   // ensure constants are generated when needed.  Remember the virtual registers
942   // that need to be added to the Machine PHI nodes as input.  We cannot just
943   // directly add them, because expansion might result in multiple MBB's for one
944   // BB.  As such, the start of the BB might correspond to a different MBB than
945   // the end.
946   // 
947
948   // Emit constants only once even if used by multiple PHI nodes.
949   std::map<Constant*, unsigned> ConstantsOut;
950
951   // Check successor nodes PHI nodes that expect a constant to be available from
952   // this block.
953   TerminatorInst *TI = LLVMBB->getTerminator();
954   for (unsigned succ = 0, e = TI->getNumSuccessors(); succ != e; ++succ) {
955     BasicBlock *SuccBB = TI->getSuccessor(succ);
956     MachineBasicBlock::iterator MBBI = FuncInfo.MBBMap[SuccBB]->begin();
957     PHINode *PN;
958
959     // At this point we know that there is a 1-1 correspondence between LLVM PHI
960     // nodes and Machine PHI nodes, but the incoming operands have not been
961     // emitted yet.
962     for (BasicBlock::iterator I = SuccBB->begin();
963          (PN = dyn_cast<PHINode>(I)); ++I)
964       if (!PN->use_empty()) {
965         unsigned Reg;
966         Value *PHIOp = PN->getIncomingValueForBlock(LLVMBB);
967         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(PHIOp)) {
968           unsigned &RegOut = ConstantsOut[C];
969           if (RegOut == 0) {
970             RegOut = FuncInfo.CreateRegForValue(C);
971             UnorderedChains.push_back(
972                              CopyValueToVirtualRegister(SDL, C, RegOut));
973           }
974           Reg = RegOut;
975         } else {
976           Reg = FuncInfo.ValueMap[PHIOp];
977           if (Reg == 0) {
978             assert(isa<AllocaInst>(PHIOp) && 
979                    FuncInfo.StaticAllocaMap.count(cast<AllocaInst>(PHIOp)) &&
980                    "Didn't codegen value into a register!??");
981             Reg = FuncInfo.CreateRegForValue(PHIOp);
982             UnorderedChains.push_back(
983                              CopyValueToVirtualRegister(SDL, PHIOp, Reg));
984           }
985         }
986         
987         // Remember that this register needs to added to the machine PHI node as
988         // the input for this MBB.
989         unsigned NumElements =
990           TLI.getNumElements(TLI.getValueType(PN->getType()));
991         for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i)
992           PHINodesToUpdate.push_back(std::make_pair(MBBI++, Reg+i));
993       }
994   }
995   ConstantsOut.clear();
996
997   // Turn all of the unordered chains into one factored node.
998   if (!UnorderedChains.empty()) {
999     UnorderedChains.push_back(SDL.getRoot());
1000     DAG.setRoot(DAG.getNode(ISD::TokenFactor, MVT::Other, UnorderedChains));
1001   }
1002
1003   // Lower the terminator after the copies are emitted.
1004   SDL.visit(*LLVMBB->getTerminator());
1005
1006   // Make sure the root of the DAG is up-to-date.
1007   DAG.setRoot(SDL.getRoot());
1008 }
1009
1010 void SelectionDAGISel::SelectBasicBlock(BasicBlock *LLVMBB, MachineFunction &MF,
1011                                         FunctionLoweringInfo &FuncInfo) {
1012   SelectionDAG DAG(TLI.getTargetMachine(), MF);
1013   CurDAG = &DAG;
1014   std::vector<std::pair<MachineInstr*, unsigned> > PHINodesToUpdate;
1015
1016   // First step, lower LLVM code to some DAG.  This DAG may use operations and
1017   // types that are not supported by the target.
1018   BuildSelectionDAG(DAG, LLVMBB, PHINodesToUpdate, FuncInfo);
1019
1020   DEBUG(std::cerr << "Lowered selection DAG:\n");
1021   DEBUG(DAG.dump());
1022
1023   // Second step, hack on the DAG until it only uses operations and types that
1024   // the target supports.
1025   DAG.Legalize(TLI);
1026
1027   DEBUG(std::cerr << "Legalized selection DAG:\n");
1028   DEBUG(DAG.dump());
1029
1030   // Finally, instruction select all of the operations to machine code, adding
1031   // the code to the MachineBasicBlock.
1032   InstructionSelectBasicBlock(DAG);
1033
1034   if (ViewDAGs) DAG.viewGraph();
1035
1036   DEBUG(std::cerr << "Selected machine code:\n");
1037   DEBUG(BB->dump());
1038
1039   // Finally, now that we know what the last MBB the LLVM BB expanded is, update
1040   // PHI nodes in successors.
1041   for (unsigned i = 0, e = PHINodesToUpdate.size(); i != e; ++i) {
1042     MachineInstr *PHI = PHINodesToUpdate[i].first;
1043     assert(PHI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI &&
1044            "This is not a machine PHI node that we are updating!");
1045     PHI->addRegOperand(PHINodesToUpdate[i].second);
1046     PHI->addMachineBasicBlockOperand(BB);
1047   }
1048 }