lib/CodeGen/StackMaps.cpp

   1 //===---------------------------- StackMaps.cpp ---------------------------===//
   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 #define DEBUG_TYPE "stackmaps"
  11
  12 #include "llvm/CodeGen/StackMaps.h"
  13 #include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
  14 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  15 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  16 #include "llvm/MC/MCContext.h"
  17 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  18 #include "llvm/MC/MCObjectFileInfo.h"
  19 #include "llvm/MC/MCSectionMachO.h"
  20 #include "llvm/MC/MCStreamer.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetOpcodes.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  26 #include <iterator>
  27
  28 using namespace llvm;
  29
  30 PatchPointOpers::PatchPointOpers(const MachineInstr *MI)
  31   : MI(MI),
  32     HasDef(MI->getOperand(0).isReg() && MI->getOperand(0).isDef() &&
  33            !MI->getOperand(0).isImplicit()),
  34     IsAnyReg(MI->getOperand(getMetaIdx(CCPos)).getImm() == CallingConv::AnyReg)
  35 {
  36 #ifndef NDEBUG
  37   unsigned CheckStartIdx = 0, e = MI->getNumOperands();
  38   while (CheckStartIdx < e && MI->getOperand(CheckStartIdx).isReg() &&
  39          MI->getOperand(CheckStartIdx).isDef() &&
  40          !MI->getOperand(CheckStartIdx).isImplicit())
  41     ++CheckStartIdx;
  42
  43   assert(getMetaIdx() == CheckStartIdx &&
  44          "Unexpected additonal definition in Patchpoint intrinsic.");
  45 #endif
  46 }
  47
  48 unsigned PatchPointOpers::getNextScratchIdx(unsigned StartIdx) const {
  49   if (!StartIdx)
  50     StartIdx = getVarIdx();
  51
  52   // Find the next scratch register (implicit def and early clobber)
  53   unsigned ScratchIdx = StartIdx, e = MI->getNumOperands();
  54   while (ScratchIdx < e &&
  55          !(MI->getOperand(ScratchIdx).isReg() &&
  56            MI->getOperand(ScratchIdx).isDef() &&
  57            MI->getOperand(ScratchIdx).isImplicit() &&
  58            MI->getOperand(ScratchIdx).isEarlyClobber()))
  59     ++ScratchIdx;
  60
  61   assert(ScratchIdx != e && "No scratch register available");
  62   return ScratchIdx;
  63 }
  64
  65 MachineInstr::const_mop_iterator
  66 StackMaps::parseOperand(MachineInstr::const_mop_iterator MOI,
  67                         MachineInstr::const_mop_iterator MOE,
  68                         LocationVec &Locs, LiveOutVec &LiveOuts) const {
  69   if (MOI->isImm()) {
  70     switch (MOI->getImm()) {
  71     default: llvm_unreachable("Unrecognized operand type.");
  72     case StackMaps::DirectMemRefOp: {
  73       unsigned Size = AP.TM.getDataLayout()->getPointerSizeInBits();
  74       assert((Size % 8) == 0 && "Need pointer size in bytes.");
  75       Size /= 8;
  76       unsigned Reg = (++MOI)->getReg();
  77       int64_t Imm = (++MOI)->getImm();
  78       Locs.push_back(Location(StackMaps::Location::Direct, Size, Reg, Imm));
  79       break;
  80     }
  81     case StackMaps::IndirectMemRefOp: {
  82       int64_t Size = (++MOI)->getImm();
  83       assert(Size > 0 && "Need a valid size for indirect memory locations.");
  84       unsigned Reg = (++MOI)->getReg();
  85       int64_t Imm = (++MOI)->getImm();
  86       Locs.push_back(Location(StackMaps::Location::Indirect, Size, Reg, Imm));
  87       break;
  88     }
  89     case StackMaps::ConstantOp: {
  90       ++MOI;
  91       assert(MOI->isImm() && "Expected constant operand.");
  92       int64_t Imm = MOI->getImm();
  93       Locs.push_back(Location(Location::Constant, sizeof(int64_t), 0, Imm));
  94       break;
  95     }
  96     }
  97     return ++MOI;
  98   }
  99
 100   // The physical register number will ultimately be encoded as a DWARF regno.
 101   // The stack map also records the size of a spill slot that can hold the
 102   // register content. (The runtime can track the actual size of the data type
 103   // if it needs to.)
 104   if (MOI->isReg()) {
 105     // Skip implicit registers (this includes our scratch registers)
 106     if (MOI->isImplicit())
 107       return ++MOI;
 108
 109     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOI->getReg()) &&
 110            "Virtreg operands should have been rewritten before now.");
 111     const TargetRegisterClass *RC =
 112       AP.TM.getRegisterInfo()->getMinimalPhysRegClass(MOI->getReg());
 113     assert(!MOI->getSubReg() && "Physical subreg still around.");
 114     Locs.push_back(
 115       Location(Location::Register, RC->getSize(), MOI->getReg(), 0));
 116     return ++MOI;
 117   }
 118
 119   if (MOI->isRegLiveOut())
 120     LiveOuts = parseRegisterLiveOutMask(MOI->getRegLiveOut());
 121
 122   return ++MOI;
 123 }
 124
 125 /// Go up the super-register chain until we hit a valid dwarf register number.
 126 static unsigned short getDwarfRegNum(unsigned Reg, const MCRegisterInfo &MCRI,
 127                                      const TargetRegisterInfo *TRI) {
 128   int RegNo = MCRI.getDwarfRegNum(Reg, false);
 129   for (MCSuperRegIterator SR(Reg, TRI);
 130        SR.isValid() && RegNo < 0; ++SR)
 131     RegNo = TRI->getDwarfRegNum(*SR, false);
 132
 133   assert(RegNo >= 0 && "Invalid Dwarf register number.");
 134   return (unsigned short) RegNo;
 135 }
 136
 137 /// Create a live-out register record for the given register Reg.
 138 StackMaps::LiveOutReg
 139 StackMaps::createLiveOutReg(unsigned Reg, const MCRegisterInfo &MCRI,
 140                             const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 141   unsigned RegNo = getDwarfRegNum(Reg, MCRI, TRI);
 142   unsigned Size = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg)->getSize();
 143   return LiveOutReg(Reg, RegNo, Size);
 144 }
 145
 146 /// Parse the register live-out mask and return a vector of live-out registers
 147 /// that need to be recorded in the stackmap.
 148 StackMaps::LiveOutVec
 149 StackMaps::parseRegisterLiveOutMask(const uint32_t *Mask) const {
 150   assert(Mask && "No register mask specified");
 151   const TargetRegisterInfo *TRI = AP.TM.getRegisterInfo();
 152   MCContext &OutContext = AP.OutStreamer.getContext();
 153   const MCRegisterInfo &MCRI = *OutContext.getRegisterInfo();
 154   LiveOutVec LiveOuts;
 155
 156   // Create a LiveOutReg for each bit that is set in the register mask.
 157   for (unsigned Reg = 0, NumRegs = TRI->getNumRegs(); Reg != NumRegs; ++Reg)
 158     if ((Mask[Reg / 32] >> Reg % 32) & 1)
 159       LiveOuts.push_back(createLiveOutReg(Reg, MCRI, TRI));
 160
 161   // We don't need to keep track of a register if its super-register is already
 162   // in the list. Merge entries that refer to the same dwarf register and use
 163   // the maximum size that needs to be spilled.
 164   std::sort(LiveOuts.begin(), LiveOuts.end());
 165   for (LiveOutVec::iterator I = LiveOuts.begin(), E = LiveOuts.end();
 166        I != E; ++I) {
 167     for (LiveOutVec::iterator II = next(I); II != E; ++II) {
 168       if (I->RegNo != II->RegNo) {
 169         // Skip all the now invalid entries.
 170         I = --II;
 171         break;
 172       }
 173       I->Size = std::max(I->Size, II->Size);
 174       if (TRI->isSuperRegister(I->Reg, II->Reg))
 175         I->Reg = II->Reg;
 176       II->MarkInvalid();
 177     }
 178   }
 179   LiveOuts.erase(std::remove_if(LiveOuts.begin(), LiveOuts.end(),
 180                                 LiveOutReg::IsInvalid), LiveOuts.end());
 181   return LiveOuts;
 182 }
 183
 184 void StackMaps::recordStackMapOpers(const MachineInstr &MI, uint64_t ID,
 185                                     MachineInstr::const_mop_iterator MOI,
 186                                     MachineInstr::const_mop_iterator MOE,
 187                                     bool recordResult) {
 188
 189   MCContext &OutContext = AP.OutStreamer.getContext();
 190   MCSymbol *MILabel = OutContext.CreateTempSymbol();
 191   AP.OutStreamer.EmitLabel(MILabel);
 192
 193   LocationVec Locations;
 194   LiveOutVec LiveOuts;
 195
 196   if (recordResult) {
 197     assert(PatchPointOpers(&MI).hasDef() && "Stackmap has no return value.");
 198     parseOperand(MI.operands_begin(), llvm::next(MI.operands_begin()),
 199                  Locations, LiveOuts);
 200   }
 201
 202   // Parse operands.
 203   while (MOI != MOE) {
 204     MOI = parseOperand(MOI, MOE, Locations, LiveOuts);
 205   }
 206
 207   // Move large constants into the constant pool.
 208   for (LocationVec::iterator I = Locations.begin(), E = Locations.end();
 209        I != E; ++I) {
 210     if (I->LocType == Location::Constant && (I->Offset & ~0xFFFFFFFFULL)) {
 211       I->LocType = Location::ConstantIndex;
 212       I->Offset = ConstPool.getConstantIndex(I->Offset);
 213     }
 214   }
 215
 216   const MCExpr *CSOffsetExpr = MCBinaryExpr::CreateSub(
 217     MCSymbolRefExpr::Create(MILabel, OutContext),
 218     MCSymbolRefExpr::Create(AP.CurrentFnSym, OutContext),
 219     OutContext);
 220
 221   CSInfos.push_back(CallsiteInfo(CSOffsetExpr, ID, Locations, LiveOuts));
 222 }
 223
 224 void StackMaps::recordStackMap(const MachineInstr &MI) {
 225   assert(MI.getOpcode() == TargetOpcode::STACKMAP && "expected stackmap");
 226
 227   int64_t ID = MI.getOperand(0).getImm();
 228   recordStackMapOpers(MI, ID, llvm::next(MI.operands_begin(), 2),
 229                       MI.operands_end());
 230 }
 231
 232 void StackMaps::recordPatchPoint(const MachineInstr &MI) {
 233   assert(MI.getOpcode() == TargetOpcode::PATCHPOINT && "expected patchpoint");
 234
 235   PatchPointOpers opers(&MI);
 236   int64_t ID = opers.getMetaOper(PatchPointOpers::IDPos).getImm();
 237
 238   MachineInstr::const_mop_iterator MOI =
 239     llvm::next(MI.operands_begin(), opers.getStackMapStartIdx());
 240   recordStackMapOpers(MI, ID, MOI, MI.operands_end(),
 241                       opers.isAnyReg() && opers.hasDef());
 242
 243 #ifndef NDEBUG
 244   // verify anyregcc
 245   LocationVec &Locations = CSInfos.back().Locations;
 246   if (opers.isAnyReg()) {
 247     unsigned NArgs = opers.getMetaOper(PatchPointOpers::NArgPos).getImm();
 248     for (unsigned i = 0, e = (opers.hasDef() ? NArgs+1 : NArgs); i != e; ++i)
 249       assert(Locations[i].LocType == Location::Register &&
 250              "anyreg arg must be in reg.");
 251   }
 252 #endif
 253 }
 254
 255 /// serializeToStackMapSection conceptually populates the following fields:
 256 ///
 257 /// uint32 : Reserved (header)
 258 /// uint32 : NumConstants
 259 /// int64  : Constants[NumConstants]
 260 /// uint32 : NumRecords
 261 /// StkMapRecord[NumRecords] {
 262 ///   uint64 : PatchPoint ID
 263 ///   uint32 : Instruction Offset
 264 ///   uint16 : Reserved (record flags)
 265 ///   uint16 : NumLocations
 266 ///   Location[NumLocations] {
 267 ///     uint8  : Register | Direct | Indirect | Constant | ConstantIndex
 268 ///     uint8  : Size in Bytes
 269 ///     uint16 : Dwarf RegNum
 270 ///     int32  : Offset
 271 ///   }
 272 ///   uint16 : NumLiveOuts
 273 ///   LiveOuts[NumLiveOuts]
 274 ///     uint16 : Dwarf RegNum
 275 ///     uint8  : Reserved
 276 ///     uint8  : Size in Bytes
 277 /// }
 278 ///
 279 /// Location Encoding, Type, Value:
 280 ///   0x1, Register, Reg                 (value in register)
 281 ///   0x2, Direct, Reg + Offset          (frame index)
 282 ///   0x3, Indirect, [Reg + Offset]      (spilled value)
 283 ///   0x4, Constant, Offset              (small constant)
 284 ///   0x5, ConstIndex, Constants[Offset] (large constant)
 285 ///
 286 void StackMaps::serializeToStackMapSection() {
 287   // Bail out if there's no stack map data.
 288   if (CSInfos.empty())
 289     return;
 290
 291   MCContext &OutContext = AP.OutStreamer.getContext();
 292   const TargetRegisterInfo *TRI = AP.TM.getRegisterInfo();
 293
 294   // Create the section.
 295   const MCSection *StackMapSection =
 296     OutContext.getObjectFileInfo()->getStackMapSection();
 297   AP.OutStreamer.SwitchSection(StackMapSection);
 298
 299   // Emit a dummy symbol to force section inclusion.
 300   AP.OutStreamer.EmitLabel(
 301     OutContext.GetOrCreateSymbol(Twine("__LLVM_StackMaps")));
 302
 303   // Serialize data.
 304   const char *WSMP = "Stack Maps: ";
 305   (void)WSMP;
 306   const MCRegisterInfo &MCRI = *OutContext.getRegisterInfo();
 307
 308   DEBUG(dbgs() << "********** Stack Map Output **********\n");
 309
 310   // Header.
 311   AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 4);
 312
 313   // Num constants.
 314   AP.OutStreamer.EmitIntValue(ConstPool.getNumConstants(), 4);
 315
 316   // Constant pool entries.
 317   for (unsigned i = 0; i < ConstPool.getNumConstants(); ++i)
 318     AP.OutStreamer.EmitIntValue(ConstPool.getConstant(i), 8);
 319
 320   DEBUG(dbgs() << WSMP << "#callsites = " << CSInfos.size() << "\n");
 321   AP.OutStreamer.EmitIntValue(CSInfos.size(), 4);
 322
 323   for (CallsiteInfoList::const_iterator CSII = CSInfos.begin(),
 324                                         CSIE = CSInfos.end();
 325        CSII != CSIE; ++CSII) {
 326
 327     uint64_t CallsiteID = CSII->ID;
 328     const LocationVec &CSLocs = CSII->Locations;
 329     const LiveOutVec &LiveOuts = CSII->LiveOuts;
 330
 331     DEBUG(dbgs() << WSMP << "callsite " << CallsiteID << "\n");
 332
 333     // Verify stack map entry. It's better to communicate a problem to the
 334     // runtime than crash in case of in-process compilation. Currently, we do
 335     // simple overflow checks, but we may eventually communicate other
 336     // compilation errors this way.
 337     if (CSLocs.size() > UINT16_MAX || LiveOuts.size() > UINT16_MAX) {
 338       AP.OutStreamer.EmitIntValue(UINT64_MAX, 8); // Invalid ID.
 339       AP.OutStreamer.EmitValue(CSII->CSOffsetExpr, 4);
 340       AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 2); // Reserved.
 341       AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 2); // 0 locations.
 342       AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 2); // 0 live-out registers.
 343       continue;
 344     }
 345
 346     AP.OutStreamer.EmitIntValue(CallsiteID, 8);
 347     AP.OutStreamer.EmitValue(CSII->CSOffsetExpr, 4);
 348
 349     // Reserved for flags.
 350     AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 2);
 351
 352     DEBUG(dbgs() << WSMP << "  has " << CSLocs.size() << " locations\n");
 353
 354     AP.OutStreamer.EmitIntValue(CSLocs.size(), 2);
 355
 356     unsigned operIdx = 0;
 357     for (LocationVec::const_iterator LocI = CSLocs.begin(), LocE = CSLocs.end();
 358          LocI != LocE; ++LocI, ++operIdx) {
 359       const Location &Loc = *LocI;
 360       unsigned RegNo = 0;
 361       int Offset = Loc.Offset;
 362       if(Loc.Reg) {
 363         RegNo = MCRI.getDwarfRegNum(Loc.Reg, false);
 364         for (MCSuperRegIterator SR(Loc.Reg, TRI);
 365              SR.isValid() && (int)RegNo < 0; ++SR) {
 366           RegNo = TRI->getDwarfRegNum(*SR, false);
 367         }
 368         // If this is a register location, put the subregister byte offset in
 369         // the location offset.
 370         if (Loc.LocType == Location::Register) {
 371           assert(!Loc.Offset && "Register location should have zero offset");
 372           unsigned LLVMRegNo = MCRI.getLLVMRegNum(RegNo, false);
 373           unsigned SubRegIdx = MCRI.getSubRegIndex(LLVMRegNo, Loc.Reg);
 374           if (SubRegIdx)
 375             Offset = MCRI.getSubRegIdxOffset(SubRegIdx);
 376         }
 377       }
 378       else {
 379         assert(Loc.LocType != Location::Register &&
 380                "Missing location register");
 381       }
 382
 383       DEBUG(
 384         dbgs() << WSMP << "  Loc " << operIdx << ": ";
 385         switch (Loc.LocType) {
 386         case Location::Unprocessed:
 387           dbgs() << "<Unprocessed operand>";
 388           break;
 389         case Location::Register:
 390           dbgs() << "Register " << MCRI.getName(Loc.Reg);
 391           break;
 392         case Location::Direct:
 393           dbgs() << "Direct " << MCRI.getName(Loc.Reg);
 394           if (Loc.Offset)
 395             dbgs() << " + " << Loc.Offset;
 396           break;
 397         case Location::Indirect:
 398           dbgs() << "Indirect " << MCRI.getName(Loc.Reg)
 399                  << " + " << Loc.Offset;
 400           break;
 401         case Location::Constant:
 402           dbgs() << "Constant " << Loc.Offset;
 403           break;
 404         case Location::ConstantIndex:
 405           dbgs() << "Constant Index " << Loc.Offset;
 406           break;
 407         }
 408         dbgs() << "     [encoding: .byte " << Loc.LocType
 409                << ", .byte " << Loc.Size
 410                << ", .short " << RegNo
 411                << ", .int " << Offset << "]\n";
 412       );
 413
 414       AP.OutStreamer.EmitIntValue(Loc.LocType, 1);
 415       AP.OutStreamer.EmitIntValue(Loc.Size, 1);
 416       AP.OutStreamer.EmitIntValue(RegNo, 2);
 417       AP.OutStreamer.EmitIntValue(Offset, 4);
 418     }
 419
 420     DEBUG(dbgs() << WSMP << "  has " << LiveOuts.size()
 421                  << " live-out registers\n");
 422
 423     AP.OutStreamer.EmitIntValue(LiveOuts.size(), 2);
 424
 425     operIdx = 0;
 426     for (LiveOutVec::const_iterator LI = LiveOuts.begin(), LE = LiveOuts.end();
 427          LI != LE; ++LI, ++operIdx) {
 428       DEBUG(dbgs() << WSMP << "  LO " << operIdx << ": "
 429                    << MCRI.getName(LI->Reg)
 430                    << "     [encoding: .short " << LI->RegNo
 431                    << ", .byte 0, .byte " << LI->Size << "]\n");
 432
 433       AP.OutStreamer.EmitIntValue(LI->RegNo, 2);
 434       AP.OutStreamer.EmitIntValue(0, 1);
 435       AP.OutStreamer.EmitIntValue(LI->Size, 1);
 436     }
 437   }
 438
 439   AP.OutStreamer.AddBlankLine();
 440
 441   CSInfos.clear();
 442 }