9e6a41ffb14f361ef6c97152ef7e80bf0aaa40c2
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMRegisterInfo.cpp
1 //===- ARMRegisterInfo.cpp - ARM Register Information -----------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the "Instituto Nokia de Tecnologia" and
6 // is distributed under the University of Illinois Open Source
7 // License. See LICENSE.TXT for details.
8 //
9 //===----------------------------------------------------------------------===//
10 //
11 // This file contains the ARM implementation of the MRegisterInfo class.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "ARM.h"
16 #include "ARMAddressingModes.h"
17 #include "ARMInstrInfo.h"
18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
19 #include "ARMRegisterInfo.h"
20 #include "ARMSubtarget.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineLocation.h"
25 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
26 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
27 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
28 #include "llvm/Type.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
31 #include <algorithm>
32 #include <iostream>
33 using namespace llvm;
34
35 unsigned ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(unsigned RegEnum) {
36   using namespace ARM;
37   switch (RegEnum) {
38   case R0:  case S0:  case D0:  return 0;
39   case R1:  case S1:  case D1:  return 1;
40   case R2:  case S2:  case D2:  return 2;
41   case R3:  case S3:  case D3:  return 3;
42   case R4:  case S4:  case D4:  return 4;
43   case R5:  case S5:  case D5:  return 5;
44   case R6:  case S6:  case D6:  return 6;
45   case R7:  case S7:  case D7:  return 7;
46   case R8:  case S8:  case D8:  return 8;
47   case R9:  case S9:  case D9:  return 9;
48   case R10: case S10: case D10: return 10;
49   case R11: case S11: case D11: return 11;
50   case R12: case S12: case D12: return 12;
51   case SP:  case S13: case D13: return 13;
52   case LR:  case S14: case D14: return 14;
53   case PC:  case S15: case D15: return 15;
54   case S16: return 16;
55   case S17: return 17;
56   case S18: return 18;
57   case S19: return 19;
58   case S20: return 20;
59   case S21: return 21;
60   case S22: return 22;
61   case S23: return 23;
62   case S24: return 24;
63   case S25: return 25;
64   case S26: return 26;
65   case S27: return 27;
66   case S28: return 28;
67   case S29: return 29;
68   case S30: return 30;
69   case S31: return 31;
70   default:
71     std::cerr << "Unknown ARM register!\n";
72     abort();
73   }
74 }
75
76 ARMRegisterInfo::ARMRegisterInfo(const TargetInstrInfo &tii,
77                                  const ARMSubtarget &sti)
78   : ARMGenRegisterInfo(ARM::ADJCALLSTACKDOWN, ARM::ADJCALLSTACKUP),
79     TII(tii), STI(sti),
80     FramePtr(STI.useThumbBacktraces() ? ARM::R7 : ARM::R11) {
81 }
82
83 bool ARMRegisterInfo::spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
84                                                 MachineBasicBlock::iterator MI,
85                                 const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
86   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
87   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
88   if (!AFI->isThumbFunction() || CSI.empty())
89     return false;
90
91   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, TII.get(ARM::tPUSH));
92   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i)
93     MIB.addReg(CSI[i-1].getReg());
94   return true;
95 }
96
97 bool ARMRegisterInfo::restoreCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
98                                                  MachineBasicBlock::iterator MI,
99                                 const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
100   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
101   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
102   if (!AFI->isThumbFunction() || CSI.empty())
103     return false;
104
105   MachineInstr *PopMI = new MachineInstr(TII.get(ARM::tPOP));
106   MBB.insert(MI, PopMI);
107   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
108     unsigned Reg = CSI[i-1].getReg();
109     if (Reg == ARM::LR) {
110       Reg = ARM::PC;
111       PopMI->setInstrDescriptor(TII.get(ARM::tPOP_RET));
112       MBB.erase(MI);
113     }
114     PopMI->addRegOperand(Reg, true);
115   }
116   return true;
117 }
118
119 void ARMRegisterInfo::
120 storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
121                     unsigned SrcReg, int FI,
122                     const TargetRegisterClass *RC) const {
123   if (RC == ARM::GPRRegisterClass) {
124     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
125     ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
126     if (AFI->isThumbFunction())
127       BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::tSTRspi)).addReg(SrcReg)
128         .addFrameIndex(FI).addImm(0);
129     else
130       BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::STR)).addReg(SrcReg)
131           .addFrameIndex(FI).addReg(0).addImm(0);
132   } else if (RC == ARM::DPRRegisterClass) {
133     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FSTD)).addReg(SrcReg)
134     .addFrameIndex(FI).addImm(0);
135   } else {
136     assert(RC == ARM::SPRRegisterClass && "Unknown regclass!");
137     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FSTS)).addReg(SrcReg)
138       .addFrameIndex(FI).addImm(0);
139   }
140 }
141
142 void ARMRegisterInfo::
143 loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
144                      unsigned DestReg, int FI,
145                      const TargetRegisterClass *RC) const {
146   if (RC == ARM::GPRRegisterClass) {
147     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
148     ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
149     if (AFI->isThumbFunction())
150       BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::tLDRspi), DestReg)
151         .addFrameIndex(FI).addImm(0);
152     else
153       BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::LDR), DestReg)
154       .addFrameIndex(FI).addReg(0).addImm(0);
155   } else if (RC == ARM::DPRRegisterClass) {
156     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FLDD), DestReg)
157       .addFrameIndex(FI).addImm(0);
158   } else {
159     assert(RC == ARM::SPRRegisterClass && "Unknown regclass!");
160     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FLDS), DestReg)
161       .addFrameIndex(FI).addImm(0);
162   }
163 }
164
165 void ARMRegisterInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
166                                    MachineBasicBlock::iterator I,
167                                    unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
168                                    const TargetRegisterClass *RC) const {
169   if (RC == ARM::GPRRegisterClass) {
170     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
171     ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
172     BuildMI(MBB, I, TII.get(AFI->isThumbFunction() ? ARM::tMOVrr : ARM::MOVrr),
173             DestReg).addReg(SrcReg);
174   } else if (RC == ARM::SPRRegisterClass)
175     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FCPYS), DestReg).addReg(SrcReg);
176   else if (RC == ARM::DPRRegisterClass)
177     BuildMI(MBB, I, TII.get(ARM::FCPYD), DestReg).addReg(SrcReg);
178   else
179     abort();
180 }
181
182 MachineInstr *ARMRegisterInfo::foldMemoryOperand(MachineInstr *MI,
183                                                  unsigned OpNum, int FI) const {
184   unsigned Opc = MI->getOpcode();
185   MachineInstr *NewMI = NULL;
186   switch (Opc) {
187   default: break;
188   case ARM::MOVrr: {
189     if (OpNum == 0) { // move -> store
190       unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
191       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::STR)).addReg(SrcReg).addFrameIndex(FI)
192         .addReg(0).addImm(0);
193     } else {          // move -> load
194       unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
195       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::LDR), DstReg).addFrameIndex(FI).addReg(0)
196         .addImm(0);
197     }
198     break;
199   }
200   case ARM::tMOVrr: {
201     if (OpNum == 0) { // move -> store
202       unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
203       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::tSTRspi)).addReg(SrcReg).addFrameIndex(FI)
204         .addImm(0);
205     } else {          // move -> load
206       unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
207       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::tLDRspi), DstReg).addFrameIndex(FI)
208         .addImm(0);
209     }
210     break;
211   }
212   case ARM::FCPYS: {
213     if (OpNum == 0) { // move -> store
214       unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
215       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::FSTS)).addReg(SrcReg).addFrameIndex(FI)
216         .addImm(0);
217     } else {          // move -> load
218       unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
219       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::FLDS), DstReg).addFrameIndex(FI).addImm(0);
220     }
221     break;
222   }
223   case ARM::FCPYD: {
224     if (OpNum == 0) { // move -> store
225       unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
226       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::FSTD)).addReg(SrcReg).addFrameIndex(FI)
227         .addImm(0);
228     } else {          // move -> load
229       unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
230       NewMI = BuildMI(TII.get(ARM::FLDD), DstReg).addFrameIndex(FI).addImm(0);
231     }
232     break;
233   }
234   }
235
236   if (NewMI)
237     NewMI->copyKillDeadInfo(MI);
238   return NewMI;
239 }
240
241 const unsigned* ARMRegisterInfo::getCalleeSavedRegs() const {
242   static const unsigned CalleeSavedRegs[] = {
243     ARM::LR, ARM::R11, ARM::R10, ARM::R9, ARM::R8,
244     ARM::R7, ARM::R6,  ARM::R5,  ARM::R4,
245
246     ARM::D15, ARM::D14, ARM::D13, ARM::D12,
247     ARM::D11, ARM::D10, ARM::D9,  ARM::D8,
248     0
249   };
250
251   static const unsigned DarwinCalleeSavedRegs[] = {
252     ARM::LR,  ARM::R7,  ARM::R6, ARM::R5, ARM::R4,
253     ARM::R11, ARM::R10, ARM::R9, ARM::R8,
254
255     ARM::D15, ARM::D14, ARM::D13, ARM::D12,
256     ARM::D11, ARM::D10, ARM::D9,  ARM::D8,
257     0
258   };
259   return STI.isTargetDarwin() ? DarwinCalleeSavedRegs : CalleeSavedRegs;
260 }
261
262 const TargetRegisterClass* const *
263 ARMRegisterInfo::getCalleeSavedRegClasses() const {
264   static const TargetRegisterClass * const CalleeSavedRegClasses[] = {
265     &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass,
266     &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass,
267     &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass, &ARM::GPRRegClass,
268
269     &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass,
270     &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass, &ARM::DPRRegClass,
271     0
272   };
273   return CalleeSavedRegClasses;
274 }
275
276 /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
277 /// pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas
278 /// or if frame pointer elimination is disabled.
279 ///
280 bool ARMRegisterInfo::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
281   return NoFramePointerElim || MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
282 }
283
284 /// emitARMRegPlusImmediate - Emit a series of instructions to materialize
285 /// a destreg = basereg + immediate in ARM code.
286 static
287 void emitARMRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
288                              MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
289                              unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
290                              int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII) {
291   bool isSub = NumBytes < 0;
292   if (isSub) NumBytes = -NumBytes;
293
294   while (NumBytes) {
295     unsigned RotAmt = ARM_AM::getSOImmValRotate(NumBytes);
296     unsigned ThisVal = NumBytes & ARM_AM::rotr32(0xFF, RotAmt);
297     assert(ThisVal && "Didn't extract field correctly");
298     
299     // We will handle these bits from offset, clear them.
300     NumBytes &= ~ThisVal;
301     
302     // Get the properly encoded SOImmVal field.
303     int SOImmVal = ARM_AM::getSOImmVal(ThisVal);
304     assert(SOImmVal != -1 && "Bit extraction didn't work?");
305     
306     // Build the new ADD / SUB.
307     BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(isSub ? ARM::SUBri : ARM::ADDri), DestReg)
308       .addReg(BaseReg).addImm(SOImmVal);
309     BaseReg = DestReg;
310   }
311 }
312
313 /// isLowRegister - Returns true if the register is low register r0-r7.
314 ///
315 static bool isLowRegister(unsigned Reg) {
316   using namespace ARM;
317   switch (Reg) {
318   case R0:  case R1:  case R2:  case R3:
319   case R4:  case R5:  case R6:  case R7:
320     return true;
321   default:
322     return false;
323   }
324 }
325
326 /// emitThumbRegPlusImmediate - Emit a series of instructions to materialize
327 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code.
328 static
329 void emitThumbRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
330                                MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
331                                unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
332                                int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII) {
333   bool isSub = NumBytes < 0;
334   unsigned Bytes = (unsigned)NumBytes;
335   if (isSub) Bytes = -NumBytes;
336   bool isMul4 = (Bytes & 3) == 0;
337   bool isTwoAddr = false;
338   unsigned NumBits = 1;
339   unsigned Scale = 1;
340   unsigned Opc = 0;
341   unsigned ExtraOpc = 0;
342
343   if (DestReg == BaseReg && BaseReg == ARM::SP) {
344     assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
345     NumBits = 7;
346     Scale = 4;
347     Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
348     isTwoAddr = true;
349   } else if (!isSub && BaseReg == ARM::SP) {
350     // r1 = add sp, 403
351     // =>
352     // r1 = add sp, 100 * 4
353     // r1 = add r1, 3
354     if (!isMul4) {
355       Bytes &= ~3;
356       ExtraOpc = ARM::tADDi3;
357     }
358     NumBits = 8;
359     Scale = 4;
360     Opc = ARM::tADDrSPi;
361   } else {
362     if (DestReg != BaseReg) {
363       if (isLowRegister(DestReg) && isLowRegister(BaseReg)) {
364         // If both are low registers, emit DestReg = add BaseReg, max(Imm, 7)
365         unsigned Chunk = (1 << 3) - 1;
366         unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
367         Bytes -= ThisVal;
368         BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(isSub ? ARM::tSUBi3 : ARM::tADDi3), DestReg)
369           .addReg(BaseReg).addImm(ThisVal);
370       } else {
371         BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ARM::tMOVrr), DestReg).addReg(BaseReg);
372       }
373       BaseReg = DestReg;
374     }
375     NumBits = 8;
376     Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
377     isTwoAddr = true;
378   }
379
380   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
381   while (Bytes) {
382     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
383     Bytes -= ThisVal;
384     ThisVal /= Scale;
385     // Build the new tADD / tSUB.
386     if (isTwoAddr)
387       BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(Opc), DestReg).addReg(DestReg).addImm(ThisVal);
388     else {
389       BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(Opc), DestReg).addReg(BaseReg).addImm(ThisVal);
390       BaseReg = DestReg;
391
392       if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
393         // r4 = add sp, imm
394         // r4 = add r4, imm
395         // ...
396         NumBits = 8;
397         Scale = 1;
398         Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
399         Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
400         isTwoAddr = true;
401       }
402     }
403   }
404
405   if (ExtraOpc)
406     BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ExtraOpc), DestReg).addReg(DestReg)
407       .addImm(((unsigned)NumBytes) & 3);
408 }
409
410 static
411 void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
412                   int NumBytes, bool isThumb, const TargetInstrInfo &TII) {
413   if (isThumb)
414     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII);
415   else
416     emitARMRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII);
417 }
418
419 void ARMRegisterInfo::
420 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
421                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
422   if (hasFP(MF)) {
423     // If we have alloca, convert as follows:
424     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
425     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
426     MachineInstr *Old = I;
427     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImmedValue();
428     if (Amount != 0) {
429       ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
430       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
431       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
432       // alignment boundary.
433       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
434       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
435
436       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
437       if (Old->getOpcode() == ARM::ADJCALLSTACKDOWN) {
438         emitSPUpdate(MBB, I, -Amount, AFI->isThumbFunction(), TII);
439       } else {
440         assert(Old->getOpcode() == ARM::ADJCALLSTACKUP);
441         emitSPUpdate(MBB, I, Amount, AFI->isThumbFunction(), TII);
442       }
443     }
444   }
445   MBB.erase(I);
446 }
447
448 /// emitThumbConstant - Emit a series of instructions to materialize a
449 /// constant.
450 static void emitThumbConstant(MachineBasicBlock &MBB,
451                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
452                               unsigned DestReg, int Imm,
453                               const TargetInstrInfo &TII) {
454   bool isSub = Imm < 0;
455   if (isSub) Imm = -Imm;
456
457   int Chunk = (1 << 8) - 1;
458   int ThisVal = (Imm > Chunk) ? Chunk : Imm;
459   Imm -= ThisVal;
460   BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ARM::tMOVri8), DestReg).addImm(ThisVal);
461   if (Imm > 0) 
462     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, DestReg, DestReg, Imm, TII);
463   if (isSub)
464     BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ARM::tNEG), DestReg).addReg(DestReg);
465 }
466
467 void ARMRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II) const{
468   unsigned i = 0;
469   MachineInstr &MI = *II;
470   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
471   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
472   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
473   bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
474
475   while (!MI.getOperand(i).isFrameIndex()) {
476     ++i;
477     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
478   }
479   
480   unsigned FrameReg = ARM::SP;
481   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getFrameIndex();
482   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) + 
483                MF.getFrameInfo()->getStackSize();
484
485   if (AFI->isGPRCalleeSavedArea1Frame(FrameIndex))
486     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea1Offset();
487   else if (AFI->isGPRCalleeSavedArea2Frame(FrameIndex))
488     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea2Offset();
489   else if (AFI->isDPRCalleeSavedAreaFrame(FrameIndex))
490     Offset -= AFI->getDPRCalleeSavedAreaOffset();
491   else if (hasFP(MF)) {
492     // There is alloca()'s in this function, must reference off the frame
493     // pointer instead.
494     FrameReg = getFrameRegister(MF);
495     if (STI.isTargetDarwin())
496       Offset -= AFI->getFramePtrSpillOffset();
497   }
498
499   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
500   const TargetInstrDescriptor &Desc = TII.get(Opcode);
501   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
502   bool isSub = false;
503   
504   if (Opcode == ARM::ADDri) {
505     Offset += MI.getOperand(i+1).getImm();
506     if (Offset == 0) {
507       // Turn it into a move.
508       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::MOVrr));
509       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
510       MI.RemoveOperand(i+1);
511       return;
512     } else if (Offset < 0) {
513       Offset = -Offset;
514       isSub = true;
515       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::SUBri));
516     }
517
518     // Common case: small offset, fits into instruction.
519     int ImmedOffset = ARM_AM::getSOImmVal(Offset);
520     if (ImmedOffset != -1) {
521       // Replace the FrameIndex with sp / fp
522       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
523       MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(ImmedOffset);
524       return;
525     }
526     
527     // Otherwise, we fallback to common code below to form the imm offset with
528     // a sequence of ADDri instructions.  First though, pull as much of the imm
529     // into this ADDri as possible.
530     unsigned RotAmt = ARM_AM::getSOImmValRotate(Offset);
531     unsigned ThisImmVal = Offset & ARM_AM::rotr32(0xFF, (32-RotAmt) & 31);
532     
533     // We will handle these bits from offset, clear them.
534     Offset &= ~ThisImmVal;
535     
536     // Get the properly encoded SOImmVal field.
537     int ThisSOImmVal = ARM_AM::getSOImmVal(ThisImmVal);
538     assert(ThisSOImmVal != -1 && "Bit extraction didn't work?");    
539     MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(ThisSOImmVal);
540   } else if (Opcode == ARM::tADDrSPi) {
541     Offset += MI.getOperand(i+1).getImm();
542     assert((Offset & 3) == 0 &&
543            "add/sub sp, #imm immediate must be multiple of 4!");
544     Offset >>= 2;
545     if (Offset == 0) {
546       // Turn it into a move.
547       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::tMOVrr));
548       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
549       MI.RemoveOperand(i+1);
550       return;
551     }
552
553     // Common case: small offset, fits into instruction.
554     if ((Offset & ~255U) == 0) {
555       // Replace the FrameIndex with sp / fp
556       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
557       MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Offset);
558       return;
559     }
560
561     unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
562     if (Offset > 0) {
563       // Translate r0 = add sp, imm to
564       // r0 = add sp, 255*4
565       // r0 = add r0, (imm - 255*4)
566       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
567       MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(255);
568       Offset = (Offset - 255) << 2;
569       MachineBasicBlock::iterator NII = next(II);
570       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, NII, DestReg, DestReg, Offset, TII);
571     } else {
572       // Translate r0 = add sp, -imm to
573       // r0 = -imm (this is then translated into a series of instructons)
574       // r0 = add r0, sp
575       Offset <<= 2;
576       emitThumbConstant(MBB, II, DestReg, Offset, TII);
577       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::tADDhirr));
578       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(DestReg, false);
579       MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false);
580     }
581     return;
582   } else {
583     unsigned ImmIdx = 0;
584     int InstrOffs = 0;
585     unsigned NumBits = 0;
586     unsigned Scale = 1;
587     switch (AddrMode) {
588     case ARMII::AddrMode2: {
589       ImmIdx = i+2;
590       InstrOffs = ARM_AM::getAM2Offset(MI.getOperand(ImmIdx).getImm());
591       if (ARM_AM::getAM2Op(MI.getOperand(ImmIdx).getImm()) == ARM_AM::sub)
592         InstrOffs *= -1;
593       NumBits = 12;
594       break;
595     }
596     case ARMII::AddrMode3: {
597       ImmIdx = i+2;
598       InstrOffs = ARM_AM::getAM3Offset(MI.getOperand(ImmIdx).getImm());
599       if (ARM_AM::getAM3Op(MI.getOperand(ImmIdx).getImm()) == ARM_AM::sub)
600         InstrOffs *= -1;
601       NumBits = 8;
602       break;
603     }
604     case ARMII::AddrMode5: {
605       ImmIdx = i+1;
606       InstrOffs = ARM_AM::getAM5Offset(MI.getOperand(ImmIdx).getImm());
607       if (ARM_AM::getAM5Op(MI.getOperand(ImmIdx).getImm()) == ARM_AM::sub)
608         InstrOffs *= -1;
609       NumBits = 8;
610       Scale = 4;
611       break;
612     }
613     case ARMII::AddrModeTs: {
614       ImmIdx = i+1;
615       InstrOffs = MI.getOperand(ImmIdx).getImm();
616       NumBits = 8;
617       Scale = 4;
618       break;
619     }
620     default:
621       std::cerr << "Unsupported addressing mode!\n";
622       abort();
623       break;
624     }
625
626     Offset += InstrOffs * Scale;
627     assert((Scale == 1 || (Offset & (Scale-1)) == 0) &&
628            "Can't encode this offset!");
629     if (Offset < 0) {
630       Offset = -Offset;
631       isSub = true;
632     }
633
634     MachineOperand &ImmOp = MI.getOperand(ImmIdx);
635     int ImmedOffset = Offset / Scale;
636     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
637     if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale) {
638       // Replace the FrameIndex with sp
639       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
640       if (isSub)
641         ImmedOffset |= 1 << NumBits;
642       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
643       return;
644     }
645
646     // Otherwise, it didn't fit.  Pull in what we can to simplify the immediate.
647     if (AddrMode == ARMII::AddrModeTs) {
648       // Thumb tLDRspi, tSTRspi. These will change to instructions that use a
649       // different base register.
650       NumBits = 5;
651       Mask = (1 << NumBits) - 1;
652     }
653
654     ImmedOffset = ImmedOffset & Mask;
655     if (isSub)
656       ImmedOffset |= 1 << NumBits;
657     ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
658     Offset &= ~(Mask*Scale);
659   }
660   
661   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
662   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
663   // SP+LargeImm.
664   assert(Offset && "This code isn't needed if offset already handled!");
665
666   if (isThumb) {
667     if (TII.isLoad(Opcode)) {
668       // Use the destination register to materialize sp + offset.
669       unsigned TmpReg = MI.getOperand(0).getReg();
670       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
671                                 isSub ? -Offset : Offset, TII);
672       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::tLDR));
673       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false);
674       MI.addRegOperand(0, false); // tLDR has an extra register operand.
675     } else if (TII.isStore(Opcode)) {
676       // FIXME! This is horrific!!! We need register scavenging.
677       // Our temporary workaround has marked r3 unavailable. Of course, r3 is
678       // also a ABI register so it's possible that is is the register that is
679       // being storing here. If that's the case, we do the following:
680       // r12 = r2
681       // Use r2 to materialize sp + offset
682       // str r12, r2
683       // r2 = r12
684       unsigned ValReg = MI.getOperand(0).getReg();
685       unsigned TmpReg = ARM::R3;
686       if (ValReg == ARM::R3) {
687         BuildMI(MBB, II, TII.get(ARM::tMOVrr), ARM::R12).addReg(ARM::R2);
688         TmpReg = ARM::R2;
689       }
690       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
691                                 isSub ? -Offset : Offset, TII);
692       MI.setInstrDescriptor(TII.get(ARM::tSTR));
693       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false);
694       MI.addRegOperand(0, false); // tSTR has an extra register operand.
695       if (ValReg == ARM::R3)
696         BuildMI(MBB, II, TII.get(ARM::tMOVrr), ARM::R2).addReg(ARM::R12);
697     } else
698       assert(false && "Unexpected opcode!");
699   } else {
700     // Insert a set of r12 with the full address: r12 = sp + offset
701     // If the offset we have is too large to fit into the instruction, we need
702     // to form it with a series of ADDri's.  Do this by taking 8-bit chunks
703     // out of 'Offset'.
704     emitARMRegPlusImmediate(MBB, II, ARM::R12, FrameReg,
705                             isSub ? -Offset : Offset, TII);
706     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(ARM::R12, false);
707   }
708 }
709
710 void ARMRegisterInfo::
711 processFunctionBeforeCalleeSavedScan(MachineFunction &MF) const {
712   // This tells PEI to spill the FP as if it is any other callee-save register
713   // to take advantage the eliminateFrameIndex machinery. This also ensures it
714   // is spilled in the order specified by getCalleeSavedRegs() to make it easier
715   // to combine multiple loads / stores.
716   bool CanEliminateFrame = true;
717   bool CS1Spilled = false;
718   bool LRSpilled = false;
719   unsigned NumGPRSpills = 0;
720   SmallVector<unsigned, 4> UnspilledCS1GPRs;
721   SmallVector<unsigned, 4> UnspilledCS2GPRs;
722
723   // Don't spill FP if the frame can be eliminated. This is determined
724   // by scanning the callee-save registers to see if any is used.
725   const unsigned *CSRegs = getCalleeSavedRegs();
726   const TargetRegisterClass* const *CSRegClasses = getCalleeSavedRegClasses();
727   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
728     unsigned Reg = CSRegs[i];
729     bool Spilled = false;
730     if (MF.isPhysRegUsed(Reg)) {
731       Spilled = true;
732       CanEliminateFrame = false;
733     } else {
734       // Check alias registers too.
735       for (const unsigned *Aliases = getAliasSet(Reg); *Aliases; ++Aliases) {
736         if (MF.isPhysRegUsed(*Aliases)) {
737           Spilled = true;
738           CanEliminateFrame = false;
739         }
740       }
741     }
742
743     if (CSRegClasses[i] == &ARM::GPRRegClass) {
744       if (Spilled) {
745         NumGPRSpills++;
746
747         if (!STI.isTargetDarwin()) {
748           if (Reg == ARM::LR)
749             LRSpilled = true;
750           else
751             CS1Spilled = true;
752           continue;
753         }
754
755         // Keep track if LR and any of R4, R5, R6, and R7 is spilled.
756         switch (Reg) {
757         case ARM::LR:
758           LRSpilled = true;
759           // Fallthrough
760         case ARM::R4:
761         case ARM::R5:
762         case ARM::R6:
763         case ARM::R7:
764           CS1Spilled = true;
765           break;
766         default:
767           break;
768         }
769       } else { 
770         if (!STI.isTargetDarwin()) {
771           UnspilledCS1GPRs.push_back(Reg);
772           continue;
773         }
774
775         switch (Reg) {
776         case ARM::R4:
777         case ARM::R5:
778         case ARM::R6:
779         case ARM::R7:
780         case ARM::LR:
781           UnspilledCS1GPRs.push_back(Reg);
782           break;
783         default:
784           UnspilledCS2GPRs.push_back(Reg);
785           break;
786         }
787       }
788     }
789   }
790
791   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
792   bool ForceLRSpill = false;
793   if (!LRSpilled && AFI->isThumbFunction()) {
794     unsigned FnSize = ARM::GetFunctionSize(MF);
795     // Force LR spill if the Thumb function size is > 2048. This enables the
796     // use of BL to implement far jump. If it turns out that it's not needed
797     // the branch fix up path will undo it.
798     if (FnSize >= (1 << 11)) {
799       CanEliminateFrame = false;
800       ForceLRSpill = true;
801     }
802   }
803
804   if (!CanEliminateFrame) {
805     AFI->setHasStackFrame(true);
806
807     // If LR is not spilled, but at least one of R4, R5, R6, and R7 is spilled.
808     // Spill LR as well so we can fold BX_RET to the registers restore (LDM).
809     if (!LRSpilled && CS1Spilled) {
810       MF.changePhyRegUsed(ARM::LR, true);
811       NumGPRSpills++;
812       UnspilledCS1GPRs.erase(std::find(UnspilledCS1GPRs.begin(),
813                                     UnspilledCS1GPRs.end(), (unsigned)ARM::LR));
814       ForceLRSpill = false;
815     }
816
817     if (STI.isTargetDarwin()) {
818       MF.changePhyRegUsed(FramePtr, true);
819       NumGPRSpills++;
820     }
821
822     // If stack and double are 8-byte aligned and we are spilling an odd number
823     // of GPRs. Spill one extra callee save GPR so we won't have to pad between
824     // the integer and double callee save areas.
825     unsigned TargetAlign = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
826     if (TargetAlign == 8 && (NumGPRSpills & 1)) {
827       if (CS1Spilled && !UnspilledCS1GPRs.empty())
828         MF.changePhyRegUsed(UnspilledCS1GPRs.front(), true);
829       else if (!UnspilledCS2GPRs.empty())
830         MF.changePhyRegUsed(UnspilledCS2GPRs.front(), true);
831     }
832   }
833
834   if (ForceLRSpill) {
835     MF.changePhyRegUsed(ARM::LR, true);
836     AFI->setLRIsForceSpilled(true);
837   }
838 }
839
840 /// Move iterator pass the next bunch of callee save load / store ops for
841 /// the particular spill area (1: integer area 1, 2: integer area 2,
842 /// 3: fp area, 0: don't care).
843 static void movePastCSLoadStoreOps(MachineBasicBlock &MBB,
844                                    MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
845                                    int Opc, unsigned Area,
846                                    const ARMSubtarget &STI) {
847   while (MBBI != MBB.end() &&
848          MBBI->getOpcode() == Opc && MBBI->getOperand(1).isFrameIndex()) {
849     if (Area != 0) {
850       bool Done = false;
851       unsigned Category = 0;
852       switch (MBBI->getOperand(0).getReg()) {
853       case ARM::R4:  case ARM::R5:  case ARM::R6: case ARM::R7:
854       case ARM::LR:
855         Category = 1;
856         break;
857       case ARM::R8:  case ARM::R9:  case ARM::R10: case ARM::R11:
858         Category = STI.isTargetDarwin() ? 2 : 1;
859         break;
860       case ARM::D8:  case ARM::D9:  case ARM::D10: case ARM::D11:
861       case ARM::D12: case ARM::D13: case ARM::D14: case ARM::D15:
862         Category = 3;
863         break;
864       default:
865         Done = true;
866         break;
867       }
868       if (Done || Category != Area)
869         break;
870     }
871
872     ++MBBI;
873   }
874 }
875
876 void ARMRegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
877   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();
878   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
879   MachineFrameInfo  *MFI = MF.getFrameInfo();
880   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
881   bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
882   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
883   unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
884   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
885   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
886
887   // Determine the sizes of each callee-save spill areas and record which frame
888   // belongs to which callee-save spill areas.
889   unsigned GPRCS1Size = 0, GPRCS2Size = 0, DPRCSSize = 0;
890   int FramePtrSpillFI = 0;
891   if (AFI->hasStackFrame()) {
892     if (VARegSaveSize)
893       emitSPUpdate(MBB, MBBI, -VARegSaveSize, isThumb, TII);
894
895     for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
896       unsigned Reg = CSI[i].getReg();
897       int FI = CSI[i].getFrameIdx();
898       switch (Reg) {
899       case ARM::R4:
900       case ARM::R5:
901       case ARM::R6:
902       case ARM::R7:
903       case ARM::LR:
904         if (Reg == FramePtr)
905           FramePtrSpillFI = FI;
906         AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
907         GPRCS1Size += 4;
908         break;
909       case ARM::R8:
910       case ARM::R9:
911       case ARM::R10:
912       case ARM::R11:
913         if (Reg == FramePtr)
914           FramePtrSpillFI = FI;
915         if (STI.isTargetDarwin()) {
916           AFI->addGPRCalleeSavedArea2Frame(FI);
917           GPRCS2Size += 4;
918         } else {
919           AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
920           GPRCS1Size += 4;
921         }
922         break;
923       default:
924         AFI->addDPRCalleeSavedAreaFrame(FI);
925         DPRCSSize += 8;
926       }
927     }
928
929     if (Align == 8 && (GPRCS1Size & 7) != 0)
930       // Pad CS1 to ensure proper alignment.
931       GPRCS1Size += 4;
932
933     if (!isThumb) {
934       // Build the new SUBri to adjust SP for integer callee-save spill area 1.
935       emitSPUpdate(MBB, MBBI, -GPRCS1Size, isThumb, TII);
936       movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::STR, 1, STI);
937     } else if (MBBI != MBB.end() && MBBI->getOpcode() == ARM::tPUSH)
938       ++MBBI;
939
940     // Point FP to the stack slot that contains the previous FP.
941     if (STI.isTargetDarwin())
942       BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(isThumb ? ARM::tADDrSPi : ARM::ADDri), FramePtr)
943         .addFrameIndex(FramePtrSpillFI).addImm(0);
944
945     if (!isThumb) {
946       // Build the new SUBri to adjust SP for integer callee-save spill area 2.
947       emitSPUpdate(MBB, MBBI, -GPRCS2Size, false, TII);
948
949       // Build the new SUBri to adjust SP for FP callee-save spill area.
950       movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::STR, 2, STI);
951       emitSPUpdate(MBB, MBBI, -DPRCSSize, false, TII);
952     }
953   }
954
955   // Determine starting offsets of spill areas.
956   if (AFI->hasStackFrame()) {
957     unsigned DPRCSOffset  = NumBytes - (GPRCS1Size + GPRCS2Size + DPRCSSize);
958     unsigned GPRCS2Offset = DPRCSOffset + DPRCSSize;
959     unsigned GPRCS1Offset = GPRCS2Offset + GPRCS2Size;
960     AFI->setFramePtrSpillOffset(MFI->getObjectOffset(FramePtrSpillFI) + NumBytes);
961     AFI->setGPRCalleeSavedArea1Offset(GPRCS1Offset);
962     AFI->setGPRCalleeSavedArea2Offset(GPRCS2Offset);
963     AFI->setDPRCalleeSavedAreaOffset(DPRCSOffset);
964   
965     NumBytes = DPRCSOffset;
966     if (NumBytes) {
967       // Insert it after all the callee-save spills.
968       if (!isThumb)
969         movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::FSTD, 3, STI);
970       emitSPUpdate(MBB, MBBI, -NumBytes, isThumb, TII);
971     }
972   } else 
973     emitSPUpdate(MBB, MBBI, -NumBytes, isThumb, TII);
974
975   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Size(GPRCS1Size);
976   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Size(GPRCS2Size);
977   AFI->setDPRCalleeSavedAreaSize(DPRCSSize);
978 }
979
980 static bool isCalleeSavedRegister(unsigned Reg, const unsigned *CSRegs) {
981   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i)
982     if (Reg == CSRegs[i])
983       return true;
984   return false;
985 }
986
987 static bool isCSRestore(MachineInstr *MI, const unsigned *CSRegs) {
988   return ((MI->getOpcode() == ARM::FLDD ||
989            MI->getOpcode() == ARM::LDR  ||
990            MI->getOpcode() == ARM::tLDRspi) &&
991           MI->getOperand(1).isFrameIndex() &&
992           isCalleeSavedRegister(MI->getOperand(0).getReg(), CSRegs));
993 }
994
995 void ARMRegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
996                                    MachineBasicBlock &MBB) const {
997   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
998   assert((MBBI->getOpcode() == ARM::BX_RET ||
999           MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET ||
1000           MBBI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET) &&
1001          "Can only insert epilog into returning blocks");
1002
1003   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
1004   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1005   bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
1006   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
1007   int NumBytes = (int)MFI->getStackSize();
1008   if (AFI->hasStackFrame()) {
1009     // Unwind MBBI to point to first LDR / FLDD.
1010     const unsigned *CSRegs = getCalleeSavedRegs();
1011     if (MBBI != MBB.begin()) {
1012       do
1013         --MBBI;
1014       while (MBBI != MBB.begin() && isCSRestore(MBBI, CSRegs));
1015       if (!isCSRestore(MBBI, CSRegs))
1016         ++MBBI;
1017     }
1018
1019     // Move SP to start of FP callee save spill area.
1020     NumBytes -= (AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size() +
1021                  AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() +
1022                  AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize());
1023     if (isThumb)
1024       emitSPUpdate(MBB, MBBI, NumBytes, isThumb, TII);
1025     else {
1026       if (STI.isTargetDarwin()) {
1027         NumBytes = AFI->getFramePtrSpillOffset() - NumBytes;
1028         // Reset SP based on frame pointer only if the stack frame extends beyond
1029         // frame pointer stack slot.
1030         if (AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() ||
1031             AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize()  ||
1032             AFI->getDPRCalleeSavedAreaOffset())
1033           if (NumBytes)
1034             BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ARM::SUBri), ARM::SP).addReg(FramePtr)
1035               .addImm(NumBytes);
1036           else
1037             BuildMI(MBB, MBBI, TII.get(ARM::MOVrr), ARM::SP).addReg(FramePtr);
1038       } else if (NumBytes) {
1039         emitSPUpdate(MBB, MBBI, NumBytes, false, TII);
1040       }
1041
1042       // Move SP to start of integer callee save spill area 2.
1043       movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::FLDD, 3, STI);
1044       emitSPUpdate(MBB, MBBI, AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize(), false, TII);
1045
1046       // Move SP to start of integer callee save spill area 1.
1047       movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::LDR, 2, STI);
1048       emitSPUpdate(MBB, MBBI, AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size(), false, TII);
1049
1050       // Move SP to SP upon entry to the function.
1051       movePastCSLoadStoreOps(MBB, MBBI, ARM::LDR, 1, STI);
1052       emitSPUpdate(MBB, MBBI, AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size(), false, TII);
1053     }
1054
1055     if (VARegSaveSize)
1056       emitSPUpdate(MBB, MBBI, VARegSaveSize, isThumb, TII);
1057   } else if (NumBytes != 0) {
1058     emitSPUpdate(MBB, MBBI, NumBytes, isThumb, TII);
1059   }
1060 }
1061
1062 unsigned ARMRegisterInfo::getRARegister() const {
1063   return ARM::LR;
1064 }
1065
1066 unsigned ARMRegisterInfo::getFrameRegister(MachineFunction &MF) const {
1067   return STI.useThumbBacktraces() ? ARM::R7 : ARM::R11;
1068 }
1069
1070 #include "ARMGenRegisterInfo.inc"
1071