lib/Target/ARM/Thumb1RegisterInfo.cpp

   1 //===- Thumb1RegisterInfo.cpp - Thumb-1 Register Information ----*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the Thumb-1 implementation of the TargetRegisterInfo
  11 // class.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "ARM.h"
  16 #include "ARMAddressingModes.h"
  17 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "ARMSubtarget.h"
  20 #include "Thumb1InstrInfo.h"
  21 #include "Thumb1RegisterInfo.h"
  22 #include "llvm/Constants.h"
  23 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  24 #include "llvm/Function.h"
  25 #include "llvm/LLVMContext.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineLocation.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  34 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  38 using namespace llvm;
  39
  40 Thumb1RegisterInfo::Thumb1RegisterInfo(const ARMBaseInstrInfo &tii,
  41                                        const ARMSubtarget &sti)
  42   : ARMBaseRegisterInfo(tii, sti) {
  43 }
  44
  45 /// emitLoadConstPool - Emits a load from constpool to materialize the
  46 /// specified immediate.
  47 void Thumb1RegisterInfo::emitLoadConstPool(MachineBasicBlock &MBB,
  48                                            MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
  49                                            DebugLoc dl,
  50                                            unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
  51                                            int Val,
  52                                            ARMCC::CondCodes Pred,
  53                                            unsigned PredReg) const {
  54   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
  55   MachineConstantPool *ConstantPool = MF.getConstantPool();
  56   Constant *C = ConstantInt::get(
  57           Type::getInt32Ty(MBB.getParent()->getFunction()->getContext()), Val);
  58   unsigned Idx = ConstantPool->getConstantPoolIndex(C, 4);
  59
  60   BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tLDRcp))
  61           .addReg(DestReg, getDefRegState(true), SubIdx)
  62           .addConstantPoolIndex(Idx).addImm(Pred).addReg(PredReg);
  63 }
  64
  65 const TargetRegisterClass*
  66 Thumb1RegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(unsigned Reg, EVT VT) const {
  67   if (isARMLowRegister(Reg))
  68     return ARM::tGPRRegisterClass;
  69   switch (Reg) {
  70    default:
  71     break;
  72    case ARM::R8:  case ARM::R9:  case ARM::R10:  case ARM::R11:
  73    case ARM::R12: case ARM::SP:  case ARM::LR:   case ARM::PC:
  74     return ARM::GPRRegisterClass;
  75   }
  76
  77   return TargetRegisterInfo::getPhysicalRegisterRegClass(Reg, VT);
  78 }
  79
  80 bool Thumb1RegisterInfo::hasReservedCallFrame(MachineFunction &MF) const {
  81   const MachineFrameInfo *FFI = MF.getFrameInfo();
  82   unsigned CFSize = FFI->getMaxCallFrameSize();
  83   // It's not always a good idea to include the call frame as part of the
  84   // stack frame. ARM (especially Thumb) has small immediate offset to
  85   // address the stack frame. So a large call frame can cause poor codegen
  86   // and may even makes it impossible to scavenge a register.
  87   if (CFSize >= ((1 << 8) - 1) * 4 / 2) // Half of imm8 * 4
  88     return false;
  89
  90   return !MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
  91 }
  92
  93
  94 /// emitThumbRegPlusImmInReg - Emits a series of instructions to materialize
  95 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code. Materialize the immediate
  96 /// in a register using mov / mvn sequences or load the immediate from a
  97 /// constpool entry.
  98 static
  99 void emitThumbRegPlusImmInReg(MachineBasicBlock &MBB,
 100                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 101                               unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 102                               int NumBytes, bool CanChangeCC,
 103                               const TargetInstrInfo &TII,
 104                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 105                               DebugLoc dl) {
 106     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 107     bool isHigh = !isARMLowRegister(DestReg) ||
 108                   (BaseReg != 0 && !isARMLowRegister(BaseReg));
 109     bool isSub = false;
 110     // Subtract doesn't have high register version. Load the negative value
 111     // if either base or dest register is a high register. Also, if do not
 112     // issue sub as part of the sequence if condition register is to be
 113     // preserved.
 114     if (NumBytes < 0 && !isHigh && CanChangeCC) {
 115       isSub = true;
 116       NumBytes = -NumBytes;
 117     }
 118     unsigned LdReg = DestReg;
 119     if (DestReg == ARM::SP) {
 120       assert(BaseReg == ARM::SP && "Unexpected!");
 121       LdReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(ARM::tGPRRegisterClass);
 122     }
 123
 124     if (NumBytes <= 255 && NumBytes >= 0)
 125       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 126         .addImm(NumBytes);
 127     else if (NumBytes < 0 && NumBytes >= -255) {
 128       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8), LdReg))
 129         .addImm(NumBytes);
 130       AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tRSB), LdReg))
 131         .addReg(LdReg, RegState::Kill);
 132     } else
 133       MRI.emitLoadConstPool(MBB, MBBI, dl, LdReg, 0, NumBytes);
 134
 135     // Emit add / sub.
 136     int Opc = (isSub) ? ARM::tSUBrr : (isHigh ? ARM::tADDhirr : ARM::tADDrr);
 137     MachineInstrBuilder MIB =
 138       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 139     if (Opc != ARM::tADDhirr)
 140       MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 141     if (DestReg == ARM::SP || isSub)
 142       MIB.addReg(BaseReg).addReg(LdReg, RegState::Kill);
 143     else
 144       MIB.addReg(LdReg).addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 145     AddDefaultPred(MIB);
 146 }
 147
 148 /// calcNumMI - Returns the number of instructions required to materialize
 149 /// the specific add / sub r, c instruction.
 150 static unsigned calcNumMI(int Opc, int ExtraOpc, unsigned Bytes,
 151                           unsigned NumBits, unsigned Scale) {
 152   unsigned NumMIs = 0;
 153   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 154
 155   if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 156     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 157     Bytes -= ThisVal;
 158     NumMIs++;
 159     NumBits = 8;
 160     Scale = 1;  // Followed by a number of tADDi8.
 161     Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 162   }
 163
 164   NumMIs += Bytes / Chunk;
 165   if ((Bytes % Chunk) != 0)
 166     NumMIs++;
 167   if (ExtraOpc)
 168     NumMIs++;
 169   return NumMIs;
 170 }
 171
 172 /// emitThumbRegPlusImmediate - Emits a series of instructions to materialize
 173 /// a destreg = basereg + immediate in Thumb code.
 174 static
 175 void emitThumbRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 176                                MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 177                                unsigned DestReg, unsigned BaseReg,
 178                                int NumBytes, const TargetInstrInfo &TII,
 179                                const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 180                                DebugLoc dl) {
 181   bool isSub = NumBytes < 0;
 182   unsigned Bytes = (unsigned)NumBytes;
 183   if (isSub) Bytes = -NumBytes;
 184   bool isMul4 = (Bytes & 3) == 0;
 185   bool isTwoAddr = false;
 186   bool DstNotEqBase = false;
 187   unsigned NumBits = 1;
 188   unsigned Scale = 1;
 189   int Opc = 0;
 190   int ExtraOpc = 0;
 191   bool NeedCC = false;
 192   bool NeedPred = false;
 193
 194   if (DestReg == BaseReg && BaseReg == ARM::SP) {
 195     assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 196     NumBits = 7;
 197     Scale = 4;
 198     Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 199     isTwoAddr = true;
 200   } else if (!isSub && BaseReg == ARM::SP) {
 201     // r1 = add sp, 403
 202     // =>
 203     // r1 = add sp, 100 * 4
 204     // r1 = add r1, 3
 205     if (!isMul4) {
 206       Bytes &= ~3;
 207       ExtraOpc = ARM::tADDi3;
 208     }
 209     NumBits = 8;
 210     Scale = 4;
 211     Opc = ARM::tADDrSPi;
 212   } else {
 213     // sp = sub sp, c
 214     // r1 = sub sp, c
 215     // r8 = sub sp, c
 216     if (DestReg != BaseReg)
 217       DstNotEqBase = true;
 218     NumBits = 8;
 219     if (DestReg == ARM::SP) {
 220       Opc = isSub ? ARM::tSUBspi : ARM::tADDspi;
 221       assert(isMul4 && "Thumb sp inc / dec size must be multiple of 4!");
 222       NumBits = 7;
 223       Scale = 4;
 224     } else {
 225       Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 226       NumBits = 8;
 227       NeedPred = NeedCC = true;
 228     }
 229     isTwoAddr = true;
 230   }
 231
 232   unsigned NumMIs = calcNumMI(Opc, ExtraOpc, Bytes, NumBits, Scale);
 233   unsigned Threshold = (DestReg == ARM::SP) ? 3 : 2;
 234   if (NumMIs > Threshold) {
 235     // This will expand into too many instructions. Load the immediate from a
 236     // constpool entry.
 237     emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, MBBI, DestReg, BaseReg, NumBytes, true, TII,
 238                              MRI, dl);
 239     return;
 240   }
 241
 242   if (DstNotEqBase) {
 243     if (isARMLowRegister(DestReg) && isARMLowRegister(BaseReg)) {
 244       // If both are low registers, emit DestReg = add BaseReg, max(Imm, 7)
 245       unsigned Chunk = (1 << 3) - 1;
 246       unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 247       Bytes -= ThisVal;
 248       const TargetInstrDesc &TID = TII.get(isSub ? ARM::tSUBi3 : ARM::tADDi3);
 249       const MachineInstrBuilder MIB =
 250         AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg));
 251       AddDefaultPred(MIB.addReg(BaseReg, RegState::Kill).addImm(ThisVal));
 252     } else {
 253       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), DestReg)
 254         .addReg(BaseReg, RegState::Kill);
 255     }
 256     BaseReg = DestReg;
 257   }
 258
 259   unsigned Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 260   while (Bytes) {
 261     unsigned ThisVal = (Bytes > Chunk) ? Chunk : Bytes;
 262     Bytes -= ThisVal;
 263     ThisVal /= Scale;
 264     // Build the new tADD / tSUB.
 265     if (isTwoAddr) {
 266       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 267       if (NeedCC)
 268         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 269       MIB .addReg(DestReg).addImm(ThisVal);
 270       if (NeedPred)
 271         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 272     }
 273     else {
 274       bool isKill = BaseReg != ARM::SP;
 275       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Opc), DestReg);
 276       if (NeedCC)
 277         MIB = AddDefaultT1CC(MIB);
 278       MIB.addReg(BaseReg, getKillRegState(isKill)).addImm(ThisVal);
 279       if (NeedPred)
 280         MIB = AddDefaultPred(MIB);
 281       BaseReg = DestReg;
 282
 283       if (Opc == ARM::tADDrSPi) {
 284         // r4 = add sp, imm
 285         // r4 = add r4, imm
 286         // ...
 287         NumBits = 8;
 288         Scale = 1;
 289         Chunk = ((1 << NumBits) - 1) * Scale;
 290         Opc = isSub ? ARM::tSUBi8 : ARM::tADDi8;
 291         NeedPred = NeedCC = isTwoAddr = true;
 292       }
 293     }
 294   }
 295
 296   if (ExtraOpc) {
 297     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ExtraOpc);
 298     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 299                    .addReg(DestReg, RegState::Kill)
 300                    .addImm(((unsigned)NumBytes) & 3));
 301   }
 302 }
 303
 304 static void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
 305                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 306                          const TargetInstrInfo &TII, DebugLoc dl,
 307                          const Thumb1RegisterInfo &MRI,
 308                          int NumBytes) {
 309   emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes, TII,
 310                             MRI, dl);
 311 }
 312
 313 void Thumb1RegisterInfo::
 314 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 315                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 316   if (!hasReservedCallFrame(MF)) {
 317     // If we have alloca, convert as follows:
 318     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
 319     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
 320     MachineInstr *Old = I;
 321     DebugLoc dl = Old->getDebugLoc();
 322     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImm();
 323     if (Amount != 0) {
 324       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 325       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 326       // alignment boundary.
 327       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 328       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 329
 330       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 331       unsigned Opc = Old->getOpcode();
 332       if (Opc == ARM::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == ARM::tADJCALLSTACKDOWN) {
 333         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, -Amount);
 334       } else {
 335         assert(Opc == ARM::ADJCALLSTACKUP || Opc == ARM::tADJCALLSTACKUP);
 336         emitSPUpdate(MBB, I, TII, dl, *this, Amount);
 337       }
 338     }
 339   }
 340   MBB.erase(I);
 341 }
 342
 343 /// emitThumbConstant - Emit a series of instructions to materialize a
 344 /// constant.
 345 static void emitThumbConstant(MachineBasicBlock &MBB,
 346                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 347                               unsigned DestReg, int Imm,
 348                               const TargetInstrInfo &TII,
 349                               const Thumb1RegisterInfo& MRI,
 350                               DebugLoc dl) {
 351   bool isSub = Imm < 0;
 352   if (isSub) Imm = -Imm;
 353
 354   int Chunk = (1 << 8) - 1;
 355   int ThisVal = (Imm > Chunk) ? Chunk : Imm;
 356   Imm -= ThisVal;
 357   AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVi8),
 358                                         DestReg))
 359                  .addImm(ThisVal));
 360   if (Imm > 0)
 361     emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, DestReg, DestReg, Imm, TII, MRI, dl);
 362   if (isSub) {
 363     const TargetInstrDesc &TID = TII.get(ARM::tRSB);
 364     AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TID, DestReg))
 365                    .addReg(DestReg, RegState::Kill));
 366   }
 367 }
 368
 369 static void removeOperands(MachineInstr &MI, unsigned i) {
 370   unsigned Op = i;
 371   for (unsigned e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i)
 372     MI.RemoveOperand(Op);
 373 }
 374
 375 int Thumb1RegisterInfo::
 376 rewriteFrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned FrameRegIdx,
 377                   unsigned FrameReg, int Offset,
 378                   unsigned MOVOpc, unsigned ADDriOpc, unsigned SUBriOpc) const
 379 {
 380   // if/when eliminateFrameIndex() conforms with ARMBaseRegisterInfo
 381   // version then can pull out Thumb1 specific parts here
 382   return 0;
 383 }
 384
 385 /// saveScavengerRegister - Spill the register so it can be used by the
 386 /// register scavenger. Return true.
 387 bool
 388 Thumb1RegisterInfo::saveScavengerRegister(MachineBasicBlock &MBB,
 389                                           MachineBasicBlock::iterator I,
 390                                           MachineBasicBlock::iterator &UseMI,
 391                                           const TargetRegisterClass *RC,
 392                                           unsigned Reg) const {
 393   // Thumb1 can't use the emergency spill slot on the stack because
 394   // ldr/str immediate offsets must be positive, and if we're referencing
 395   // off the frame pointer (if, for example, there are alloca() calls in
 396   // the function, the offset will be negative. Use R12 instead since that's
 397   // a call clobbered register that we know won't be used in Thumb1 mode.
 398   DebugLoc DL = DebugLoc::getUnknownLoc();
 399   BuildMI(MBB, I, DL, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr)).
 400     addReg(ARM::R12, RegState::Define).addReg(Reg, RegState::Kill);
 401
 402   // The UseMI is where we would like to restore the register. If there's
 403   // interference with R12 before then, however, we'll need to restore it
 404   // before that instead and adjust the UseMI.
 405   bool done = false;
 406   for (MachineBasicBlock::iterator II = I; !done && II != UseMI ; ++II) {
 407     // If this instruction affects R12, adjust our restore point.
 408     for (unsigned i = 0, e = II->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 409       const MachineOperand &MO = II->getOperand(i);
 410       if (!MO.isReg() || MO.isUndef() || !MO.getReg() ||
 411           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 412         continue;
 413       if (MO.getReg() == ARM::R12) {
 414         UseMI = II;
 415         done = true;
 416         break;
 417       }
 418     }
 419   }
 420   // Restore the register from R12
 421   BuildMI(MBB, UseMI, DL, TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr)).
 422     addReg(Reg, RegState::Define).addReg(ARM::R12, RegState::Kill);
 423
 424   return true;
 425 }
 426
 427 unsigned
 428 Thumb1RegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 429                                         int SPAdj, int *Value,
 430                                         RegScavenger *RS) const{
 431   unsigned VReg = 0;
 432   unsigned i = 0;
 433   MachineInstr &MI = *II;
 434   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 435   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 436   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 437   DebugLoc dl = MI.getDebugLoc();
 438
 439   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 440     ++i;
 441     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 442   }
 443
 444   unsigned FrameReg = ARM::SP;
 445   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getIndex();
 446   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 447                MF.getFrameInfo()->getStackSize() + SPAdj;
 448
 449   if (AFI->isGPRCalleeSavedArea1Frame(FrameIndex))
 450     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea1Offset();
 451   else if (AFI->isGPRCalleeSavedArea2Frame(FrameIndex))
 452     Offset -= AFI->getGPRCalleeSavedArea2Offset();
 453   else if (hasFP(MF)) {
 454     assert(SPAdj == 0 && "Unexpected");
 455     // There is alloca()'s in this function, must reference off the frame
 456     // pointer instead.
 457     FrameReg = getFrameRegister(MF);
 458     Offset -= AFI->getFramePtrSpillOffset();
 459   }
 460
 461   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 462   const TargetInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
 463   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 464
 465   if (Opcode == ARM::tADDrSPi) {
 466     Offset += MI.getOperand(i+1).getImm();
 467
 468     // Can't use tADDrSPi if it's based off the frame pointer.
 469     unsigned NumBits = 0;
 470     unsigned Scale = 1;
 471     if (FrameReg != ARM::SP) {
 472       Opcode = ARM::tADDi3;
 473       MI.setDesc(TII.get(Opcode));
 474       NumBits = 3;
 475     } else {
 476       NumBits = 8;
 477       Scale = 4;
 478       assert((Offset & 3) == 0 &&
 479              "Thumb add/sub sp, #imm immediate must be multiple of 4!");
 480     }
 481
 482     if (Offset == 0) {
 483       // Turn it into a move.
 484       MI.setDesc(TII.get(ARM::tMOVgpr2tgpr));
 485       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 486       MI.RemoveOperand(i+1);
 487       return 0;
 488     }
 489
 490     // Common case: small offset, fits into instruction.
 491     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 492     if (((Offset / Scale) & ~Mask) == 0) {
 493       // Replace the FrameIndex with sp / fp
 494       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 495         removeOperands(MI, i);
 496         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 497         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg)
 498                        .addImm(Offset / Scale));
 499       } else {
 500         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 501         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Offset / Scale);
 502       }
 503       return 0;
 504     }
 505
 506     unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
 507     unsigned Bytes = (Offset > 0) ? Offset : -Offset;
 508     unsigned NumMIs = calcNumMI(Opcode, 0, Bytes, NumBits, Scale);
 509     // MI would expand into a large number of instructions. Don't try to
 510     // simplify the immediate.
 511     if (NumMIs > 2) {
 512       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, DestReg, FrameReg, Offset, TII,
 513                                 *this, dl);
 514       MBB.erase(II);
 515       return 0;
 516     }
 517
 518     if (Offset > 0) {
 519       // Translate r0 = add sp, imm to
 520       // r0 = add sp, 255*4
 521       // r0 = add r0, (imm - 255*4)
 522       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 523         removeOperands(MI, i);
 524         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 525         AddDefaultPred(AddDefaultT1CC(MIB).addReg(FrameReg).addImm(Mask));
 526       } else {
 527         MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 528         MI.getOperand(i+1).ChangeToImmediate(Mask);
 529       }
 530       Offset = (Offset - Mask * Scale);
 531       MachineBasicBlock::iterator NII = llvm::next(II);
 532       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, NII, DestReg, DestReg, Offset, TII,
 533                                 *this, dl);
 534     } else {
 535       // Translate r0 = add sp, -imm to
 536       // r0 = -imm (this is then translated into a series of instructons)
 537       // r0 = add r0, sp
 538       emitThumbConstant(MBB, II, DestReg, Offset, TII, *this, dl);
 539
 540       MI.setDesc(TII.get(ARM::tADDhirr));
 541       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(DestReg, false, false, true);
 542       MI.getOperand(i+1).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 543       if (Opcode == ARM::tADDi3) {
 544         MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 545         AddDefaultPred(MIB);
 546       }
 547     }
 548     return 0;
 549   } else {
 550     unsigned ImmIdx = 0;
 551     int InstrOffs = 0;
 552     unsigned NumBits = 0;
 553     unsigned Scale = 1;
 554     switch (AddrMode) {
 555     case ARMII::AddrModeT1_s: {
 556       ImmIdx = i+1;
 557       InstrOffs = MI.getOperand(ImmIdx).getImm();
 558       NumBits = (FrameReg == ARM::SP) ? 8 : 5;
 559       Scale = 4;
 560       break;
 561     }
 562     default:
 563       llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 564       break;
 565     }
 566
 567     Offset += InstrOffs * Scale;
 568     assert((Offset & (Scale-1)) == 0 && "Can't encode this offset!");
 569
 570     // Common case: small offset, fits into instruction.
 571     MachineOperand &ImmOp = MI.getOperand(ImmIdx);
 572     int ImmedOffset = Offset / Scale;
 573     unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 574     if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale) {
 575       // Replace the FrameIndex with sp
 576       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(FrameReg, false);
 577       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 578       return 0;
 579     }
 580
 581     bool isThumSpillRestore = Opcode == ARM::tRestore || Opcode == ARM::tSpill;
 582     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s) {
 583       // Thumb tLDRspi, tSTRspi. These will change to instructions that use
 584       // a different base register.
 585       NumBits = 5;
 586       Mask = (1 << NumBits) - 1;
 587     }
 588     // If this is a thumb spill / restore, we will be using a constpool load to
 589     // materialize the offset.
 590     if (AddrMode == ARMII::AddrModeT1_s && isThumSpillRestore)
 591       ImmOp.ChangeToImmediate(0);
 592     else {
 593       // Otherwise, it didn't fit. Pull in what we can to simplify the immed.
 594       ImmedOffset = ImmedOffset & Mask;
 595       ImmOp.ChangeToImmediate(ImmedOffset);
 596       Offset &= ~(Mask*Scale);
 597     }
 598   }
 599
 600   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
 601   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
 602   // SP+LargeImm.
 603   assert(Offset && "This code isn't needed if offset already handled!");
 604
 605   // Remove predicate first.
 606   int PIdx = MI.findFirstPredOperandIdx();
 607   if (PIdx != -1)
 608     removeOperands(MI, PIdx);
 609
 610   if (Desc.mayLoad()) {
 611     // Use the destination register to materialize sp + offset.
 612     unsigned TmpReg = MI.getOperand(0).getReg();
 613     bool UseRR = false;
 614     if (Opcode == ARM::tRestore) {
 615       if (FrameReg == ARM::SP)
 616         emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, TmpReg, FrameReg,
 617                                  Offset, false, TII, *this, dl);
 618       else {
 619         emitLoadConstPool(MBB, II, dl, TmpReg, 0, Offset);
 620         UseRR = true;
 621       }
 622     } else {
 623       emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, TmpReg, FrameReg, Offset, TII,
 624                                 *this, dl);
 625     }
 626
 627     MI.setDesc(TII.get(ARM::tLDR));
 628     MI.getOperand(i).ChangeToRegister(TmpReg, false, false, true);
 629     if (UseRR)
 630       // Use [reg, reg] addrmode.
 631       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 632     else  // tLDR has an extra register operand.
 633       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 634   } else if (Desc.mayStore()) {
 635       VReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(ARM::tGPRRegisterClass);
 636       assert (Value && "Frame index virtual allocated, but Value arg is NULL!");
 637       *Value = Offset;
 638       bool UseRR = false;
 639
 640       if (Opcode == ARM::tSpill) {
 641         if (FrameReg == ARM::SP)
 642           emitThumbRegPlusImmInReg(MBB, II, VReg, FrameReg,
 643                                    Offset, false, TII, *this, dl);
 644         else {
 645           emitLoadConstPool(MBB, II, dl, VReg, 0, Offset);
 646           UseRR = true;
 647         }
 648       } else
 649         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, II, VReg, FrameReg, Offset, TII,
 650                                   *this, dl);
 651       MI.setDesc(TII.get(ARM::tSTR));
 652       MI.getOperand(i).ChangeToRegister(VReg, false, false, true);
 653       if (UseRR)  // Use [reg, reg] addrmode.
 654         MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(FrameReg, false));
 655       else // tSTR has an extra register operand.
 656         MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(0, false));
 657   } else
 658     assert(false && "Unexpected opcode!");
 659
 660   // Add predicate back if it's needed.
 661   if (MI.getDesc().isPredicable()) {
 662     MachineInstrBuilder MIB(&MI);
 663     AddDefaultPred(MIB);
 664   }
 665   return VReg;
 666 }
 667
 668 void Thumb1RegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 669   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();
 670   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 671   MachineFrameInfo  *MFI = MF.getFrameInfo();
 672   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 673   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 674   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 675   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 676   DebugLoc dl = (MBBI != MBB.end() ?
 677                  MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc::getUnknownLoc());
 678
 679   // Thumb add/sub sp, imm8 instructions implicitly multiply the offset by 4.
 680   NumBytes = (NumBytes + 3) & ~3;
 681   MFI->setStackSize(NumBytes);
 682
 683   // Determine the sizes of each callee-save spill areas and record which frame
 684   // belongs to which callee-save spill areas.
 685   unsigned GPRCS1Size = 0, GPRCS2Size = 0, DPRCSSize = 0;
 686   int FramePtrSpillFI = 0;
 687
 688   if (VARegSaveSize)
 689     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -VARegSaveSize);
 690
 691   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 692     if (NumBytes != 0)
 693       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 694     return;
 695   }
 696
 697   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
 698     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
 699     int FI = CSI[i].getFrameIdx();
 700     switch (Reg) {
 701     case ARM::R4:
 702     case ARM::R5:
 703     case ARM::R6:
 704     case ARM::R7:
 705     case ARM::LR:
 706       if (Reg == FramePtr)
 707         FramePtrSpillFI = FI;
 708       AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 709       GPRCS1Size += 4;
 710       break;
 711     case ARM::R8:
 712     case ARM::R9:
 713     case ARM::R10:
 714     case ARM::R11:
 715       if (Reg == FramePtr)
 716         FramePtrSpillFI = FI;
 717       if (STI.isTargetDarwin()) {
 718         AFI->addGPRCalleeSavedArea2Frame(FI);
 719         GPRCS2Size += 4;
 720       } else {
 721         AFI->addGPRCalleeSavedArea1Frame(FI);
 722         GPRCS1Size += 4;
 723       }
 724       break;
 725     default:
 726       AFI->addDPRCalleeSavedAreaFrame(FI);
 727       DPRCSSize += 8;
 728     }
 729   }
 730
 731   if (MBBI != MBB.end() && MBBI->getOpcode() == ARM::tPUSH) {
 732     ++MBBI;
 733     if (MBBI != MBB.end())
 734       dl = MBBI->getDebugLoc();
 735   }
 736
 737   // Darwin ABI requires FP to point to the stack slot that contains the
 738   // previous FP.
 739   if (STI.isTargetDarwin() || hasFP(MF)) {
 740     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tADDrSPi), FramePtr)
 741       .addFrameIndex(FramePtrSpillFI).addImm(0);
 742   }
 743
 744   // Determine starting offsets of spill areas.
 745   unsigned DPRCSOffset  = NumBytes - (GPRCS1Size + GPRCS2Size + DPRCSSize);
 746   unsigned GPRCS2Offset = DPRCSOffset + DPRCSSize;
 747   unsigned GPRCS1Offset = GPRCS2Offset + GPRCS2Size;
 748   AFI->setFramePtrSpillOffset(MFI->getObjectOffset(FramePtrSpillFI) + NumBytes);
 749   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Offset(GPRCS1Offset);
 750   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Offset(GPRCS2Offset);
 751   AFI->setDPRCalleeSavedAreaOffset(DPRCSOffset);
 752
 753   NumBytes = DPRCSOffset;
 754   if (NumBytes) {
 755     // Insert it after all the callee-save spills.
 756     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, -NumBytes);
 757   }
 758
 759   if (STI.isTargetELF() && hasFP(MF)) {
 760     MFI->setOffsetAdjustment(MFI->getOffsetAdjustment() -
 761                              AFI->getFramePtrSpillOffset());
 762   }
 763
 764   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Size(GPRCS1Size);
 765   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Size(GPRCS2Size);
 766   AFI->setDPRCalleeSavedAreaSize(DPRCSSize);
 767 }
 768
 769 static bool isCalleeSavedRegister(unsigned Reg, const unsigned *CSRegs) {
 770   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i)
 771     if (Reg == CSRegs[i])
 772       return true;
 773   return false;
 774 }
 775
 776 static bool isCSRestore(MachineInstr *MI, const unsigned *CSRegs) {
 777   return (MI->getOpcode() == ARM::tRestore &&
 778           MI->getOperand(1).isFI() &&
 779           isCalleeSavedRegister(MI->getOperand(0).getReg(), CSRegs));
 780 }
 781
 782 void Thumb1RegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 783                                       MachineBasicBlock &MBB) const {
 784   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
 785   assert((MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET ||
 786           MBBI->getOpcode() == ARM::tPOP_RET) &&
 787          "Can only insert epilog into returning blocks");
 788   DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
 789   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 790   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 791   unsigned VARegSaveSize = AFI->getVarArgsRegSaveSize();
 792   int NumBytes = (int)MFI->getStackSize();
 793
 794   if (!AFI->hasStackFrame()) {
 795     if (NumBytes != 0)
 796       emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 797   } else {
 798     // Unwind MBBI to point to first LDR / VLDRD.
 799     const unsigned *CSRegs = getCalleeSavedRegs();
 800     if (MBBI != MBB.begin()) {
 801       do
 802         --MBBI;
 803       while (MBBI != MBB.begin() && isCSRestore(MBBI, CSRegs));
 804       if (!isCSRestore(MBBI, CSRegs))
 805         ++MBBI;
 806     }
 807
 808     // Move SP to start of FP callee save spill area.
 809     NumBytes -= (AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size() +
 810                  AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() +
 811                  AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize());
 812
 813     if (hasFP(MF)) {
 814       NumBytes = AFI->getFramePtrSpillOffset() - NumBytes;
 815       // Reset SP based on frame pointer only if the stack frame extends beyond
 816       // frame pointer stack slot or target is ELF and the function has FP.
 817       if (NumBytes)
 818         emitThumbRegPlusImmediate(MBB, MBBI, ARM::SP, FramePtr, -NumBytes,
 819                                   TII, *this, dl);
 820       else
 821         BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVtgpr2gpr), ARM::SP)
 822           .addReg(FramePtr);
 823     } else {
 824       if (MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET &&
 825           &MBB.front() != MBBI &&
 826           prior(MBBI)->getOpcode() == ARM::tPOP) {
 827         MachineBasicBlock::iterator PMBBI = prior(MBBI);
 828         emitSPUpdate(MBB, PMBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 829       } else
 830         emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, NumBytes);
 831     }
 832   }
 833
 834   if (VARegSaveSize) {
 835     // Epilogue for vararg functions: pop LR to R3 and branch off it.
 836     AddDefaultPred(BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tPOP)))
 837       .addReg(0) // No write back.
 838       .addReg(ARM::R3, RegState::Define);
 839
 840     emitSPUpdate(MBB, MBBI, TII, dl, *this, VARegSaveSize);
 841
 842     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tBX_RET_vararg))
 843       .addReg(ARM::R3, RegState::Kill);
 844     MBB.erase(MBBI);
 845   }
 846 }