lib/Target/SparcV9/InstrSelection/InstrForest.cpp

   1 //===-- InstrForest.cpp - Build instruction forest for inst selection -----===//
   2 //
   3 //  The key goal is to group instructions into a single
   4 //  tree if one or more of them might be potentially combined into a single
   5 //  complex instruction in the target machine.
   6 //  Since this grouping is completely machine-independent, we do it as
   7 //  aggressive as possible to exploit any possible taret instructions.
   8 //  In particular, we group two instructions O and I if:
   9 //      (1) Instruction O computes an operand used by instruction I,
  10 //  and (2) O and I are part of the same basic block,
  11 //  and (3) O has only a single use, viz., I.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/CodeGen/InstrForest.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeForInstruction.h"
  17 #include "llvm/Function.h"
  18 #include "llvm/iTerminators.h"
  19 #include "llvm/iMemory.h"
  20 #include "llvm/Constant.h"
  21 #include "llvm/Type.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  23 #include "Support/STLExtras.h"
  24 using std::cerr;
  25 using std::vector;
  26
  27 //------------------------------------------------------------------------
  28 // class InstrTreeNode
  29 //------------------------------------------------------------------------
  30
  31 void
  32 InstrTreeNode::dump(int dumpChildren, int indent) const
  33 {
  34   dumpNode(indent);
  35
  36   if (dumpChildren)
  37     {
  38       if (LeftChild)
  39         LeftChild->dump(dumpChildren, indent+1);
  40       if (RightChild)
  41         RightChild->dump(dumpChildren, indent+1);
  42     }
  43 }
  44
  45
  46 InstructionNode::InstructionNode(Instruction* I)
  47   : InstrTreeNode(NTInstructionNode, I),
  48     codeIsFoldedIntoParent(false)
  49 {
  50   opLabel = I->getOpcode();
  51
  52   // Distinguish special cases of some instructions such as Ret and Br
  53   //
  54   if (opLabel == Instruction::Ret && cast<ReturnInst>(I)->getReturnValue())
  55     {
  56       opLabel = RetValueOp;                      // ret(value) operation
  57     }
  58   else if (opLabel ==Instruction::Br && !cast<BranchInst>(I)->isUnconditional())
  59     {
  60       opLabel = BrCondOp;               // br(cond) operation
  61     }
  62   else if (opLabel >= Instruction::SetEQ && opLabel <= Instruction::SetGT)
  63     {
  64       opLabel = SetCCOp;                // common label for all SetCC ops
  65     }
  66   else if (opLabel == Instruction::Alloca && I->getNumOperands() > 0)
  67     {
  68       opLabel = AllocaN;                 // Alloca(ptr, N) operation
  69     }
  70   else if (opLabel == Instruction::GetElementPtr &&
  71            cast<GetElementPtrInst>(I)->hasIndices())
  72     {
  73       opLabel = opLabel + 100;           // getElem with index vector
  74     }
  75   else if (opLabel == Instruction::Xor &&
  76            BinaryOperator::isNot(I))
  77     {
  78       opLabel = (I->getType() == Type::BoolTy)?  NotOp  // boolean Not operator
  79                                               : BNotOp; // bitwise Not operator
  80     }
  81   else if (opLabel == Instruction::And ||
  82            opLabel == Instruction::Or ||
  83            opLabel == Instruction::Xor)
  84     {
  85       // Distinguish bitwise operators from logical operators!
  86       if (I->getType() != Type::BoolTy)
  87         opLabel = opLabel + 100;         // bitwise operator
  88     }
  89   else if (opLabel == Instruction::Cast)
  90     {
  91       const Type *ITy = I->getType();
  92       switch(ITy->getPrimitiveID())
  93         {
  94         case Type::BoolTyID:    opLabel = ToBoolTy;    break;
  95         case Type::UByteTyID:   opLabel = ToUByteTy;   break;
  96         case Type::SByteTyID:   opLabel = ToSByteTy;   break;
  97         case Type::UShortTyID:  opLabel = ToUShortTy;  break;
  98         case Type::ShortTyID:   opLabel = ToShortTy;   break;
  99         case Type::UIntTyID:    opLabel = ToUIntTy;    break;
 100         case Type::IntTyID:     opLabel = ToIntTy;     break;
 101         case Type::ULongTyID:   opLabel = ToULongTy;   break;
 102         case Type::LongTyID:    opLabel = ToLongTy;    break;
 103         case Type::FloatTyID:   opLabel = ToFloatTy;   break;
 104         case Type::DoubleTyID:  opLabel = ToDoubleTy;  break;
 105         case Type::ArrayTyID:   opLabel = ToArrayTy;   break;
 106         case Type::PointerTyID: opLabel = ToPointerTy; break;
 107         default:
 108           // Just use `Cast' opcode otherwise. It's probably ignored.
 109           break;
 110         }
 111     }
 112 }
 113
 114
 115 void
 116 InstructionNode::dumpNode(int indent) const
 117 {
 118   for (int i=0; i < indent; i++)
 119     cerr << "    ";
 120   cerr << getInstruction()->getOpcodeName()
 121        << " [label " << getOpLabel() << "]" << "\n";
 122 }
 123
 124
 125 void
 126 VRegListNode::dumpNode(int indent) const
 127 {
 128   for (int i=0; i < indent; i++)
 129     cerr << "    ";
 130
 131   cerr << "List" << "\n";
 132 }
 133
 134
 135 void
 136 VRegNode::dumpNode(int indent) const
 137 {
 138   for (int i=0; i < indent; i++)
 139     cerr << "    ";
 140
 141   cerr << "VReg " << getValue() << "\t(type "
 142        << (int) getValue()->getValueType() << ")" << "\n";
 143 }
 144
 145 void
 146 ConstantNode::dumpNode(int indent) const
 147 {
 148   for (int i=0; i < indent; i++)
 149     cerr << "    ";
 150
 151   cerr << "Constant " << getValue() << "\t(type "
 152        << (int) getValue()->getValueType() << ")" << "\n";
 153 }
 154
 155 void
 156 LabelNode::dumpNode(int indent) const
 157 {
 158   for (int i=0; i < indent; i++)
 159     cerr << "    ";
 160
 161   cerr << "Label " << getValue() << "\n";
 162 }
 163
 164 //------------------------------------------------------------------------
 165 // class InstrForest
 166 //
 167 // A forest of instruction trees, usually for a single method.
 168 //------------------------------------------------------------------------
 169
 170 InstrForest::InstrForest(Function *F)
 171 {
 172   for (Function::iterator BB = F->begin(), FE = F->end(); BB != FE; ++BB) {
 173     for(BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
 174       buildTreeForInstruction(I);
 175   }
 176 }
 177
 178 InstrForest::~InstrForest()
 179 {
 180   for_each(treeRoots.begin(), treeRoots.end(), deleter<InstructionNode>);
 181 }
 182
 183 void
 184 InstrForest::dump() const
 185 {
 186   for (const_root_iterator I = roots_begin(); I != roots_end(); ++I)
 187     (*I)->dump(/*dumpChildren*/ 1, /*indent*/ 0);
 188 }
 189
 190 inline void
 191 InstrForest::eraseRoot(InstructionNode* node)
 192 {
 193   for (RootSet::reverse_iterator RI=treeRoots.rbegin(), RE=treeRoots.rend();
 194        RI != RE; ++RI)
 195     if (*RI == node)
 196       treeRoots.erase(RI.base()-1);
 197 }
 198
 199 inline void
 200 InstrForest::noteTreeNodeForInstr(Instruction *instr,
 201                                   InstructionNode *treeNode)
 202 {
 203   assert(treeNode->getNodeType() == InstrTreeNode::NTInstructionNode);
 204   (*this)[instr] = treeNode;
 205   treeRoots.push_back(treeNode);        // mark node as root of a new tree
 206 }
 207
 208
 209 inline void
 210 InstrForest::setLeftChild(InstrTreeNode *parent, InstrTreeNode *child)
 211 {
 212   parent->LeftChild = child;
 213   child->Parent = parent;
 214   if (child->getNodeType() == InstrTreeNode::NTInstructionNode)
 215     eraseRoot((InstructionNode*) child); // no longer a tree root
 216 }
 217
 218 inline void
 219 InstrForest::setRightChild(InstrTreeNode *parent, InstrTreeNode *child)
 220 {
 221   parent->RightChild = child;
 222   child->Parent = parent;
 223   if (child->getNodeType() == InstrTreeNode::NTInstructionNode)
 224     eraseRoot((InstructionNode*) child); // no longer a tree root
 225 }
 226
 227
 228 InstructionNode*
 229 InstrForest::buildTreeForInstruction(Instruction *instr)
 230 {
 231   InstructionNode *treeNode = getTreeNodeForInstr(instr);
 232   if (treeNode)
 233     {
 234       // treeNode has already been constructed for this instruction
 235       assert(treeNode->getInstruction() == instr);
 236       return treeNode;
 237     }
 238
 239   // Otherwise, create a new tree node for this instruction.
 240   //
 241   treeNode = new InstructionNode(instr);
 242   noteTreeNodeForInstr(instr, treeNode);
 243
 244   if (instr->getOpcode() == Instruction::Call)
 245     { // Operands of call instruction
 246       return treeNode;
 247     }
 248
 249   // If the instruction has more than 2 instruction operands,
 250   // then we need to create artificial list nodes to hold them.
 251   // (Note that we only count operands that get tree nodes, and not
 252   // others such as branch labels for a branch or switch instruction.)
 253   //
 254   // To do this efficiently, we'll walk all operands, build treeNodes
 255   // for all appropriate operands and save them in an array.  We then
 256   // insert children at the end, creating list nodes where needed.
 257   // As a performance optimization, allocate a child array only
 258   // if a fixed array is too small.
 259   //
 260   int numChildren = 0;
 261   InstrTreeNode **childArray =
 262     (InstrTreeNode **)alloca(instr->getNumOperands()*sizeof(InstrTreeNode *));
 263
 264   //
 265   // Walk the operands of the instruction
 266   //
 267   for (Instruction::op_iterator O = instr->op_begin(); O!=instr->op_end(); ++O)
 268     {
 269       Value* operand = *O;
 270
 271       // Check if the operand is a data value, not an branch label, type,
 272       // method or module.  If the operand is an address type (i.e., label
 273       // or method) that is used in an non-branching operation, e.g., `add'.
 274       // that should be considered a data value.
 275
 276       // Check latter condition here just to simplify the next IF.
 277       bool includeAddressOperand =
 278         (isa<BasicBlock>(operand) || isa<Function>(operand))
 279         && !instr->isTerminator();
 280
 281       if (includeAddressOperand || isa<Instruction>(operand) ||
 282           isa<Constant>(operand) || isa<Argument>(operand) ||
 283           isa<GlobalVariable>(operand))
 284         {
 285           // This operand is a data value
 286
 287           // An instruction that computes the incoming value is added as a
 288           // child of the current instruction if:
 289           //   the value has only a single use
 290           //   AND both instructions are in the same basic block.
 291           //   AND the current instruction is not a PHI (because the incoming
 292           //            value is conceptually in a predecessor block,
 293           //            even though it may be in the same static block)
 294           //
 295           // (Note that if the value has only a single use (viz., `instr'),
 296           //  the def of the value can be safely moved just before instr
 297           //  and therefore it is safe to combine these two instructions.)
 298           //
 299           // In all other cases, the virtual register holding the value
 300           // is used directly, i.e., made a child of the instruction node.
 301           //
 302           InstrTreeNode* opTreeNode;
 303           if (isa<Instruction>(operand) && operand->use_size() == 1 &&
 304               cast<Instruction>(operand)->getParent() == instr->getParent() &&
 305               instr->getOpcode() != Instruction::PHINode &&
 306               instr->getOpcode() != Instruction::Call)
 307             {
 308               // Recursively create a treeNode for it.
 309               opTreeNode = buildTreeForInstruction((Instruction*)operand);
 310             }
 311           else if (Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(operand))
 312             {
 313               // Create a leaf node for a constant
 314               opTreeNode = new ConstantNode(CPV);
 315             }
 316           else
 317             {
 318               // Create a leaf node for the virtual register
 319               opTreeNode = new VRegNode(operand);
 320             }
 321
 322           childArray[numChildren++] = opTreeNode;
 323         }
 324     }
 325
 326   //--------------------------------------------------------------------
 327   // Add any selected operands as children in the tree.
 328   // Certain instructions can have more than 2 in some instances (viz.,
 329   // a CALL or a memory access -- LOAD, STORE, and GetElemPtr -- to an
 330   // array or struct). Make the operands of every such instruction into
 331   // a right-leaning binary tree with the operand nodes at the leaves
 332   // and VRegList nodes as internal nodes.
 333   //--------------------------------------------------------------------
 334
 335   InstrTreeNode *parent = treeNode;
 336
 337   if (numChildren > 2)
 338     {
 339       unsigned instrOpcode = treeNode->getInstruction()->getOpcode();
 340       assert(instrOpcode == Instruction::PHINode ||
 341              instrOpcode == Instruction::Call ||
 342              instrOpcode == Instruction::Load ||
 343              instrOpcode == Instruction::Store ||
 344              instrOpcode == Instruction::GetElementPtr);
 345     }
 346
 347   // Insert the first child as a direct child
 348   if (numChildren >= 1)
 349     setLeftChild(parent, childArray[0]);
 350
 351   int n;
 352
 353   // Create a list node for children 2 .. N-1, if any
 354   for (n = numChildren-1; n >= 2; n--)
 355     {
 356       // We have more than two children
 357       InstrTreeNode *listNode = new VRegListNode();
 358       setRightChild(parent, listNode);
 359       setLeftChild(listNode, childArray[numChildren - n]);
 360       parent = listNode;
 361     }
 362
 363   // Now insert the last remaining child (if any).
 364   if (numChildren >= 2)
 365     {
 366       assert(n == 1);
 367       setRightChild(parent, childArray[numChildren - 1]);
 368     }
 369
 370   return treeNode;
 371 }