lib/Target/X86/FloatingPoint.cpp

   1 //===-- FloatingPoint.cpp - Floating point Reg -> Stack converter ---------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the pass which converts floating point instructions from
  11 // virtual registers into register stack instructions.  This pass uses live
  12 // variable information to indicate where the FPn registers are used and their
  13 // lifetimes.
  14 //
  15 // This pass is hampered by the lack of decent CFG manipulation routines for
  16 // machine code.  In particular, this wants to be able to split critical edges
  17 // as necessary, traverse the machine basic block CFG in depth-first order, and
  18 // allow there to be multiple machine basic blocks for each LLVM basicblock
  19 // (needed for critical edge splitting).
  20 //
  21 // In particular, this pass currently barfs on critical edges.  Because of this,
  22 // it requires the instruction selector to insert FP_REG_KILL instructions on
  23 // the exits of any basic block that has critical edges going from it, or which
  24 // branch to a critical basic block.
  25 //
  26 // FIXME: this is not implemented yet.  The stackifier pass only works on local
  27 // basic blocks.
  28 //
  29 //===----------------------------------------------------------------------===//
  30
  31 #define DEBUG_TYPE "fp"
  32 #include "X86.h"
  33 #include "X86InstrInfo.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  35 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  36 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  37 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  40 #include "llvm/Function.h"     // FIXME: remove when using MBB CFG!
  41 #include "llvm/Support/CFG.h"  // FIXME: remove when using MBB CFG!
  42 #include "Support/Debug.h"
  43 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
  44 #include "Support/Statistic.h"
  45 #include "Support/STLExtras.h"
  46 #include <algorithm>
  47 #include <set>
  48 using namespace llvm;
  49
  50 namespace {
  51   Statistic<> NumFXCH("x86-codegen", "Number of fxch instructions inserted");
  52   Statistic<> NumFP  ("x86-codegen", "Number of floating point instructions");
  53
  54   struct FPS : public MachineFunctionPass {
  55     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  56
  57     virtual const char *getPassName() const { return "X86 FP Stackifier"; }
  58
  59     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  60       AU.addRequired<LiveVariables>();
  61       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  62     }
  63   private:
  64     LiveVariables     *LV;    // Live variable info for current function...
  65     MachineBasicBlock *MBB;   // Current basic block
  66     unsigned Stack[8];        // FP<n> Registers in each stack slot...
  67     unsigned RegMap[8];       // Track which stack slot contains each register
  68     unsigned StackTop;        // The current top of the FP stack.
  69
  70     void dumpStack() const {
  71       std::cerr << "Stack contents:";
  72       for (unsigned i = 0; i != StackTop; ++i) {
  73         std::cerr << " FP" << Stack[i];
  74         assert(RegMap[Stack[i]] == i && "Stack[] doesn't match RegMap[]!");
  75       }
  76       std::cerr << "\n";
  77     }
  78   private:
  79     // getSlot - Return the stack slot number a particular register number is
  80     // in...
  81     unsigned getSlot(unsigned RegNo) const {
  82       assert(RegNo < 8 && "Regno out of range!");
  83       return RegMap[RegNo];
  84     }
  85
  86     // getStackEntry - Return the X86::FP<n> register in register ST(i)
  87     unsigned getStackEntry(unsigned STi) const {
  88       assert(STi < StackTop && "Access past stack top!");
  89       return Stack[StackTop-1-STi];
  90     }
  91
  92     // getSTReg - Return the X86::ST(i) register which contains the specified
  93     // FP<RegNo> register
  94     unsigned getSTReg(unsigned RegNo) const {
  95       return StackTop - 1 - getSlot(RegNo) + llvm::X86::ST0;
  96     }
  97
  98     // pushReg - Push the specified FP<n> register onto the stack
  99     void pushReg(unsigned Reg) {
 100       assert(Reg < 8 && "Register number out of range!");
 101       assert(StackTop < 8 && "Stack overflow!");
 102       Stack[StackTop] = Reg;
 103       RegMap[Reg] = StackTop++;
 104     }
 105
 106     bool isAtTop(unsigned RegNo) const { return getSlot(RegNo) == StackTop-1; }
 107     void moveToTop(unsigned RegNo, MachineBasicBlock::iterator &I) {
 108       if (!isAtTop(RegNo)) {
 109         unsigned Slot = getSlot(RegNo);
 110         unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
 111         unsigned RegOnTop = getStackEntry(0);
 112
 113         // Swap the slots the regs are in
 114         std::swap(RegMap[RegNo], RegMap[RegOnTop]);
 115
 116         // Swap stack slot contents
 117         assert(RegMap[RegOnTop] < StackTop);
 118         std::swap(Stack[RegMap[RegOnTop]], Stack[StackTop-1]);
 119
 120         // Emit an fxch to update the runtime processors version of the state
 121         BuildMI(*MBB, I, X86::FXCH, 1).addReg(STReg);
 122         NumFXCH++;
 123       }
 124     }
 125
 126     void duplicateToTop(unsigned RegNo, unsigned AsReg, MachineInstr *I) {
 127       unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
 128       pushReg(AsReg);   // New register on top of stack
 129
 130       BuildMI(*MBB, I, X86::FLDrr, 1).addReg(STReg);
 131     }
 132
 133     // popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack
 134     // after the specified instruction.
 135     void popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I);
 136
 137     // freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack,
 138     // so that it is no longer in a register.  If the register is currently at
 139     // the top of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we
 140     // store the current top-of-stack into the specified slot, then pop the top
 141     // of stack.
 142     void freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned Reg);
 143
 144     bool processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
 145
 146     void handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 147     void handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 148     void handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I);
 149     void handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 150     void handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 151     void handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 152   };
 153 }
 154
 155 FunctionPass *llvm::createX86FloatingPointStackifierPass() { return new FPS(); }
 156
 157 /// runOnMachineFunction - Loop over all of the basic blocks, transforming FP
 158 /// register references into FP stack references.
 159 ///
 160 bool FPS::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 161   LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
 162   StackTop = 0;
 163
 164   // Figure out the mapping of MBB's to BB's.
 165   //
 166   // FIXME: Eventually we should be able to traverse the MBB CFG directly, and
 167   // we will need to extend this when one llvm basic block can codegen to
 168   // multiple MBBs.
 169   //
 170   // FIXME again: Just use the mapping established by LiveVariables!
 171   //
 172   std::map<const BasicBlock*, MachineBasicBlock *> MBBMap;
 173   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
 174     MBBMap[I->getBasicBlock()] = I;
 175
 176   // Process the function in depth first order so that we process at least one
 177   // of the predecessors for every reachable block in the function.
 178   std::set<const BasicBlock*> Processed;
 179   const BasicBlock *Entry = MF.getFunction()->begin();
 180
 181   bool Changed = false;
 182   for (df_ext_iterator<const BasicBlock*, std::set<const BasicBlock*> >
 183          I = df_ext_begin(Entry, Processed), E = df_ext_end(Entry, Processed);
 184        I != E; ++I)
 185     Changed |= processBasicBlock(MF, *MBBMap[*I]);
 186
 187   assert(MBBMap.size() == Processed.size() &&
 188          "Doesn't handle unreachable code yet!");
 189
 190   return Changed;
 191 }
 192
 193 /// processBasicBlock - Loop over all of the instructions in the basic block,
 194 /// transforming FP instructions into their stack form.
 195 ///
 196 bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
 197   const TargetInstrInfo &TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
 198   bool Changed = false;
 199   MBB = &BB;
 200
 201   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB.begin(); I != BB.end(); ++I) {
 202     MachineInstr *MI = I;
 203     unsigned Flags = TII.get(MI->getOpcode()).TSFlags;
 204     if ((Flags & X86II::FPTypeMask) == X86II::NotFP)
 205       continue;  // Efficiently ignore non-fp insts!
 206
 207     MachineInstr *PrevMI = 0;
 208     if (I != BB.begin())
 209         PrevMI = prior(I);
 210
 211     ++NumFP;  // Keep track of # of pseudo instrs
 212     DEBUG(std::cerr << "\nFPInst:\t";
 213           MI->print(std::cerr, MF.getTarget()));
 214
 215     // Get dead variables list now because the MI pointer may be deleted as part
 216     // of processing!
 217     LiveVariables::killed_iterator IB = LV->dead_begin(MI);
 218     LiveVariables::killed_iterator IE = LV->dead_end(MI);
 219
 220     DEBUG(const MRegisterInfo *MRI = MF.getTarget().getRegisterInfo();
 221           LiveVariables::killed_iterator I = LV->killed_begin(MI);
 222           LiveVariables::killed_iterator E = LV->killed_end(MI);
 223           if (I != E) {
 224             std::cerr << "Killed Operands:";
 225             for (; I != E; ++I)
 226               std::cerr << " %" << MRI->getName(I->second);
 227             std::cerr << "\n";
 228           });
 229
 230     switch (Flags & X86II::FPTypeMask) {
 231     case X86II::ZeroArgFP:  handleZeroArgFP(I); break;
 232     case X86II::OneArgFP:   handleOneArgFP(I);  break;  // fstp ST(0)
 233     case X86II::OneArgFPRW: handleOneArgFPRW(I); break; // ST(0) = fsqrt(ST(0))
 234     case X86II::TwoArgFP:   handleTwoArgFP(I);  break;
 235     case X86II::CondMovFP:  handleCondMovFP(I); break;
 236     case X86II::SpecialFP:  handleSpecialFP(I); break;
 237     default: assert(0 && "Unknown FP Type!");
 238     }
 239
 240     // Check to see if any of the values defined by this instruction are dead
 241     // after definition.  If so, pop them.
 242     for (; IB != IE; ++IB) {
 243       unsigned Reg = IB->second;
 244       if (Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6) {
 245         DEBUG(std::cerr << "Register FP#" << Reg-X86::FP0 << " is dead!\n");
 246         ++I;                         // Insert fxch AFTER the instruction
 247         moveToTop(Reg-X86::FP0, I);  // Insert fxch if necessary
 248         --I;                         // Move to fxch or old instruction
 249         popStackAfter(I);            // Pop the top of the stack, killing value
 250       }
 251     }
 252
 253     // Print out all of the instructions expanded to if -debug
 254     DEBUG(
 255       MachineBasicBlock::iterator PrevI(PrevMI);
 256       if (I == PrevI) {
 257         std::cerr << "Just deleted pseudo instruction\n";
 258       } else {
 259         MachineBasicBlock::iterator Start = I;
 260         // Rewind to first instruction newly inserted.
 261         while (Start != BB.begin() && prior(Start) != PrevI) --Start;
 262         std::cerr << "Inserted instructions:\n\t";
 263         Start->print(std::cerr, MF.getTarget());
 264         while (++Start != next(I));
 265       }
 266       dumpStack();
 267     );
 268
 269     Changed = true;
 270   }
 271
 272   assert(StackTop == 0 && "Stack not empty at end of basic block?");
 273   return Changed;
 274 }
 275
 276 //===----------------------------------------------------------------------===//
 277 // Efficient Lookup Table Support
 278 //===----------------------------------------------------------------------===//
 279
 280 namespace {
 281   struct TableEntry {
 282     unsigned from;
 283     unsigned to;
 284     bool operator<(const TableEntry &TE) const { return from < TE.from; }
 285     bool operator<(unsigned V) const { return from < V; }
 286   };
 287 }
 288
 289 static bool TableIsSorted(const TableEntry *Table, unsigned NumEntries) {
 290   for (unsigned i = 0; i != NumEntries-1; ++i)
 291     if (!(Table[i] < Table[i+1])) return false;
 292   return true;
 293 }
 294
 295 static int Lookup(const TableEntry *Table, unsigned N, unsigned Opcode) {
 296   const TableEntry *I = std::lower_bound(Table, Table+N, Opcode);
 297   if (I != Table+N && I->from == Opcode)
 298     return I->to;
 299   return -1;
 300 }
 301
 302 #define ARRAY_SIZE(TABLE)  \
 303    (sizeof(TABLE)/sizeof(TABLE[0]))
 304
 305 #ifdef NDEBUG
 306 #define ASSERT_SORTED(TABLE)
 307 #else
 308 #define ASSERT_SORTED(TABLE)                                              \
 309   { static bool TABLE##Checked = false;                                   \
 310     if (!TABLE##Checked)                                                  \
 311        assert(TableIsSorted(TABLE, ARRAY_SIZE(TABLE)) &&                  \
 312               "All lookup tables must be sorted for efficient access!");  \
 313   }
 314 #endif
 315
 316
 317 //===----------------------------------------------------------------------===//
 318 // Helper Methods
 319 //===----------------------------------------------------------------------===//
 320
 321 // PopTable - Sorted map of instructions to their popping version.  The first
 322 // element is an instruction, the second is the version which pops.
 323 //
 324 static const TableEntry PopTable[] = {
 325   { X86::FADDrST0 , X86::FADDPrST0  },
 326
 327   { X86::FDIVRrST0, X86::FDIVRPrST0 },
 328   { X86::FDIVrST0 , X86::FDIVPrST0  },
 329
 330   { X86::FIST16m  , X86::FISTP16m   },
 331   { X86::FIST32m  , X86::FISTP32m   },
 332
 333   { X86::FMULrST0 , X86::FMULPrST0  },
 334
 335   { X86::FST32m   , X86::FSTP32m    },
 336   { X86::FST64m   , X86::FSTP64m    },
 337   { X86::FSTrr    , X86::FSTPrr     },
 338
 339   { X86::FSUBRrST0, X86::FSUBRPrST0 },
 340   { X86::FSUBrST0 , X86::FSUBPrST0  },
 341
 342   { X86::FUCOMPr  , X86::FUCOMPPr   },
 343   { X86::FUCOMr   , X86::FUCOMPr    },
 344 };
 345
 346 /// popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack after
 347 /// the specified instruction.  This attempts to be sneaky and combine the pop
 348 /// into the instruction itself if possible.  The iterator is left pointing to
 349 /// the last instruction, be it a new pop instruction inserted, or the old
 350 /// instruction if it was modified in place.
 351 ///
 352 void FPS::popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 353   ASSERT_SORTED(PopTable);
 354   assert(StackTop > 0 && "Cannot pop empty stack!");
 355   RegMap[Stack[--StackTop]] = ~0;     // Update state
 356
 357   // Check to see if there is a popping version of this instruction...
 358   int Opcode = Lookup(PopTable, ARRAY_SIZE(PopTable), I->getOpcode());
 359   if (Opcode != -1) {
 360     I->setOpcode(Opcode);
 361     if (Opcode == X86::FUCOMPPr)
 362       I->RemoveOperand(0);
 363
 364   } else {    // Insert an explicit pop
 365     I = BuildMI(*MBB, ++I, X86::FSTPrr, 1).addReg(X86::ST0);
 366   }
 367 }
 368
 369 /// freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack, so
 370 /// that it is no longer in a register.  If the register is currently at the top
 371 /// of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we store the
 372 /// current top-of-stack into the specified slot, then pop the top of stack.
 373 void FPS::freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned FPRegNo) {
 374   if (getStackEntry(0) == FPRegNo) {  // already at the top of stack? easy.
 375     popStackAfter(I);
 376     return;
 377   }
 378
 379   // Otherwise, store the top of stack into the dead slot, killing the operand
 380   // without having to add in an explicit xchg then pop.
 381   //
 382   unsigned STReg    = getSTReg(FPRegNo);
 383   unsigned OldSlot  = getSlot(FPRegNo);
 384   unsigned TopReg   = Stack[StackTop-1];
 385   Stack[OldSlot]    = TopReg;
 386   RegMap[TopReg]    = OldSlot;
 387   RegMap[FPRegNo]   = ~0;
 388   Stack[--StackTop] = ~0;
 389   I = BuildMI(*MBB, ++I, X86::FSTPrr, 1).addReg(STReg);
 390 }
 391
 392
 393 static unsigned getFPReg(const MachineOperand &MO) {
 394   assert(MO.isRegister() && "Expected an FP register!");
 395   unsigned Reg = MO.getReg();
 396   assert(Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6 && "Expected FP register!");
 397   return Reg - X86::FP0;
 398 }
 399
 400
 401 //===----------------------------------------------------------------------===//
 402 // Instruction transformation implementation
 403 //===----------------------------------------------------------------------===//
 404
 405 /// handleZeroArgFP - ST(0) = fld0    ST(0) = flds <mem>
 406 ///
 407 void FPS::handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 408   MachineInstr *MI = I;
 409   unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
 410   MI->RemoveOperand(0);   // Remove the explicit ST(0) operand
 411
 412   // Result gets pushed on the stack...
 413   pushReg(DestReg);
 414 }
 415
 416 /// handleOneArgFP - fst <mem>, ST(0)
 417 ///
 418 void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 419   MachineInstr *MI = I;
 420   assert((MI->getNumOperands() == 5 || MI->getNumOperands() == 1) &&
 421          "Can only handle fst* & ftst instructions!");
 422
 423   // Is this the last use of the source register?
 424   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(MI->getNumOperands()-1));
 425   bool KillsSrc = false;
 426   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 427          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 428     KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+Reg;
 429
 430   // FSTP80r and FISTP64r are strange because there are no non-popping versions.
 431   // If we have one _and_ we don't want to pop the operand, duplicate the value
 432   // on the stack instead of moving it.  This ensure that popping the value is
 433   // always ok.
 434   //
 435   if ((MI->getOpcode() == X86::FSTP80m ||
 436        MI->getOpcode() == X86::FISTP64m) && !KillsSrc) {
 437     duplicateToTop(Reg, 7 /*temp register*/, I);
 438   } else {
 439     moveToTop(Reg, I);            // Move to the top of the stack...
 440   }
 441   MI->RemoveOperand(MI->getNumOperands()-1);    // Remove explicit ST(0) operand
 442
 443   if (MI->getOpcode() == X86::FSTP80m || MI->getOpcode() == X86::FISTP64m) {
 444     assert(StackTop > 0 && "Stack empty??");
 445     --StackTop;
 446   } else if (KillsSrc) { // Last use of operand?
 447     popStackAfter(I);
 448   }
 449 }
 450
 451
 452 /// handleOneArgFPRW: Handle instructions that read from the top of stack and
 453 /// replace the value with a newly computed value.  These instructions may have
 454 /// non-fp operands after their FP operands.
 455 ///
 456 ///  Examples:
 457 ///     R1 = fchs R2
 458 ///     R1 = fadd R2, [mem]
 459 ///
 460 void FPS::handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 461   MachineInstr *MI = I;
 462   assert(MI->getNumOperands() >= 2 && "FPRW instructions must have 2 ops!!");
 463
 464   // Is this the last use of the source register?
 465   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(1));
 466   bool KillsSrc = false;
 467   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 468          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 469     KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+Reg;
 470
 471   if (KillsSrc) {
 472     // If this is the last use of the source register, just make sure it's on
 473     // the top of the stack.
 474     moveToTop(Reg, I);
 475     assert(StackTop > 0 && "Stack cannot be empty!");
 476     --StackTop;
 477     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
 478   } else {
 479     // If this is not the last use of the source register, _copy_ it to the top
 480     // of the stack.
 481     duplicateToTop(Reg, getFPReg(MI->getOperand(0)), I);
 482   }
 483
 484   MI->RemoveOperand(1);   // Drop the source operand.
 485   MI->RemoveOperand(0);   // Drop the destination operand.
 486 }
 487
 488
 489 //===----------------------------------------------------------------------===//
 490 // Define tables of various ways to map pseudo instructions
 491 //
 492
 493 // ForwardST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(0) op ST(i)
 494 static const TableEntry ForwardST0Table[] = {
 495   { X86::FpADD,  X86::FADDST0r  },
 496   { X86::FpDIV,  X86::FDIVST0r  },
 497   { X86::FpMUL,  X86::FMULST0r  },
 498   { X86::FpSUB,  X86::FSUBST0r  },
 499   { X86::FpUCOM, X86::FUCOMr    },
 500 };
 501
 502 // ReverseST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(i) op ST(0)
 503 static const TableEntry ReverseST0Table[] = {
 504   { X86::FpADD,  X86::FADDST0r  },   // commutative
 505   { X86::FpDIV,  X86::FDIVRST0r },
 506   { X86::FpMUL,  X86::FMULST0r  },   // commutative
 507   { X86::FpSUB,  X86::FSUBRST0r },
 508   { X86::FpUCOM, ~0             },
 509 };
 510
 511 // ForwardSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(0) op ST(i)
 512 static const TableEntry ForwardSTiTable[] = {
 513   { X86::FpADD,  X86::FADDrST0  },   // commutative
 514   { X86::FpDIV,  X86::FDIVRrST0 },
 515   { X86::FpMUL,  X86::FMULrST0  },   // commutative
 516   { X86::FpSUB,  X86::FSUBRrST0 },
 517   { X86::FpUCOM, X86::FUCOMr    },
 518 };
 519
 520 // ReverseSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(i) op ST(0)
 521 static const TableEntry ReverseSTiTable[] = {
 522   { X86::FpADD,  X86::FADDrST0 },
 523   { X86::FpDIV,  X86::FDIVrST0 },
 524   { X86::FpMUL,  X86::FMULrST0 },
 525   { X86::FpSUB,  X86::FSUBrST0 },
 526   { X86::FpUCOM, ~0            },
 527 };
 528
 529
 530 /// handleTwoArgFP - Handle instructions like FADD and friends which are virtual
 531 /// instructions which need to be simplified and possibly transformed.
 532 ///
 533 /// Result: ST(0) = fsub  ST(0), ST(i)
 534 ///         ST(i) = fsub  ST(0), ST(i)
 535 ///         ST(0) = fsubr ST(0), ST(i)
 536 ///         ST(i) = fsubr ST(0), ST(i)
 537 ///
 538 /// In addition to three address instructions, this also handles the FpUCOM
 539 /// instruction which only has two operands, but no destination.  This
 540 /// instruction is also annoying because there is no "reverse" form of it
 541 /// available.
 542 ///
 543 void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 544   ASSERT_SORTED(ForwardST0Table); ASSERT_SORTED(ReverseST0Table);
 545   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
 546   MachineInstr *MI = I;
 547
 548   unsigned NumOperands = MI->getNumOperands();
 549   assert(NumOperands == 3 ||
 550          (NumOperands == 2 && MI->getOpcode() == X86::FpUCOM) &&
 551          "Illegal TwoArgFP instruction!");
 552   unsigned Dest = getFPReg(MI->getOperand(0));
 553   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
 554   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
 555   bool KillsOp0 = false, KillsOp1 = false;
 556
 557   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 558          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI) {
 559     KillsOp0 |= (KI->second == X86::FP0+Op0);
 560     KillsOp1 |= (KI->second == X86::FP0+Op1);
 561   }
 562
 563   // If this is an FpUCOM instruction, we must make sure the first operand is on
 564   // the top of stack, the other one can be anywhere...
 565   if (MI->getOpcode() == X86::FpUCOM)
 566     moveToTop(Op0, I);
 567
 568   unsigned TOS = getStackEntry(0);
 569
 570   // One of our operands must be on the top of the stack.  If neither is yet, we
 571   // need to move one.
 572   if (Op0 != TOS && Op1 != TOS) {   // No operand at TOS?
 573     // We can choose to move either operand to the top of the stack.  If one of
 574     // the operands is killed by this instruction, we want that one so that we
 575     // can update right on top of the old version.
 576     if (KillsOp0) {
 577       moveToTop(Op0, I);         // Move dead operand to TOS.
 578       TOS = Op0;
 579     } else if (KillsOp1) {
 580       moveToTop(Op1, I);
 581       TOS = Op1;
 582     } else {
 583       // All of the operands are live after this instruction executes, so we
 584       // cannot update on top of any operand.  Because of this, we must
 585       // duplicate one of the stack elements to the top.  It doesn't matter
 586       // which one we pick.
 587       //
 588       duplicateToTop(Op0, Dest, I);
 589       Op0 = TOS = Dest;
 590       KillsOp0 = true;
 591     }
 592   } else if (!KillsOp0 && !KillsOp1 && MI->getOpcode() != X86::FpUCOM) {
 593     // If we DO have one of our operands at the top of the stack, but we don't
 594     // have a dead operand, we must duplicate one of the operands to a new slot
 595     // on the stack.
 596     duplicateToTop(Op0, Dest, I);
 597     Op0 = TOS = Dest;
 598     KillsOp0 = true;
 599   }
 600
 601   // Now we know that one of our operands is on the top of the stack, and at
 602   // least one of our operands is killed by this instruction.
 603   assert((TOS == Op0 || TOS == Op1) &&
 604          (KillsOp0 || KillsOp1 || MI->getOpcode() == X86::FpUCOM) &&
 605          "Stack conditions not set up right!");
 606
 607   // We decide which form to use based on what is on the top of the stack, and
 608   // which operand is killed by this instruction.
 609   const TableEntry *InstTable;
 610   bool isForward = TOS == Op0;
 611   bool updateST0 = (TOS == Op0 && !KillsOp1) || (TOS == Op1 && !KillsOp0);
 612   if (updateST0) {
 613     if (isForward)
 614       InstTable = ForwardST0Table;
 615     else
 616       InstTable = ReverseST0Table;
 617   } else {
 618     if (isForward)
 619       InstTable = ForwardSTiTable;
 620     else
 621       InstTable = ReverseSTiTable;
 622   }
 623
 624   int Opcode = Lookup(InstTable, ARRAY_SIZE(ForwardST0Table), MI->getOpcode());
 625   assert(Opcode != -1 && "Unknown TwoArgFP pseudo instruction!");
 626
 627   // NotTOS - The register which is not on the top of stack...
 628   unsigned NotTOS = (TOS == Op0) ? Op1 : Op0;
 629
 630   // Replace the old instruction with a new instruction
 631   MBB->remove(I++);
 632   I = BuildMI(*MBB, I, Opcode, 1).addReg(getSTReg(NotTOS));
 633
 634   // If both operands are killed, pop one off of the stack in addition to
 635   // overwriting the other one.
 636   if (KillsOp0 && KillsOp1 && Op0 != Op1) {
 637     assert(!updateST0 && "Should have updated other operand!");
 638     popStackAfter(I);   // Pop the top of stack
 639   }
 640
 641   // Insert an explicit pop of the "updated" operand for FUCOM
 642   if (MI->getOpcode() == X86::FpUCOM) {
 643     if (KillsOp0 && !KillsOp1)
 644       popStackAfter(I);   // If we kill the first operand, pop it!
 645     else if (KillsOp1 && Op0 != Op1)
 646       freeStackSlotAfter(I, Op1);
 647   }
 648
 649   // Update stack information so that we know the destination register is now on
 650   // the stack.
 651   if (MI->getOpcode() != X86::FpUCOM) {
 652     unsigned UpdatedSlot = getSlot(updateST0 ? TOS : NotTOS);
 653     assert(UpdatedSlot < StackTop && Dest < 7);
 654     Stack[UpdatedSlot]   = Dest;
 655     RegMap[Dest]         = UpdatedSlot;
 656   }
 657   delete MI;   // Remove the old instruction
 658 }
 659
 660 /// handleCondMovFP - Handle two address conditional move instructions.  These
 661 /// instructions move a st(i) register to st(0) iff a condition is true.  These
 662 /// instructions require that the first operand is at the top of the stack, but
 663 /// otherwise don't modify the stack at all.
 664 void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 665   MachineInstr *MI = I;
 666
 667   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(0));
 668   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(1));
 669
 670   // The first operand *must* be on the top of the stack.
 671   moveToTop(Op0, I);
 672
 673   // Change the second operand to the stack register that the operand is in.
 674   MI->RemoveOperand(0);
 675   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
 676
 677   // If we kill the second operand, make sure to pop it from the stack.
 678   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 679          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 680     if (KI->second == X86::FP0+Op1) {
 681       // Get this value off of the register stack.
 682       freeStackSlotAfter(I, Op1);
 683       break;
 684     }
 685 }
 686
 687
 688 /// handleSpecialFP - Handle special instructions which behave unlike other
 689 /// floating point instructions.  This is primarily intended for use by pseudo
 690 /// instructions.
 691 ///
 692 void FPS::handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 693   MachineInstr *MI = I;
 694   switch (MI->getOpcode()) {
 695   default: assert(0 && "Unknown SpecialFP instruction!");
 696   case X86::FpGETRESULT:  // Appears immediately after a call returning FP type!
 697     assert(StackTop == 0 && "Stack should be empty after a call!");
 698     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
 699     break;
 700   case X86::FpSETRESULT:
 701     assert(StackTop == 1 && "Stack should have one element on it to return!");
 702     --StackTop;   // "Forget" we have something on the top of stack!
 703     break;
 704   case X86::FpMOV: {
 705     unsigned SrcReg = getFPReg(MI->getOperand(1));
 706     unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
 707     bool KillsSrc = false;
 708     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 709            E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 710       KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+SrcReg;
 711
 712     if (KillsSrc) {
 713       // If the input operand is killed, we can just change the owner of the
 714       // incoming stack slot into the result.
 715       unsigned Slot = getSlot(SrcReg);
 716       assert(Slot < 7 && DestReg < 7 && "FpMOV operands invalid!");
 717       Stack[Slot] = DestReg;
 718       RegMap[DestReg] = Slot;
 719
 720     } else {
 721       // For FMOV we just duplicate the specified value to a new stack slot.
 722       // This could be made better, but would require substantial changes.
 723       duplicateToTop(SrcReg, DestReg, I);
 724     }
 725     break;
 726   }
 727   }
 728
 729   I = MBB->erase(I);  // Remove the pseudo instruction
 730   --I;
 731 }