lib/Target/X86/X86FloatingPoint.cpp

   1 //===-- X86FloatingPoint.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/Support/Debug.h"
  41 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  42 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  43 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  44 #include <algorithm>
  45 #include <set>
  46 using namespace llvm;
  47
  48 namespace {
  49   Statistic<> NumFXCH("x86-codegen", "Number of fxch instructions inserted");
  50   Statistic<> NumFP  ("x86-codegen", "Number of floating point instructions");
  51
  52   struct FPS : public MachineFunctionPass {
  53     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  54
  55     virtual const char *getPassName() const { return "X86 FP Stackifier"; }
  56
  57     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  58       AU.addRequired<LiveVariables>();
  59       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  60     }
  61   private:
  62     LiveVariables     *LV;    // Live variable info for current function...
  63     MachineBasicBlock *MBB;   // Current basic block
  64     unsigned Stack[8];        // FP<n> Registers in each stack slot...
  65     unsigned RegMap[8];       // Track which stack slot contains each register
  66     unsigned StackTop;        // The current top of the FP stack.
  67
  68     void dumpStack() const {
  69       std::cerr << "Stack contents:";
  70       for (unsigned i = 0; i != StackTop; ++i) {
  71         std::cerr << " FP" << Stack[i];
  72         assert(RegMap[Stack[i]] == i && "Stack[] doesn't match RegMap[]!");
  73       }
  74       std::cerr << "\n";
  75     }
  76   private:
  77     // getSlot - Return the stack slot number a particular register number is
  78     // in...
  79     unsigned getSlot(unsigned RegNo) const {
  80       assert(RegNo < 8 && "Regno out of range!");
  81       return RegMap[RegNo];
  82     }
  83
  84     // getStackEntry - Return the X86::FP<n> register in register ST(i)
  85     unsigned getStackEntry(unsigned STi) const {
  86       assert(STi < StackTop && "Access past stack top!");
  87       return Stack[StackTop-1-STi];
  88     }
  89
  90     // getSTReg - Return the X86::ST(i) register which contains the specified
  91     // FP<RegNo> register
  92     unsigned getSTReg(unsigned RegNo) const {
  93       return StackTop - 1 - getSlot(RegNo) + llvm::X86::ST0;
  94     }
  95
  96     // pushReg - Push the specified FP<n> register onto the stack
  97     void pushReg(unsigned Reg) {
  98       assert(Reg < 8 && "Register number out of range!");
  99       assert(StackTop < 8 && "Stack overflow!");
 100       Stack[StackTop] = Reg;
 101       RegMap[Reg] = StackTop++;
 102     }
 103
 104     bool isAtTop(unsigned RegNo) const { return getSlot(RegNo) == StackTop-1; }
 105     void moveToTop(unsigned RegNo, MachineBasicBlock::iterator &I) {
 106       if (!isAtTop(RegNo)) {
 107         unsigned Slot = getSlot(RegNo);
 108         unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
 109         unsigned RegOnTop = getStackEntry(0);
 110
 111         // Swap the slots the regs are in
 112         std::swap(RegMap[RegNo], RegMap[RegOnTop]);
 113
 114         // Swap stack slot contents
 115         assert(RegMap[RegOnTop] < StackTop);
 116         std::swap(Stack[RegMap[RegOnTop]], Stack[StackTop-1]);
 117
 118         // Emit an fxch to update the runtime processors version of the state
 119         BuildMI(*MBB, I, X86::FXCH, 1).addReg(STReg);
 120         NumFXCH++;
 121       }
 122     }
 123
 124     void duplicateToTop(unsigned RegNo, unsigned AsReg, MachineInstr *I) {
 125       unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
 126       pushReg(AsReg);   // New register on top of stack
 127
 128       BuildMI(*MBB, I, X86::FLDrr, 1).addReg(STReg);
 129     }
 130
 131     // popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack
 132     // after the specified instruction.
 133     void popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I);
 134
 135     // freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack,
 136     // so that it is no longer in a register.  If the register is currently at
 137     // the top of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we
 138     // store the current top-of-stack into the specified slot, then pop the top
 139     // of stack.
 140     void freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned Reg);
 141
 142     bool processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
 143
 144     void handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 145     void handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 146     void handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I);
 147     void handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 148     void handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 149     void handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 150     void handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
 151   };
 152 }
 153
 154 FunctionPass *llvm::createX86FloatingPointStackifierPass() { return new FPS(); }
 155
 156 /// runOnMachineFunction - Loop over all of the basic blocks, transforming FP
 157 /// register references into FP stack references.
 158 ///
 159 bool FPS::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 160   // We only need to run this pass if there are any FP registers used in this
 161   // function.  If it is all integer, there is nothing for us to do!
 162   const bool *PhysRegsUsed = MF.getUsedPhysregs();
 163   bool FPIsUsed = false;
 164
 165   assert(X86::FP6 == X86::FP0+6 && "Register enums aren't sorted right!");
 166   for (unsigned i = 0; i <= 6; ++i)
 167     if (PhysRegsUsed[X86::FP0+i]) {
 168       FPIsUsed = true;
 169       break;
 170     }
 171
 172   // Early exit.
 173   if (!FPIsUsed) return false;
 174
 175   LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
 176   StackTop = 0;
 177
 178   // Process the function in depth first order so that we process at least one
 179   // of the predecessors for every reachable block in the function.
 180   std::set<MachineBasicBlock*> Processed;
 181   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
 182
 183   bool Changed = false;
 184   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, std::set<MachineBasicBlock*> >
 185          I = df_ext_begin(Entry, Processed), E = df_ext_end(Entry, Processed);
 186        I != E; ++I)
 187     Changed |= processBasicBlock(MF, **I);
 188
 189   return Changed;
 190 }
 191
 192 /// processBasicBlock - Loop over all of the instructions in the basic block,
 193 /// transforming FP instructions into their stack form.
 194 ///
 195 bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
 196   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
 197   bool Changed = false;
 198   MBB = &BB;
 199
 200   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB.begin(); I != BB.end(); ++I) {
 201     MachineInstr *MI = I;
 202     unsigned Flags = TII.get(MI->getOpcode()).TSFlags;
 203     if ((Flags & X86II::FPTypeMask) == X86II::NotFP)
 204       continue;  // Efficiently ignore non-fp insts!
 205
 206     MachineInstr *PrevMI = 0;
 207     if (I != BB.begin())
 208         PrevMI = prior(I);
 209
 210     ++NumFP;  // Keep track of # of pseudo instrs
 211     DEBUG(std::cerr << "\nFPInst:\t";
 212           MI->print(std::cerr, &(MF.getTarget())));
 213
 214     // Get dead variables list now because the MI pointer may be deleted as part
 215     // of processing!
 216     LiveVariables::killed_iterator IB = LV->dead_begin(MI);
 217     LiveVariables::killed_iterator IE = LV->dead_end(MI);
 218
 219     DEBUG(const MRegisterInfo *MRI = MF.getTarget().getRegisterInfo();
 220           LiveVariables::killed_iterator I = LV->killed_begin(MI);
 221           LiveVariables::killed_iterator E = LV->killed_end(MI);
 222           if (I != E) {
 223             std::cerr << "Killed Operands:";
 224             for (; I != E; ++I)
 225               std::cerr << " %" << MRI->getName(I->second);
 226             std::cerr << "\n";
 227           });
 228
 229     switch (Flags & X86II::FPTypeMask) {
 230     case X86II::ZeroArgFP:  handleZeroArgFP(I); break;
 231     case X86II::OneArgFP:   handleOneArgFP(I);  break;  // fstp ST(0)
 232     case X86II::OneArgFPRW: handleOneArgFPRW(I); break; // ST(0) = fsqrt(ST(0))
 233     case X86II::TwoArgFP:   handleTwoArgFP(I); break;
 234     case X86II::CompareFP:  handleCompareFP(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         freeStackSlotAfter(I, Reg-X86::FP0);
 247       }
 248     }
 249
 250     // Print out all of the instructions expanded to if -debug
 251     DEBUG(
 252       MachineBasicBlock::iterator PrevI(PrevMI);
 253       if (I == PrevI) {
 254         std::cerr << "Just deleted pseudo instruction\n";
 255       } else {
 256         MachineBasicBlock::iterator Start = I;
 257         // Rewind to first instruction newly inserted.
 258         while (Start != BB.begin() && prior(Start) != PrevI) --Start;
 259         std::cerr << "Inserted instructions:\n\t";
 260         Start->print(std::cerr, &MF.getTarget());
 261         while (++Start != next(I));
 262       }
 263       dumpStack();
 264     );
 265
 266     Changed = true;
 267   }
 268
 269   assert(StackTop == 0 && "Stack not empty at end of basic block?");
 270   return Changed;
 271 }
 272
 273 //===----------------------------------------------------------------------===//
 274 // Efficient Lookup Table Support
 275 //===----------------------------------------------------------------------===//
 276
 277 namespace {
 278   struct TableEntry {
 279     unsigned from;
 280     unsigned to;
 281     bool operator<(const TableEntry &TE) const { return from < TE.from; }
 282     bool operator<(unsigned V) const { return from < V; }
 283   };
 284 }
 285
 286 static bool TableIsSorted(const TableEntry *Table, unsigned NumEntries) {
 287   for (unsigned i = 0; i != NumEntries-1; ++i)
 288     if (!(Table[i] < Table[i+1])) return false;
 289   return true;
 290 }
 291
 292 static int Lookup(const TableEntry *Table, unsigned N, unsigned Opcode) {
 293   const TableEntry *I = std::lower_bound(Table, Table+N, Opcode);
 294   if (I != Table+N && I->from == Opcode)
 295     return I->to;
 296   return -1;
 297 }
 298
 299 #define ARRAY_SIZE(TABLE)  \
 300    (sizeof(TABLE)/sizeof(TABLE[0]))
 301
 302 #ifdef NDEBUG
 303 #define ASSERT_SORTED(TABLE)
 304 #else
 305 #define ASSERT_SORTED(TABLE)                                              \
 306   { static bool TABLE##Checked = false;                                   \
 307     if (!TABLE##Checked)                                                  \
 308        assert(TableIsSorted(TABLE, ARRAY_SIZE(TABLE)) &&                  \
 309               "All lookup tables must be sorted for efficient access!");  \
 310   }
 311 #endif
 312
 313
 314 //===----------------------------------------------------------------------===//
 315 // Helper Methods
 316 //===----------------------------------------------------------------------===//
 317
 318 // PopTable - Sorted map of instructions to their popping version.  The first
 319 // element is an instruction, the second is the version which pops.
 320 //
 321 static const TableEntry PopTable[] = {
 322   { X86::FADDrST0 , X86::FADDPrST0  },
 323
 324   { X86::FDIVRrST0, X86::FDIVRPrST0 },
 325   { X86::FDIVrST0 , X86::FDIVPrST0  },
 326
 327   { X86::FIST16m  , X86::FISTP16m   },
 328   { X86::FIST32m  , X86::FISTP32m   },
 329
 330   { X86::FMULrST0 , X86::FMULPrST0  },
 331
 332   { X86::FST32m   , X86::FSTP32m    },
 333   { X86::FST64m   , X86::FSTP64m    },
 334   { X86::FSTrr    , X86::FSTPrr     },
 335
 336   { X86::FSUBRrST0, X86::FSUBRPrST0 },
 337   { X86::FSUBrST0 , X86::FSUBPrST0  },
 338
 339   { X86::FUCOMIr  , X86::FUCOMIPr   },
 340
 341   { X86::FUCOMPr  , X86::FUCOMPPr   },
 342   { X86::FUCOMr   , X86::FUCOMPr    },
 343 };
 344
 345 /// popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack after
 346 /// the specified instruction.  This attempts to be sneaky and combine the pop
 347 /// into the instruction itself if possible.  The iterator is left pointing to
 348 /// the last instruction, be it a new pop instruction inserted, or the old
 349 /// instruction if it was modified in place.
 350 ///
 351 void FPS::popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 352   ASSERT_SORTED(PopTable);
 353   assert(StackTop > 0 && "Cannot pop empty stack!");
 354   RegMap[Stack[--StackTop]] = ~0;     // Update state
 355
 356   // Check to see if there is a popping version of this instruction...
 357   int Opcode = Lookup(PopTable, ARRAY_SIZE(PopTable), I->getOpcode());
 358   if (Opcode != -1) {
 359     I->setOpcode(Opcode);
 360     if (Opcode == X86::FUCOMPPr)
 361       I->RemoveOperand(0);
 362
 363   } else {    // Insert an explicit pop
 364     I = BuildMI(*MBB, ++I, X86::FSTPrr, 1).addReg(X86::ST0);
 365   }
 366 }
 367
 368 /// freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack, so
 369 /// that it is no longer in a register.  If the register is currently at the top
 370 /// of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we store the
 371 /// current top-of-stack into the specified slot, then pop the top of stack.
 372 void FPS::freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned FPRegNo) {
 373   if (getStackEntry(0) == FPRegNo) {  // already at the top of stack? easy.
 374     popStackAfter(I);
 375     return;
 376   }
 377
 378   // Otherwise, store the top of stack into the dead slot, killing the operand
 379   // without having to add in an explicit xchg then pop.
 380   //
 381   unsigned STReg    = getSTReg(FPRegNo);
 382   unsigned OldSlot  = getSlot(FPRegNo);
 383   unsigned TopReg   = Stack[StackTop-1];
 384   Stack[OldSlot]    = TopReg;
 385   RegMap[TopReg]    = OldSlot;
 386   RegMap[FPRegNo]   = ~0;
 387   Stack[--StackTop] = ~0;
 388   I = BuildMI(*MBB, ++I, X86::FSTPrr, 1).addReg(STReg);
 389 }
 390
 391
 392 static unsigned getFPReg(const MachineOperand &MO) {
 393   assert(MO.isRegister() && "Expected an FP register!");
 394   unsigned Reg = MO.getReg();
 395   assert(Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6 && "Expected FP register!");
 396   return Reg - X86::FP0;
 397 }
 398
 399
 400 //===----------------------------------------------------------------------===//
 401 // Instruction transformation implementation
 402 //===----------------------------------------------------------------------===//
 403
 404 /// handleZeroArgFP - ST(0) = fld0    ST(0) = flds <mem>
 405 ///
 406 void FPS::handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 407   MachineInstr *MI = I;
 408   unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
 409   MI->RemoveOperand(0);   // Remove the explicit ST(0) operand
 410
 411   // Result gets pushed on the stack...
 412   pushReg(DestReg);
 413 }
 414
 415 /// handleOneArgFP - fst <mem>, ST(0)
 416 ///
 417 void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 418   MachineInstr *MI = I;
 419   assert((MI->getNumOperands() == 5 || MI->getNumOperands() == 1) &&
 420          "Can only handle fst* & ftst instructions!");
 421
 422   // Is this the last use of the source register?
 423   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(MI->getNumOperands()-1));
 424   bool KillsSrc = false;
 425   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 426          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 427     KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+Reg;
 428
 429   // FSTP80r and FISTP64r are strange because there are no non-popping versions.
 430   // If we have one _and_ we don't want to pop the operand, duplicate the value
 431   // on the stack instead of moving it.  This ensure that popping the value is
 432   // always ok.
 433   //
 434   if ((MI->getOpcode() == X86::FSTP80m ||
 435        MI->getOpcode() == X86::FISTP64m) && !KillsSrc) {
 436     duplicateToTop(Reg, 7 /*temp register*/, I);
 437   } else {
 438     moveToTop(Reg, I);            // Move to the top of the stack...
 439   }
 440   MI->RemoveOperand(MI->getNumOperands()-1);    // Remove explicit ST(0) operand
 441
 442   if (MI->getOpcode() == X86::FSTP80m || MI->getOpcode() == X86::FISTP64m) {
 443     assert(StackTop > 0 && "Stack empty??");
 444     --StackTop;
 445   } else if (KillsSrc) { // Last use of operand?
 446     popStackAfter(I);
 447   }
 448 }
 449
 450
 451 /// handleOneArgFPRW: Handle instructions that read from the top of stack and
 452 /// replace the value with a newly computed value.  These instructions may have
 453 /// non-fp operands after their FP operands.
 454 ///
 455 ///  Examples:
 456 ///     R1 = fchs R2
 457 ///     R1 = fadd R2, [mem]
 458 ///
 459 void FPS::handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 460   MachineInstr *MI = I;
 461   assert(MI->getNumOperands() >= 2 && "FPRW instructions must have 2 ops!!");
 462
 463   // Is this the last use of the source register?
 464   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(1));
 465   bool KillsSrc = false;
 466   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 467          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 468     KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+Reg;
 469
 470   if (KillsSrc) {
 471     // If this is the last use of the source register, just make sure it's on
 472     // the top of the stack.
 473     moveToTop(Reg, I);
 474     assert(StackTop > 0 && "Stack cannot be empty!");
 475     --StackTop;
 476     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
 477   } else {
 478     // If this is not the last use of the source register, _copy_ it to the top
 479     // of the stack.
 480     duplicateToTop(Reg, getFPReg(MI->getOperand(0)), I);
 481   }
 482
 483   MI->RemoveOperand(1);   // Drop the source operand.
 484   MI->RemoveOperand(0);   // Drop the destination operand.
 485 }
 486
 487
 488 //===----------------------------------------------------------------------===//
 489 // Define tables of various ways to map pseudo instructions
 490 //
 491
 492 // ForwardST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(0) op ST(i)
 493 static const TableEntry ForwardST0Table[] = {
 494   { X86::FpADD  , X86::FADDST0r },
 495   { X86::FpDIV  , X86::FDIVST0r },
 496   { X86::FpMUL  , X86::FMULST0r },
 497   { X86::FpSUB  , X86::FSUBST0r },
 498 };
 499
 500 // ReverseST0Table - Map: A = B op C  into: ST(0) = ST(i) op ST(0)
 501 static const TableEntry ReverseST0Table[] = {
 502   { X86::FpADD  , X86::FADDST0r  },   // commutative
 503   { X86::FpDIV  , X86::FDIVRST0r },
 504   { X86::FpMUL  , X86::FMULST0r  },   // commutative
 505   { X86::FpSUB  , X86::FSUBRST0r },
 506 };
 507
 508 // ForwardSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(0) op ST(i)
 509 static const TableEntry ForwardSTiTable[] = {
 510   { X86::FpADD  , X86::FADDrST0  },   // commutative
 511   { X86::FpDIV  , X86::FDIVRrST0 },
 512   { X86::FpMUL  , X86::FMULrST0  },   // commutative
 513   { X86::FpSUB  , X86::FSUBRrST0 },
 514 };
 515
 516 // ReverseSTiTable - Map: A = B op C  into: ST(i) = ST(i) op ST(0)
 517 static const TableEntry ReverseSTiTable[] = {
 518   { X86::FpADD  , X86::FADDrST0 },
 519   { X86::FpDIV  , X86::FDIVrST0 },
 520   { X86::FpMUL  , X86::FMULrST0 },
 521   { X86::FpSUB  , X86::FSUBrST0 },
 522 };
 523
 524
 525 /// handleTwoArgFP - Handle instructions like FADD and friends which are virtual
 526 /// instructions which need to be simplified and possibly transformed.
 527 ///
 528 /// Result: ST(0) = fsub  ST(0), ST(i)
 529 ///         ST(i) = fsub  ST(0), ST(i)
 530 ///         ST(0) = fsubr ST(0), ST(i)
 531 ///         ST(i) = fsubr ST(0), ST(i)
 532 ///
 533 void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 534   ASSERT_SORTED(ForwardST0Table); ASSERT_SORTED(ReverseST0Table);
 535   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
 536   MachineInstr *MI = I;
 537
 538   unsigned NumOperands = MI->getNumOperands();
 539   assert(NumOperands == 3 && "Illegal TwoArgFP instruction!");
 540   unsigned Dest = getFPReg(MI->getOperand(0));
 541   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
 542   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
 543   bool KillsOp0 = false, KillsOp1 = false;
 544
 545   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 546          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI) {
 547     KillsOp0 |= (KI->second == X86::FP0+Op0);
 548     KillsOp1 |= (KI->second == X86::FP0+Op1);
 549   }
 550
 551   unsigned TOS = getStackEntry(0);
 552
 553   // One of our operands must be on the top of the stack.  If neither is yet, we
 554   // need to move one.
 555   if (Op0 != TOS && Op1 != TOS) {   // No operand at TOS?
 556     // We can choose to move either operand to the top of the stack.  If one of
 557     // the operands is killed by this instruction, we want that one so that we
 558     // can update right on top of the old version.
 559     if (KillsOp0) {
 560       moveToTop(Op0, I);         // Move dead operand to TOS.
 561       TOS = Op0;
 562     } else if (KillsOp1) {
 563       moveToTop(Op1, I);
 564       TOS = Op1;
 565     } else {
 566       // All of the operands are live after this instruction executes, so we
 567       // cannot update on top of any operand.  Because of this, we must
 568       // duplicate one of the stack elements to the top.  It doesn't matter
 569       // which one we pick.
 570       //
 571       duplicateToTop(Op0, Dest, I);
 572       Op0 = TOS = Dest;
 573       KillsOp0 = true;
 574     }
 575   } else if (!KillsOp0 && !KillsOp1) {
 576     // If we DO have one of our operands at the top of the stack, but we don't
 577     // have a dead operand, we must duplicate one of the operands to a new slot
 578     // on the stack.
 579     duplicateToTop(Op0, Dest, I);
 580     Op0 = TOS = Dest;
 581     KillsOp0 = true;
 582   }
 583
 584   // Now we know that one of our operands is on the top of the stack, and at
 585   // least one of our operands is killed by this instruction.
 586   assert((TOS == Op0 || TOS == Op1) && (KillsOp0 || KillsOp1) &&
 587          "Stack conditions not set up right!");
 588
 589   // We decide which form to use based on what is on the top of the stack, and
 590   // which operand is killed by this instruction.
 591   const TableEntry *InstTable;
 592   bool isForward = TOS == Op0;
 593   bool updateST0 = (TOS == Op0 && !KillsOp1) || (TOS == Op1 && !KillsOp0);
 594   if (updateST0) {
 595     if (isForward)
 596       InstTable = ForwardST0Table;
 597     else
 598       InstTable = ReverseST0Table;
 599   } else {
 600     if (isForward)
 601       InstTable = ForwardSTiTable;
 602     else
 603       InstTable = ReverseSTiTable;
 604   }
 605
 606   int Opcode = Lookup(InstTable, ARRAY_SIZE(ForwardST0Table), MI->getOpcode());
 607   assert(Opcode != -1 && "Unknown TwoArgFP pseudo instruction!");
 608
 609   // NotTOS - The register which is not on the top of stack...
 610   unsigned NotTOS = (TOS == Op0) ? Op1 : Op0;
 611
 612   // Replace the old instruction with a new instruction
 613   MBB->remove(I++);
 614   I = BuildMI(*MBB, I, Opcode, 1).addReg(getSTReg(NotTOS));
 615
 616   // If both operands are killed, pop one off of the stack in addition to
 617   // overwriting the other one.
 618   if (KillsOp0 && KillsOp1 && Op0 != Op1) {
 619     assert(!updateST0 && "Should have updated other operand!");
 620     popStackAfter(I);   // Pop the top of stack
 621   }
 622
 623   // Update stack information so that we know the destination register is now on
 624   // the stack.
 625   unsigned UpdatedSlot = getSlot(updateST0 ? TOS : NotTOS);
 626   assert(UpdatedSlot < StackTop && Dest < 7);
 627   Stack[UpdatedSlot]   = Dest;
 628   RegMap[Dest]         = UpdatedSlot;
 629   delete MI;   // Remove the old instruction
 630 }
 631
 632 /// handleCompareFP - Handle FUCOM and FUCOMI instructions, which have two FP
 633 /// register arguments and no explicit destinations.
 634 ///
 635 void FPS::handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 636   ASSERT_SORTED(ForwardST0Table); ASSERT_SORTED(ReverseST0Table);
 637   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
 638   MachineInstr *MI = I;
 639
 640   unsigned NumOperands = MI->getNumOperands();
 641   assert(NumOperands == 2 && "Illegal FUCOM* instruction!");
 642   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
 643   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
 644   bool KillsOp0 = false, KillsOp1 = false;
 645
 646   for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 647          E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI) {
 648     KillsOp0 |= (KI->second == X86::FP0+Op0);
 649     KillsOp1 |= (KI->second == X86::FP0+Op1);
 650   }
 651
 652   // Make sure the first operand is on the top of stack, the other one can be
 653   // anywhere.
 654   moveToTop(Op0, I);
 655
 656   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
 657   MI->RemoveOperand(1);
 658
 659   // If any of the operands are killed by this instruction, free them.
 660   if (KillsOp0) freeStackSlotAfter(I, Op0);
 661   if (KillsOp1 && Op0 != Op1) freeStackSlotAfter(I, Op1);
 662 }
 663
 664 /// handleCondMovFP - Handle two address conditional move instructions.  These
 665 /// instructions move a st(i) register to st(0) iff a condition is true.  These
 666 /// instructions require that the first operand is at the top of the stack, but
 667 /// otherwise don't modify the stack at all.
 668 void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 669   MachineInstr *MI = I;
 670
 671   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(0));
 672   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(1));
 673
 674   // The first operand *must* be on the top of the stack.
 675   moveToTop(Op0, I);
 676
 677   // Change the second operand to the stack register that the operand is in.
 678   MI->RemoveOperand(0);
 679   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
 680
 681   // If we kill the second operand, make sure to pop it from the stack.
 682   if (Op0 != Op1)
 683     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 684            E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 685       if (KI->second == X86::FP0+Op1) {
 686         // Get this value off of the register stack.
 687         freeStackSlotAfter(I, Op1);
 688         break;
 689       }
 690 }
 691
 692
 693 /// handleSpecialFP - Handle special instructions which behave unlike other
 694 /// floating point instructions.  This is primarily intended for use by pseudo
 695 /// instructions.
 696 ///
 697 void FPS::handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 698   MachineInstr *MI = I;
 699   switch (MI->getOpcode()) {
 700   default: assert(0 && "Unknown SpecialFP instruction!");
 701   case X86::FpGETRESULT:  // Appears immediately after a call returning FP type!
 702     assert(StackTop == 0 && "Stack should be empty after a call!");
 703     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
 704     break;
 705   case X86::FpSETRESULT:
 706     assert(StackTop == 1 && "Stack should have one element on it to return!");
 707     --StackTop;   // "Forget" we have something on the top of stack!
 708     break;
 709   case X86::FpMOV: {
 710     unsigned SrcReg = getFPReg(MI->getOperand(1));
 711     unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
 712     bool KillsSrc = false;
 713     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
 714            E = LV->killed_end(MI); KI != E; ++KI)
 715       KillsSrc |= KI->second == X86::FP0+SrcReg;
 716
 717     if (KillsSrc) {
 718       // If the input operand is killed, we can just change the owner of the
 719       // incoming stack slot into the result.
 720       unsigned Slot = getSlot(SrcReg);
 721       assert(Slot < 7 && DestReg < 7 && "FpMOV operands invalid!");
 722       Stack[Slot] = DestReg;
 723       RegMap[DestReg] = Slot;
 724
 725     } else {
 726       // For FMOV we just duplicate the specified value to a new stack slot.
 727       // This could be made better, but would require substantial changes.
 728       duplicateToTop(SrcReg, DestReg, I);
 729     }
 730     break;
 731   }
 732   }
 733
 734   I = MBB->erase(I);  // Remove the pseudo instruction
 735   --I;
 736 }