Target/X86: Tweak allocating shadow area (aka home) on Win64. It must be enough for...
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86FrameLowering.cpp
1 //=======- X86FrameLowering.cpp - X86 Frame 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 X86 implementation of TargetFrameLowering class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "X86FrameLowering.h"
15 #include "X86InstrBuilder.h"
16 #include "X86InstrInfo.h"
17 #include "X86MachineFunctionInfo.h"
18 #include "X86TargetMachine.h"
19 #include "llvm/Function.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
25 #include "llvm/Target/TargetData.h"
26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
29
30 using namespace llvm;
31
32 // FIXME: completely move here.
33 extern cl::opt<bool> ForceStackAlign;
34
35 bool X86FrameLowering::hasReservedCallFrame(const MachineFunction &MF) const {
36   return !MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
37 }
38
39 /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
40 /// pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas
41 /// or if frame pointer elimination is disabled.
42 bool X86FrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
43   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
44   const MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
45   const TargetRegisterInfo *RI = TM.getRegisterInfo();
46
47   return (DisableFramePointerElim(MF) ||
48           RI->needsStackRealignment(MF) ||
49           MFI->hasVarSizedObjects() ||
50           MFI->isFrameAddressTaken() ||
51           MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>()->getForceFramePointer() ||
52           MMI.callsUnwindInit());
53 }
54
55 static unsigned getSUBriOpcode(unsigned is64Bit, int64_t Imm) {
56   if (is64Bit) {
57     if (isInt<8>(Imm))
58       return X86::SUB64ri8;
59     return X86::SUB64ri32;
60   } else {
61     if (isInt<8>(Imm))
62       return X86::SUB32ri8;
63     return X86::SUB32ri;
64   }
65 }
66
67 static unsigned getADDriOpcode(unsigned is64Bit, int64_t Imm) {
68   if (is64Bit) {
69     if (isInt<8>(Imm))
70       return X86::ADD64ri8;
71     return X86::ADD64ri32;
72   } else {
73     if (isInt<8>(Imm))
74       return X86::ADD32ri8;
75     return X86::ADD32ri;
76   }
77 }
78
79 /// findDeadCallerSavedReg - Return a caller-saved register that isn't live
80 /// when it reaches the "return" instruction. We can then pop a stack object
81 /// to this register without worry about clobbering it.
82 static unsigned findDeadCallerSavedReg(MachineBasicBlock &MBB,
83                                        MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
84                                        const TargetRegisterInfo &TRI,
85                                        bool Is64Bit) {
86   const MachineFunction *MF = MBB.getParent();
87   const Function *F = MF->getFunction();
88   if (!F || MF->getMMI().callsEHReturn())
89     return 0;
90
91   static const unsigned CallerSavedRegs32Bit[] = {
92     X86::EAX, X86::EDX, X86::ECX
93   };
94
95   static const unsigned CallerSavedRegs64Bit[] = {
96     X86::RAX, X86::RDX, X86::RCX, X86::RSI, X86::RDI,
97     X86::R8,  X86::R9,  X86::R10, X86::R11
98   };
99
100   unsigned Opc = MBBI->getOpcode();
101   switch (Opc) {
102   default: return 0;
103   case X86::RET:
104   case X86::RETI:
105   case X86::TCRETURNdi:
106   case X86::TCRETURNri:
107   case X86::TCRETURNmi:
108   case X86::TCRETURNdi64:
109   case X86::TCRETURNri64:
110   case X86::TCRETURNmi64:
111   case X86::EH_RETURN:
112   case X86::EH_RETURN64: {
113     SmallSet<unsigned, 8> Uses;
114     for (unsigned i = 0, e = MBBI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
115       MachineOperand &MO = MBBI->getOperand(i);
116       if (!MO.isReg() || MO.isDef())
117         continue;
118       unsigned Reg = MO.getReg();
119       if (!Reg)
120         continue;
121       for (const unsigned *AsI = TRI.getOverlaps(Reg); *AsI; ++AsI)
122         Uses.insert(*AsI);
123     }
124
125     const unsigned *CS = Is64Bit ? CallerSavedRegs64Bit : CallerSavedRegs32Bit;
126     for (; *CS; ++CS)
127       if (!Uses.count(*CS))
128         return *CS;
129   }
130   }
131
132   return 0;
133 }
134
135
136 /// emitSPUpdate - Emit a series of instructions to increment / decrement the
137 /// stack pointer by a constant value.
138 static
139 void emitSPUpdate(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
140                   unsigned StackPtr, int64_t NumBytes,
141                   bool Is64Bit, const TargetInstrInfo &TII,
142                   const TargetRegisterInfo &TRI) {
143   bool isSub = NumBytes < 0;
144   uint64_t Offset = isSub ? -NumBytes : NumBytes;
145   unsigned Opc = isSub ?
146     getSUBriOpcode(Is64Bit, Offset) :
147     getADDriOpcode(Is64Bit, Offset);
148   uint64_t Chunk = (1LL << 31) - 1;
149   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MBBI);
150
151   while (Offset) {
152     uint64_t ThisVal = (Offset > Chunk) ? Chunk : Offset;
153     if (ThisVal == (Is64Bit ? 8 : 4)) {
154       // Use push / pop instead.
155       unsigned Reg = isSub
156         ? (unsigned)(Is64Bit ? X86::RAX : X86::EAX)
157         : findDeadCallerSavedReg(MBB, MBBI, TRI, Is64Bit);
158       if (Reg) {
159         Opc = isSub
160           ? (Is64Bit ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r)
161           : (Is64Bit ? X86::POP64r  : X86::POP32r);
162         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc))
163           .addReg(Reg, getDefRegState(!isSub) | getUndefRegState(isSub));
164         Offset -= ThisVal;
165         continue;
166       }
167     }
168
169     MachineInstr *MI =
170       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Opc), StackPtr)
171       .addReg(StackPtr)
172       .addImm(ThisVal);
173     MI->getOperand(3).setIsDead(); // The EFLAGS implicit def is dead.
174     Offset -= ThisVal;
175   }
176 }
177
178 /// mergeSPUpdatesUp - Merge two stack-manipulating instructions upper iterator.
179 static
180 void mergeSPUpdatesUp(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
181                       unsigned StackPtr, uint64_t *NumBytes = NULL) {
182   if (MBBI == MBB.begin()) return;
183
184   MachineBasicBlock::iterator PI = prior(MBBI);
185   unsigned Opc = PI->getOpcode();
186   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
187        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8) &&
188       PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
189     if (NumBytes)
190       *NumBytes += PI->getOperand(2).getImm();
191     MBB.erase(PI);
192   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
193               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
194              PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
195     if (NumBytes)
196       *NumBytes -= PI->getOperand(2).getImm();
197     MBB.erase(PI);
198   }
199 }
200
201 /// mergeSPUpdatesDown - Merge two stack-manipulating instructions lower iterator.
202 static
203 void mergeSPUpdatesDown(MachineBasicBlock &MBB,
204                         MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
205                         unsigned StackPtr, uint64_t *NumBytes = NULL) {
206   // FIXME: THIS ISN'T RUN!!!
207   return;
208
209   if (MBBI == MBB.end()) return;
210
211   MachineBasicBlock::iterator NI = llvm::next(MBBI);
212   if (NI == MBB.end()) return;
213
214   unsigned Opc = NI->getOpcode();
215   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
216        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8) &&
217       NI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
218     if (NumBytes)
219       *NumBytes -= NI->getOperand(2).getImm();
220     MBB.erase(NI);
221     MBBI = NI;
222   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
223               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
224              NI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
225     if (NumBytes)
226       *NumBytes += NI->getOperand(2).getImm();
227     MBB.erase(NI);
228     MBBI = NI;
229   }
230 }
231
232 /// mergeSPUpdates - Checks the instruction before/after the passed
233 /// instruction. If it is an ADD/SUB instruction it is deleted argument and the
234 /// stack adjustment is returned as a positive value for ADD and a negative for
235 /// SUB.
236 static int mergeSPUpdates(MachineBasicBlock &MBB,
237                            MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
238                            unsigned StackPtr,
239                            bool doMergeWithPrevious) {
240   if ((doMergeWithPrevious && MBBI == MBB.begin()) ||
241       (!doMergeWithPrevious && MBBI == MBB.end()))
242     return 0;
243
244   MachineBasicBlock::iterator PI = doMergeWithPrevious ? prior(MBBI) : MBBI;
245   MachineBasicBlock::iterator NI = doMergeWithPrevious ? 0 : llvm::next(MBBI);
246   unsigned Opc = PI->getOpcode();
247   int Offset = 0;
248
249   if ((Opc == X86::ADD64ri32 || Opc == X86::ADD64ri8 ||
250        Opc == X86::ADD32ri || Opc == X86::ADD32ri8) &&
251       PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr){
252     Offset += PI->getOperand(2).getImm();
253     MBB.erase(PI);
254     if (!doMergeWithPrevious) MBBI = NI;
255   } else if ((Opc == X86::SUB64ri32 || Opc == X86::SUB64ri8 ||
256               Opc == X86::SUB32ri || Opc == X86::SUB32ri8) &&
257              PI->getOperand(0).getReg() == StackPtr) {
258     Offset -= PI->getOperand(2).getImm();
259     MBB.erase(PI);
260     if (!doMergeWithPrevious) MBBI = NI;
261   }
262
263   return Offset;
264 }
265
266 static bool isEAXLiveIn(MachineFunction &MF) {
267   for (MachineRegisterInfo::livein_iterator II = MF.getRegInfo().livein_begin(),
268        EE = MF.getRegInfo().livein_end(); II != EE; ++II) {
269     unsigned Reg = II->first;
270
271     if (Reg == X86::EAX || Reg == X86::AX ||
272         Reg == X86::AH || Reg == X86::AL)
273       return true;
274   }
275
276   return false;
277 }
278
279 void X86FrameLowering::emitCalleeSavedFrameMoves(MachineFunction &MF,
280                                              MCSymbol *Label,
281                                              unsigned FramePtr) const {
282   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
283   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
284
285   // Add callee saved registers to move list.
286   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
287   if (CSI.empty()) return;
288
289   std::vector<MachineMove> &Moves = MMI.getFrameMoves();
290   const TargetData *TD = TM.getTargetData();
291   bool HasFP = hasFP(MF);
292
293   // Calculate amount of bytes used for return address storing.
294   int stackGrowth = -TD->getPointerSize();
295
296   // FIXME: This is dirty hack. The code itself is pretty mess right now.
297   // It should be rewritten from scratch and generalized sometimes.
298
299   // Determine maximum offset (minumum due to stack growth).
300   int64_t MaxOffset = 0;
301   for (std::vector<CalleeSavedInfo>::const_iterator
302          I = CSI.begin(), E = CSI.end(); I != E; ++I)
303     MaxOffset = std::min(MaxOffset,
304                          MFI->getObjectOffset(I->getFrameIdx()));
305
306   // Calculate offsets.
307   int64_t saveAreaOffset = (HasFP ? 3 : 2) * stackGrowth;
308   for (std::vector<CalleeSavedInfo>::const_iterator
309          I = CSI.begin(), E = CSI.end(); I != E; ++I) {
310     int64_t Offset = MFI->getObjectOffset(I->getFrameIdx());
311     unsigned Reg = I->getReg();
312     Offset = MaxOffset - Offset + saveAreaOffset;
313
314     // Don't output a new machine move if we're re-saving the frame
315     // pointer. This happens when the PrologEpilogInserter has inserted an extra
316     // "PUSH" of the frame pointer -- the "emitPrologue" method automatically
317     // generates one when frame pointers are used. If we generate a "machine
318     // move" for this extra "PUSH", the linker will lose track of the fact that
319     // the frame pointer should have the value of the first "PUSH" when it's
320     // trying to unwind.
321     //
322     // FIXME: This looks inelegant. It's possibly correct, but it's covering up
323     //        another bug. I.e., one where we generate a prolog like this:
324     //
325     //          pushl  %ebp
326     //          movl   %esp, %ebp
327     //          pushl  %ebp
328     //          pushl  %esi
329     //           ...
330     //
331     //        The immediate re-push of EBP is unnecessary. At the least, it's an
332     //        optimization bug. EBP can be used as a scratch register in certain
333     //        cases, but probably not when we have a frame pointer.
334     if (HasFP && FramePtr == Reg)
335       continue;
336
337     MachineLocation CSDst(MachineLocation::VirtualFP, Offset);
338     MachineLocation CSSrc(Reg);
339     Moves.push_back(MachineMove(Label, CSDst, CSSrc));
340   }
341 }
342
343 /// emitPrologue - Push callee-saved registers onto the stack, which
344 /// automatically adjust the stack pointer. Adjust the stack pointer to allocate
345 /// space for local variables. Also emit labels used by the exception handler to
346 /// generate the exception handling frames.
347 void X86FrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
348   MachineBasicBlock &MBB = MF.front(); // Prologue goes in entry BB.
349   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
350   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
351   const Function *Fn = MF.getFunction();
352   const X86RegisterInfo *RegInfo = TM.getRegisterInfo();
353   const X86InstrInfo &TII = *TM.getInstrInfo();
354   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
355   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
356   bool needsFrameMoves = MMI.hasDebugInfo() ||
357                           !Fn->doesNotThrow() || UnwindTablesMandatory;
358   uint64_t MaxAlign  = MFI->getMaxAlignment(); // Desired stack alignment.
359   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();    // Number of bytes to allocate.
360   bool HasFP = hasFP(MF);
361   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
362   bool IsWin64 = STI.isTargetWin64();
363   unsigned StackAlign = getStackAlignment();
364   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
365   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
366   unsigned StackPtr = RegInfo->getStackRegister();
367
368   DebugLoc DL;
369
370   // If we're forcing a stack realignment we can't rely on just the frame
371   // info, we need to know the ABI stack alignment as well in case we
372   // have a call out.  Otherwise just make sure we have some alignment - we'll
373   // go with the minimum SlotSize.
374   if (ForceStackAlign) {
375     if (MFI->hasCalls())
376       MaxAlign = (StackAlign > MaxAlign) ? StackAlign : MaxAlign;
377     else if (MaxAlign < SlotSize)
378       MaxAlign = SlotSize;
379   }
380
381   // Add RETADDR move area to callee saved frame size.
382   int TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
383   if (TailCallReturnAddrDelta < 0)
384     X86FI->setCalleeSavedFrameSize(
385       X86FI->getCalleeSavedFrameSize() - TailCallReturnAddrDelta);
386
387   // If this is x86-64 and the Red Zone is not disabled, if we are a leaf
388   // function, and use up to 128 bytes of stack space, don't have a frame
389   // pointer, calls, or dynamic alloca then we do not need to adjust the
390   // stack pointer (we fit in the Red Zone).
391   if (Is64Bit && !Fn->hasFnAttr(Attribute::NoRedZone) &&
392       !RegInfo->needsStackRealignment(MF) &&
393       !MFI->hasVarSizedObjects() &&                // No dynamic alloca.
394       !MFI->adjustsStack() &&                      // No calls.
395       !IsWin64) {                                  // Win64 has no Red Zone
396     uint64_t MinSize = X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
397     if (HasFP) MinSize += SlotSize;
398     StackSize = std::max(MinSize, StackSize > 128 ? StackSize - 128 : 0);
399     MFI->setStackSize(StackSize);
400   }
401
402   // Insert stack pointer adjustment for later moving of return addr.  Only
403   // applies to tail call optimized functions where the callee argument stack
404   // size is bigger than the callers.
405   if (TailCallReturnAddrDelta < 0) {
406     MachineInstr *MI =
407       BuildMI(MBB, MBBI, DL,
408               TII.get(getSUBriOpcode(Is64Bit, -TailCallReturnAddrDelta)),
409               StackPtr)
410         .addReg(StackPtr)
411         .addImm(-TailCallReturnAddrDelta);
412     MI->getOperand(3).setIsDead(); // The EFLAGS implicit def is dead.
413   }
414
415   // Mapping for machine moves:
416   //
417   //   DST: VirtualFP AND
418   //        SRC: VirtualFP              => DW_CFA_def_cfa_offset
419   //        ELSE                        => DW_CFA_def_cfa
420   //
421   //   SRC: VirtualFP AND
422   //        DST: Register               => DW_CFA_def_cfa_register
423   //
424   //   ELSE
425   //        OFFSET < 0                  => DW_CFA_offset_extended_sf
426   //        REG < 64                    => DW_CFA_offset + Reg
427   //        ELSE                        => DW_CFA_offset_extended
428
429   std::vector<MachineMove> &Moves = MMI.getFrameMoves();
430   const TargetData *TD = MF.getTarget().getTargetData();
431   uint64_t NumBytes = 0;
432   int stackGrowth = -TD->getPointerSize();
433
434   if (HasFP) {
435     // Calculate required stack adjustment.
436     uint64_t FrameSize = StackSize - SlotSize;
437     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF))
438       FrameSize = (FrameSize + MaxAlign - 1) / MaxAlign * MaxAlign;
439
440     NumBytes = FrameSize - X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
441
442     // Get the offset of the stack slot for the EBP register, which is
443     // guaranteed to be the last slot by processFunctionBeforeFrameFinalized.
444     // Update the frame offset adjustment.
445     MFI->setOffsetAdjustment(-NumBytes);
446
447     // Save EBP/RBP into the appropriate stack slot.
448     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(Is64Bit ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r))
449       .addReg(FramePtr, RegState::Kill);
450
451     if (needsFrameMoves) {
452       // Mark the place where EBP/RBP was saved.
453       MCSymbol *FrameLabel = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
454       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PROLOG_LABEL)).addSym(FrameLabel);
455
456       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
457       if (StackSize) {
458         MachineLocation SPDst(MachineLocation::VirtualFP);
459         MachineLocation SPSrc(MachineLocation::VirtualFP, 2 * stackGrowth);
460         Moves.push_back(MachineMove(FrameLabel, SPDst, SPSrc));
461       } else {
462         MachineLocation SPDst(StackPtr);
463         MachineLocation SPSrc(StackPtr, stackGrowth);
464         Moves.push_back(MachineMove(FrameLabel, SPDst, SPSrc));
465       }
466
467       // Change the rule for the FramePtr to be an "offset" rule.
468       MachineLocation FPDst(MachineLocation::VirtualFP, 2 * stackGrowth);
469       MachineLocation FPSrc(FramePtr);
470       Moves.push_back(MachineMove(FrameLabel, FPDst, FPSrc));
471     }
472
473     // Update EBP with the new base value...
474     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
475             TII.get(Is64Bit ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr), FramePtr)
476         .addReg(StackPtr);
477
478     if (needsFrameMoves) {
479       // Mark effective beginning of when frame pointer becomes valid.
480       MCSymbol *FrameLabel = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
481       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PROLOG_LABEL)).addSym(FrameLabel);
482
483       // Define the current CFA to use the EBP/RBP register.
484       MachineLocation FPDst(FramePtr);
485       MachineLocation FPSrc(MachineLocation::VirtualFP);
486       Moves.push_back(MachineMove(FrameLabel, FPDst, FPSrc));
487     }
488
489     // Mark the FramePtr as live-in in every block except the entry.
490     for (MachineFunction::iterator I = llvm::next(MF.begin()), E = MF.end();
491          I != E; ++I)
492       I->addLiveIn(FramePtr);
493
494     // Realign stack
495     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
496       MachineInstr *MI =
497         BuildMI(MBB, MBBI, DL,
498                 TII.get(Is64Bit ? X86::AND64ri32 : X86::AND32ri),
499                 StackPtr).addReg(StackPtr).addImm(-MaxAlign);
500
501       // The EFLAGS implicit def is dead.
502       MI->getOperand(3).setIsDead();
503     }
504   } else {
505     NumBytes = StackSize - X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
506   }
507
508   // Skip the callee-saved push instructions.
509   bool PushedRegs = false;
510   int StackOffset = 2 * stackGrowth;
511
512   while (MBBI != MBB.end() &&
513          (MBBI->getOpcode() == X86::PUSH32r ||
514           MBBI->getOpcode() == X86::PUSH64r)) {
515     PushedRegs = true;
516     ++MBBI;
517
518     if (!HasFP && needsFrameMoves) {
519       // Mark callee-saved push instruction.
520       MCSymbol *Label = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
521       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PROLOG_LABEL)).addSym(Label);
522
523       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
524       unsigned Ptr = StackSize ?
525         MachineLocation::VirtualFP : StackPtr;
526       MachineLocation SPDst(Ptr);
527       MachineLocation SPSrc(Ptr, StackOffset);
528       Moves.push_back(MachineMove(Label, SPDst, SPSrc));
529       StackOffset += stackGrowth;
530     }
531   }
532
533   DL = MBB.findDebugLoc(MBBI);
534
535   // If there is an SUB32ri of ESP immediately before this instruction, merge
536   // the two. This can be the case when tail call elimination is enabled and
537   // the callee has more arguments then the caller.
538   NumBytes -= mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
539
540   // If there is an ADD32ri or SUB32ri of ESP immediately after this
541   // instruction, merge the two instructions.
542   mergeSPUpdatesDown(MBB, MBBI, StackPtr, &NumBytes);
543
544   // Adjust stack pointer: ESP -= numbytes.
545
546   // Windows and cygwin/mingw require a prologue helper routine when allocating
547   // more than 4K bytes on the stack.  Windows uses __chkstk and cygwin/mingw
548   // uses __alloca.  __alloca and the 32-bit version of __chkstk will probe the
549   // stack and adjust the stack pointer in one go.  The 64-bit version of
550   // __chkstk is only responsible for probing the stack.  The 64-bit prologue is
551   // responsible for adjusting the stack pointer.  Touching the stack at 4K
552   // increments is necessary to ensure that the guard pages used by the OS
553   // virtual memory manager are allocated in correct sequence.
554   if (NumBytes >= 4096 &&
555       (STI.isTargetCygMing() || STI.isTargetWin32()) &&
556       !STI.isTargetEnvMacho()) {
557     // Check whether EAX is livein for this function.
558     bool isEAXAlive = isEAXLiveIn(MF);
559
560     const char *StackProbeSymbol =
561       STI.isTargetWindows() ? "_chkstk" : "_alloca";
562     if (Is64Bit && STI.isTargetCygMing())
563       StackProbeSymbol = "__chkstk";
564     unsigned CallOp = Is64Bit ? X86::CALL64pcrel32 : X86::CALLpcrel32;
565     if (!isEAXAlive) {
566       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV32ri), X86::EAX)
567         .addImm(NumBytes);
568       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(CallOp))
569         .addExternalSymbol(StackProbeSymbol)
570         .addReg(StackPtr,    RegState::Define | RegState::Implicit)
571         .addReg(X86::EFLAGS, RegState::Define | RegState::Implicit);
572     } else {
573       // Save EAX
574       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PUSH32r))
575         .addReg(X86::EAX, RegState::Kill);
576
577       // Allocate NumBytes-4 bytes on stack. We'll also use 4 already
578       // allocated bytes for EAX.
579       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV32ri), X86::EAX)
580         .addImm(NumBytes - 4);
581       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(CallOp))
582         .addExternalSymbol(StackProbeSymbol)
583         .addReg(StackPtr,    RegState::Define | RegState::Implicit)
584         .addReg(X86::EFLAGS, RegState::Define | RegState::Implicit);
585
586       // Restore EAX
587       MachineInstr *MI = addRegOffset(BuildMI(MF, DL, TII.get(X86::MOV32rm),
588                                               X86::EAX),
589                                       StackPtr, false, NumBytes - 4);
590       MBB.insert(MBBI, MI);
591     }
592   } else if (NumBytes >= 4096 &&
593              STI.isTargetWin64() &&
594              !STI.isTargetEnvMacho()) {
595     // Sanity check that EAX is not livein for this function.  It should
596     // not be, so throw an assert.
597     assert(!isEAXLiveIn(MF) && "EAX is livein in the Win64 case!");
598
599     // Handle the 64-bit Windows ABI case where we need to call __chkstk.
600     // Function prologue is responsible for adjusting the stack pointer.
601     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::MOV32ri), X86::EAX)
602       .addImm(NumBytes);
603     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::WINCALL64pcrel32))
604       .addExternalSymbol("__chkstk")
605       .addReg(StackPtr, RegState::Define | RegState::Implicit);
606     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, -(int64_t)NumBytes, Is64Bit,
607                  TII, *RegInfo);
608   } else if (NumBytes)
609     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, -(int64_t)NumBytes, Is64Bit,
610                  TII, *RegInfo);
611
612   if ((NumBytes || PushedRegs) && needsFrameMoves) {
613     // Mark end of stack pointer adjustment.
614     MCSymbol *Label = MMI.getContext().CreateTempSymbol();
615     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::PROLOG_LABEL)).addSym(Label);
616
617     if (!HasFP && NumBytes) {
618       // Define the current CFA rule to use the provided offset.
619       if (StackSize) {
620         MachineLocation SPDst(MachineLocation::VirtualFP);
621         MachineLocation SPSrc(MachineLocation::VirtualFP,
622                               -StackSize + stackGrowth);
623         Moves.push_back(MachineMove(Label, SPDst, SPSrc));
624       } else {
625         MachineLocation SPDst(StackPtr);
626         MachineLocation SPSrc(StackPtr, stackGrowth);
627         Moves.push_back(MachineMove(Label, SPDst, SPSrc));
628       }
629     }
630
631     // Emit DWARF info specifying the offsets of the callee-saved registers.
632     if (PushedRegs)
633       emitCalleeSavedFrameMoves(MF, Label, HasFP ? FramePtr : StackPtr);
634   }
635 }
636
637 void X86FrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
638                                 MachineBasicBlock &MBB) const {
639   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
640   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
641   const X86RegisterInfo *RegInfo = TM.getRegisterInfo();
642   const X86InstrInfo &TII = *TM.getInstrInfo();
643   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
644   assert(MBBI != MBB.end() && "Returning block has no instructions");
645   unsigned RetOpcode = MBBI->getOpcode();
646   DebugLoc DL = MBBI->getDebugLoc();
647   bool Is64Bit = STI.is64Bit();
648   unsigned StackAlign = getStackAlignment();
649   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
650   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
651   unsigned StackPtr = RegInfo->getStackRegister();
652
653   switch (RetOpcode) {
654   default:
655     llvm_unreachable("Can only insert epilog into returning blocks");
656   case X86::RET:
657   case X86::RETI:
658   case X86::TCRETURNdi:
659   case X86::TCRETURNri:
660   case X86::TCRETURNmi:
661   case X86::TCRETURNdi64:
662   case X86::TCRETURNri64:
663   case X86::TCRETURNmi64:
664   case X86::EH_RETURN:
665   case X86::EH_RETURN64:
666     break;  // These are ok
667   }
668
669   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo.
670   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
671   uint64_t MaxAlign  = MFI->getMaxAlignment();
672   unsigned CSSize = X86FI->getCalleeSavedFrameSize();
673   uint64_t NumBytes = 0;
674
675   // If we're forcing a stack realignment we can't rely on just the frame
676   // info, we need to know the ABI stack alignment as well in case we
677   // have a call out.  Otherwise just make sure we have some alignment - we'll
678   // go with the minimum.
679   if (ForceStackAlign) {
680     if (MFI->hasCalls())
681       MaxAlign = (StackAlign > MaxAlign) ? StackAlign : MaxAlign;
682     else
683       MaxAlign = MaxAlign ? MaxAlign : 4;
684   }
685
686   if (hasFP(MF)) {
687     // Calculate required stack adjustment.
688     uint64_t FrameSize = StackSize - SlotSize;
689     if (RegInfo->needsStackRealignment(MF))
690       FrameSize = (FrameSize + MaxAlign - 1)/MaxAlign*MaxAlign;
691
692     NumBytes = FrameSize - CSSize;
693
694     // Pop EBP.
695     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
696             TII.get(Is64Bit ? X86::POP64r : X86::POP32r), FramePtr);
697   } else {
698     NumBytes = StackSize - CSSize;
699   }
700
701   // Skip the callee-saved pop instructions.
702   MachineBasicBlock::iterator LastCSPop = MBBI;
703   while (MBBI != MBB.begin()) {
704     MachineBasicBlock::iterator PI = prior(MBBI);
705     unsigned Opc = PI->getOpcode();
706
707     if (Opc != X86::POP32r && Opc != X86::POP64r && Opc != X86::DBG_VALUE &&
708         !PI->getDesc().isTerminator())
709       break;
710
711     --MBBI;
712   }
713
714   DL = MBBI->getDebugLoc();
715
716   // If there is an ADD32ri or SUB32ri of ESP immediately before this
717   // instruction, merge the two instructions.
718   if (NumBytes || MFI->hasVarSizedObjects())
719     mergeSPUpdatesUp(MBB, MBBI, StackPtr, &NumBytes);
720
721   // If dynamic alloca is used, then reset esp to point to the last callee-saved
722   // slot before popping them off! Same applies for the case, when stack was
723   // realigned.
724   if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
725     // We cannot use LEA here, because stack pointer was realigned. We need to
726     // deallocate local frame back.
727     if (CSSize) {
728       emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, NumBytes, Is64Bit, TII, *RegInfo);
729       MBBI = prior(LastCSPop);
730     }
731
732     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
733             TII.get(Is64Bit ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr),
734             StackPtr).addReg(FramePtr);
735   } else if (MFI->hasVarSizedObjects()) {
736     if (CSSize) {
737       unsigned Opc = Is64Bit ? X86::LEA64r : X86::LEA32r;
738       MachineInstr *MI =
739         addRegOffset(BuildMI(MF, DL, TII.get(Opc), StackPtr),
740                      FramePtr, false, -CSSize);
741       MBB.insert(MBBI, MI);
742     } else {
743       BuildMI(MBB, MBBI, DL,
744               TII.get(Is64Bit ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr), StackPtr)
745         .addReg(FramePtr);
746     }
747   } else if (NumBytes) {
748     // Adjust stack pointer back: ESP += numbytes.
749     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, NumBytes, Is64Bit, TII, *RegInfo);
750   }
751
752   // We're returning from function via eh_return.
753   if (RetOpcode == X86::EH_RETURN || RetOpcode == X86::EH_RETURN64) {
754     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
755     MachineOperand &DestAddr  = MBBI->getOperand(0);
756     assert(DestAddr.isReg() && "Offset should be in register!");
757     BuildMI(MBB, MBBI, DL,
758             TII.get(Is64Bit ? X86::MOV64rr : X86::MOV32rr),
759             StackPtr).addReg(DestAddr.getReg());
760   } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNri || RetOpcode == X86::TCRETURNdi ||
761              RetOpcode == X86::TCRETURNmi ||
762              RetOpcode == X86::TCRETURNri64 || RetOpcode == X86::TCRETURNdi64 ||
763              RetOpcode == X86::TCRETURNmi64) {
764     bool isMem = RetOpcode == X86::TCRETURNmi || RetOpcode == X86::TCRETURNmi64;
765     // Tail call return: adjust the stack pointer and jump to callee.
766     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
767     MachineOperand &JumpTarget = MBBI->getOperand(0);
768     MachineOperand &StackAdjust = MBBI->getOperand(isMem ? 5 : 1);
769     assert(StackAdjust.isImm() && "Expecting immediate value.");
770
771     // Adjust stack pointer.
772     int StackAdj = StackAdjust.getImm();
773     int MaxTCDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
774     int Offset = 0;
775     assert(MaxTCDelta <= 0 && "MaxTCDelta should never be positive");
776
777     // Incoporate the retaddr area.
778     Offset = StackAdj-MaxTCDelta;
779     assert(Offset >= 0 && "Offset should never be negative");
780
781     if (Offset) {
782       // Check for possible merge with preceeding ADD instruction.
783       Offset += mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
784       emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, Offset, Is64Bit, TII, *RegInfo);
785     }
786
787     // Jump to label or value in register.
788     if (RetOpcode == X86::TCRETURNdi || RetOpcode == X86::TCRETURNdi64) {
789       MachineInstrBuilder MIB =
790         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get((RetOpcode == X86::TCRETURNdi)
791                                        ? X86::TAILJMPd : X86::TAILJMPd64));
792       if (JumpTarget.isGlobal())
793         MIB.addGlobalAddress(JumpTarget.getGlobal(), JumpTarget.getOffset(),
794                              JumpTarget.getTargetFlags());
795       else {
796         assert(JumpTarget.isSymbol());
797         MIB.addExternalSymbol(JumpTarget.getSymbolName(),
798                               JumpTarget.getTargetFlags());
799       }
800     } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNmi || RetOpcode == X86::TCRETURNmi64) {
801       MachineInstrBuilder MIB =
802         BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get((RetOpcode == X86::TCRETURNmi)
803                                        ? X86::TAILJMPm : X86::TAILJMPm64));
804       for (unsigned i = 0; i != 5; ++i)
805         MIB.addOperand(MBBI->getOperand(i));
806     } else if (RetOpcode == X86::TCRETURNri64) {
807       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::TAILJMPr64)).
808         addReg(JumpTarget.getReg(), RegState::Kill);
809     } else {
810       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(X86::TAILJMPr)).
811         addReg(JumpTarget.getReg(), RegState::Kill);
812     }
813
814     MachineInstr *NewMI = prior(MBBI);
815     for (unsigned i = 2, e = MBBI->getNumOperands(); i != e; ++i)
816       NewMI->addOperand(MBBI->getOperand(i));
817
818     // Delete the pseudo instruction TCRETURN.
819     MBB.erase(MBBI);
820   } else if ((RetOpcode == X86::RET || RetOpcode == X86::RETI) &&
821              (X86FI->getTCReturnAddrDelta() < 0)) {
822     // Add the return addr area delta back since we are not tail calling.
823     int delta = -1*X86FI->getTCReturnAddrDelta();
824     MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
825
826     // Check for possible merge with preceeding ADD instruction.
827     delta += mergeSPUpdates(MBB, MBBI, StackPtr, true);
828     emitSPUpdate(MBB, MBBI, StackPtr, delta, Is64Bit, TII, *RegInfo);
829   }
830 }
831
832 void
833 X86FrameLowering::getInitialFrameState(std::vector<MachineMove> &Moves) const {
834   // Calculate amount of bytes used for return address storing
835   int stackGrowth = (STI.is64Bit() ? -8 : -4);
836   const X86RegisterInfo *RI = TM.getRegisterInfo();
837
838   // Initial state of the frame pointer is esp+stackGrowth.
839   MachineLocation Dst(MachineLocation::VirtualFP);
840   MachineLocation Src(RI->getStackRegister(), stackGrowth);
841   Moves.push_back(MachineMove(0, Dst, Src));
842
843   // Add return address to move list
844   MachineLocation CSDst(RI->getStackRegister(), stackGrowth);
845   MachineLocation CSSrc(RI->getRARegister());
846   Moves.push_back(MachineMove(0, CSDst, CSSrc));
847 }
848
849 int X86FrameLowering::getFrameIndexOffset(const MachineFunction &MF, int FI) const {
850   const X86RegisterInfo *RI =
851     static_cast<const X86RegisterInfo*>(MF.getTarget().getRegisterInfo());
852   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
853   int Offset = MFI->getObjectOffset(FI) - getOffsetOfLocalArea();
854   uint64_t StackSize = MFI->getStackSize();
855
856   if (RI->needsStackRealignment(MF)) {
857     if (FI < 0) {
858       // Skip the saved EBP.
859       Offset += RI->getSlotSize();
860     } else {
861       unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(FI);
862       assert((-(Offset + StackSize)) % Align == 0);
863       Align = 0;
864       return Offset + StackSize;
865     }
866     // FIXME: Support tail calls
867   } else {
868     if (!hasFP(MF))
869       return Offset + StackSize;
870
871     // Skip the saved EBP.
872     Offset += RI->getSlotSize();
873
874     // Skip the RETADDR move area
875     const X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
876     int TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
877     if (TailCallReturnAddrDelta < 0)
878       Offset -= TailCallReturnAddrDelta;
879   }
880
881   return Offset;
882 }
883
884 bool X86FrameLowering::spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
885                                              MachineBasicBlock::iterator MI,
886                                         const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
887                                           const TargetRegisterInfo *TRI) const {
888   if (CSI.empty())
889     return false;
890
891   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
892
893   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
894
895   bool isWin64 = STI.isTargetWin64();
896   unsigned SlotSize = STI.is64Bit() ? 8 : 4;
897   unsigned FPReg = TRI->getFrameRegister(MF);
898   unsigned CalleeFrameSize = 0;
899
900   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
901   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
902
903   unsigned Opc = STI.is64Bit() ? X86::PUSH64r : X86::PUSH32r;
904   for (unsigned i = CSI.size(); i != 0; --i) {
905     unsigned Reg = CSI[i-1].getReg();
906     // Add the callee-saved register as live-in. It's killed at the spill.
907     MBB.addLiveIn(Reg);
908     if (Reg == FPReg)
909       // X86RegisterInfo::emitPrologue will handle spilling of frame register.
910       continue;
911     if (!X86::VR128RegClass.contains(Reg) && !isWin64) {
912       CalleeFrameSize += SlotSize;
913       BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc)).addReg(Reg, RegState::Kill);
914     } else {
915       const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
916       TII.storeRegToStackSlot(MBB, MI, Reg, true, CSI[i-1].getFrameIdx(),
917                               RC, TRI);
918     }
919   }
920
921   X86FI->setCalleeSavedFrameSize(CalleeFrameSize);
922   return true;
923 }
924
925 bool X86FrameLowering::restoreCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
926                                                MachineBasicBlock::iterator MI,
927                                         const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
928                                           const TargetRegisterInfo *TRI) const {
929   if (CSI.empty())
930     return false;
931
932   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
933
934   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
935   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
936   unsigned FPReg = TRI->getFrameRegister(MF);
937   bool isWin64 = STI.isTargetWin64();
938   unsigned Opc = STI.is64Bit() ? X86::POP64r : X86::POP32r;
939   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
940     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
941     if (Reg == FPReg)
942       // X86RegisterInfo::emitEpilogue will handle restoring of frame register.
943       continue;
944     if (!X86::VR128RegClass.contains(Reg) && !isWin64) {
945       BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc), Reg);
946     } else {
947       const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
948       TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, Reg, CSI[i].getFrameIdx(),
949                                RC, TRI);
950     }
951   }
952   return true;
953 }
954
955 void
956 X86FrameLowering::processFunctionBeforeCalleeSavedScan(MachineFunction &MF,
957                                                    RegScavenger *RS) const {
958   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
959   const X86RegisterInfo *RegInfo = TM.getRegisterInfo();
960   unsigned SlotSize = RegInfo->getSlotSize();
961
962   X86MachineFunctionInfo *X86FI = MF.getInfo<X86MachineFunctionInfo>();
963   int32_t TailCallReturnAddrDelta = X86FI->getTCReturnAddrDelta();
964
965   if (TailCallReturnAddrDelta < 0) {
966     // create RETURNADDR area
967     //   arg
968     //   arg
969     //   RETADDR
970     //   { ...
971     //     RETADDR area
972     //     ...
973     //   }
974     //   [EBP]
975     MFI->CreateFixedObject(-TailCallReturnAddrDelta,
976                            (-1U*SlotSize)+TailCallReturnAddrDelta, true);
977   }
978
979   if (hasFP(MF)) {
980     assert((TailCallReturnAddrDelta <= 0) &&
981            "The Delta should always be zero or negative");
982     const TargetFrameLowering &TFI = *MF.getTarget().getFrameLowering();
983
984     // Create a frame entry for the EBP register that must be saved.
985     int FrameIdx = MFI->CreateFixedObject(SlotSize,
986                                           -(int)SlotSize +
987                                           TFI.getOffsetOfLocalArea() +
988                                           TailCallReturnAddrDelta,
989                                           true);
990     assert(FrameIdx == MFI->getObjectIndexBegin() &&
991            "Slot for EBP register must be last in order to be found!");
992     FrameIdx = 0;
993   }
994 }