e0d9eb55e781068b70293fbe09181ce74fb82a75
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / FixedLenDecoderEmitter.cpp
1 //===------------ FixedLenDecoderEmitter.cpp - Decoder Generator ----------===//
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 // It contains the tablegen backend that emits the decoder functions for
11 // targets with fixed length instruction set.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "decoder-emitter"
16
17 #include "FixedLenDecoderEmitter.h"
18 #include "CodeGenTarget.h"
19 #include "llvm/TableGen/Record.h"
20 #include "llvm/ADT/APInt.h"
21 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
22 #include "llvm/Support/Debug.h"
23 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
24
25 #include <vector>
26 #include <map>
27 #include <string>
28
29 using namespace llvm;
30
31 // The set (BIT_TRUE, BIT_FALSE, BIT_UNSET) represents a ternary logic system
32 // for a bit value.
33 //
34 // BIT_UNFILTERED is used as the init value for a filter position.  It is used
35 // only for filter processings.
36 typedef enum {
37   BIT_TRUE,      // '1'
38   BIT_FALSE,     // '0'
39   BIT_UNSET,     // '?'
40   BIT_UNFILTERED // unfiltered
41 } bit_value_t;
42
43 static bool ValueSet(bit_value_t V) {
44   return (V == BIT_TRUE || V == BIT_FALSE);
45 }
46 static bool ValueNotSet(bit_value_t V) {
47   return (V == BIT_UNSET);
48 }
49 static int Value(bit_value_t V) {
50   return ValueNotSet(V) ? -1 : (V == BIT_FALSE ? 0 : 1);
51 }
52 static bit_value_t bitFromBits(BitsInit &bits, unsigned index) {
53   if (BitInit *bit = dynamic_cast<BitInit*>(bits.getBit(index)))
54     return bit->getValue() ? BIT_TRUE : BIT_FALSE;
55
56   // The bit is uninitialized.
57   return BIT_UNSET;
58 }
59 // Prints the bit value for each position.
60 static void dumpBits(raw_ostream &o, BitsInit &bits) {
61   unsigned index;
62
63   for (index = bits.getNumBits(); index > 0; index--) {
64     switch (bitFromBits(bits, index - 1)) {
65     case BIT_TRUE:
66       o << "1";
67       break;
68     case BIT_FALSE:
69       o << "0";
70       break;
71     case BIT_UNSET:
72       o << "_";
73       break;
74     default:
75       llvm_unreachable("unexpected return value from bitFromBits");
76     }
77   }
78 }
79
80 static BitsInit &getBitsField(const Record &def, const char *str) {
81   BitsInit *bits = def.getValueAsBitsInit(str);
82   return *bits;
83 }
84
85 // Forward declaration.
86 class FilterChooser;
87
88 // Representation of the instruction to work on.
89 typedef std::vector<bit_value_t> insn_t;
90
91 /// Filter - Filter works with FilterChooser to produce the decoding tree for
92 /// the ISA.
93 ///
94 /// It is useful to think of a Filter as governing the switch stmts of the
95 /// decoding tree in a certain level.  Each case stmt delegates to an inferior
96 /// FilterChooser to decide what further decoding logic to employ, or in another
97 /// words, what other remaining bits to look at.  The FilterChooser eventually
98 /// chooses a best Filter to do its job.
99 ///
100 /// This recursive scheme ends when the number of Opcodes assigned to the
101 /// FilterChooser becomes 1 or if there is a conflict.  A conflict happens when
102 /// the Filter/FilterChooser combo does not know how to distinguish among the
103 /// Opcodes assigned.
104 ///
105 /// An example of a conflict is
106 ///
107 /// Conflict:
108 ///                     111101000.00........00010000....
109 ///                     111101000.00........0001........
110 ///                     1111010...00........0001........
111 ///                     1111010...00....................
112 ///                     1111010.........................
113 ///                     1111............................
114 ///                     ................................
115 ///     VST4q8a         111101000_00________00010000____
116 ///     VST4q8b         111101000_00________00010000____
117 ///
118 /// The Debug output shows the path that the decoding tree follows to reach the
119 /// the conclusion that there is a conflict.  VST4q8a is a vst4 to double-spaced
120 /// even registers, while VST4q8b is a vst4 to double-spaced odd regsisters.
121 ///
122 /// The encoding info in the .td files does not specify this meta information,
123 /// which could have been used by the decoder to resolve the conflict.  The
124 /// decoder could try to decode the even/odd register numbering and assign to
125 /// VST4q8a or VST4q8b, but for the time being, the decoder chooses the "a"
126 /// version and return the Opcode since the two have the same Asm format string.
127 class Filter {
128 protected:
129   FilterChooser *Owner; // points to the FilterChooser who owns this filter
130   unsigned StartBit; // the starting bit position
131   unsigned NumBits; // number of bits to filter
132   bool Mixed; // a mixed region contains both set and unset bits
133
134   // Map of well-known segment value to the set of uid's with that value.
135   std::map<uint64_t, std::vector<unsigned> > FilteredInstructions;
136
137   // Set of uid's with non-constant segment values.
138   std::vector<unsigned> VariableInstructions;
139
140   // Map of well-known segment value to its delegate.
141   std::map<unsigned, FilterChooser*> FilterChooserMap;
142
143   // Number of instructions which fall under FilteredInstructions category.
144   unsigned NumFiltered;
145
146   // Keeps track of the last opcode in the filtered bucket.
147   unsigned LastOpcFiltered;
148
149   // Number of instructions which fall under VariableInstructions category.
150   unsigned NumVariable;
151
152 public:
153   unsigned getNumFiltered() { return NumFiltered; }
154   unsigned getNumVariable() { return NumVariable; }
155   unsigned getSingletonOpc() {
156     assert(NumFiltered == 1);
157     return LastOpcFiltered;
158   }
159   // Return the filter chooser for the group of instructions without constant
160   // segment values.
161   FilterChooser &getVariableFC() {
162     assert(NumFiltered == 1);
163     assert(FilterChooserMap.size() == 1);
164     return *(FilterChooserMap.find((unsigned)-1)->second);
165   }
166
167   Filter(const Filter &f);
168   Filter(FilterChooser &owner, unsigned startBit, unsigned numBits, bool mixed);
169
170   ~Filter();
171
172   // Divides the decoding task into sub tasks and delegates them to the
173   // inferior FilterChooser's.
174   //
175   // A special case arises when there's only one entry in the filtered
176   // instructions.  In order to unambiguously decode the singleton, we need to
177   // match the remaining undecoded encoding bits against the singleton.
178   void recurse();
179
180   // Emit code to decode instructions given a segment or segments of bits.
181   void emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
182
183   // Returns the number of fanout produced by the filter.  More fanout implies
184   // the filter distinguishes more categories of instructions.
185   unsigned usefulness() const;
186 }; // End of class Filter
187
188 // These are states of our finite state machines used in FilterChooser's
189 // filterProcessor() which produces the filter candidates to use.
190 typedef enum {
191   ATTR_NONE,
192   ATTR_FILTERED,
193   ATTR_ALL_SET,
194   ATTR_ALL_UNSET,
195   ATTR_MIXED
196 } bitAttr_t;
197
198 /// FilterChooser - FilterChooser chooses the best filter among a set of Filters
199 /// in order to perform the decoding of instructions at the current level.
200 ///
201 /// Decoding proceeds from the top down.  Based on the well-known encoding bits
202 /// of instructions available, FilterChooser builds up the possible Filters that
203 /// can further the task of decoding by distinguishing among the remaining
204 /// candidate instructions.
205 ///
206 /// Once a filter has been chosen, it is called upon to divide the decoding task
207 /// into sub-tasks and delegates them to its inferior FilterChoosers for further
208 /// processings.
209 ///
210 /// It is useful to think of a Filter as governing the switch stmts of the
211 /// decoding tree.  And each case is delegated to an inferior FilterChooser to
212 /// decide what further remaining bits to look at.
213 class FilterChooser {
214 protected:
215   friend class Filter;
216
217   // Vector of codegen instructions to choose our filter.
218   const std::vector<const CodeGenInstruction*> &AllInstructions;
219
220   // Vector of uid's for this filter chooser to work on.
221   const std::vector<unsigned> Opcodes;
222
223   // Lookup table for the operand decoding of instructions.
224   std::map<unsigned, std::vector<OperandInfo> > &Operands;
225
226   // Vector of candidate filters.
227   std::vector<Filter> Filters;
228
229   // Array of bit values passed down from our parent.
230   // Set to all BIT_UNFILTERED's for Parent == NULL.
231   std::vector<bit_value_t> FilterBitValues;
232
233   // Links to the FilterChooser above us in the decoding tree.
234   FilterChooser *Parent;
235
236   // Index of the best filter from Filters.
237   int BestIndex;
238
239   // Width of instructions
240   unsigned BitWidth;
241
242   // Parent emitter
243   const FixedLenDecoderEmitter *Emitter;
244
245 public:
246   FilterChooser(const FilterChooser &FC) :
247     AllInstructions(FC.AllInstructions), Opcodes(FC.Opcodes),
248       Operands(FC.Operands), Filters(FC.Filters),
249       FilterBitValues(FC.FilterBitValues), Parent(FC.Parent),
250     BestIndex(FC.BestIndex), BitWidth(FC.BitWidth),
251     Emitter(FC.Emitter) { }
252
253   FilterChooser(const std::vector<const CodeGenInstruction*> &Insts,
254                 const std::vector<unsigned> &IDs,
255     std::map<unsigned, std::vector<OperandInfo> > &Ops,
256                 unsigned BW,
257                 const FixedLenDecoderEmitter *E) :
258       AllInstructions(Insts), Opcodes(IDs), Operands(Ops), Filters(),
259       Parent(NULL), BestIndex(-1), BitWidth(BW), Emitter(E) {
260     for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i)
261       FilterBitValues.push_back(BIT_UNFILTERED);
262
263     doFilter();
264   }
265
266   FilterChooser(const std::vector<const CodeGenInstruction*> &Insts,
267                 const std::vector<unsigned> &IDs,
268         std::map<unsigned, std::vector<OperandInfo> > &Ops,
269                 std::vector<bit_value_t> &ParentFilterBitValues,
270                 FilterChooser &parent) :
271       AllInstructions(Insts), Opcodes(IDs), Operands(Ops),
272       Filters(), FilterBitValues(ParentFilterBitValues),
273       Parent(&parent), BestIndex(-1), BitWidth(parent.BitWidth),
274       Emitter(parent.Emitter) {
275     doFilter();
276   }
277
278   // The top level filter chooser has NULL as its parent.
279   bool isTopLevel() { return Parent == NULL; }
280
281   // Emit the top level typedef and decodeInstruction() function.
282   void emitTop(raw_ostream &o, unsigned Indentation, std::string Namespace);
283
284 protected:
285   // Populates the insn given the uid.
286   void insnWithID(insn_t &Insn, unsigned Opcode) const {
287     BitsInit &Bits = getBitsField(*AllInstructions[Opcode]->TheDef, "Inst");
288
289     // We may have a SoftFail bitmask, which specifies a mask where an encoding
290     // may differ from the value in "Inst" and yet still be valid, but the
291     // disassembler should return SoftFail instead of Success.
292     //
293     // This is used for marking UNPREDICTABLE instructions in the ARM world.
294     BitsInit *SFBits = AllInstructions[Opcode]->TheDef->getValueAsBitsInit("SoftFail");
295
296     for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i) {
297       if (SFBits && bitFromBits(*SFBits, i) == BIT_TRUE)
298         Insn.push_back(BIT_UNSET);
299       else
300         Insn.push_back(bitFromBits(Bits, i));
301     }
302   }
303
304   // Returns the record name.
305   const std::string &nameWithID(unsigned Opcode) const {
306     return AllInstructions[Opcode]->TheDef->getName();
307   }
308
309   // Populates the field of the insn given the start position and the number of
310   // consecutive bits to scan for.
311   //
312   // Returns false if there exists any uninitialized bit value in the range.
313   // Returns true, otherwise.
314   bool fieldFromInsn(uint64_t &Field, insn_t &Insn, unsigned StartBit,
315       unsigned NumBits) const;
316
317   /// dumpFilterArray - dumpFilterArray prints out debugging info for the given
318   /// filter array as a series of chars.
319   void dumpFilterArray(raw_ostream &o, std::vector<bit_value_t> & filter);
320
321   /// dumpStack - dumpStack traverses the filter chooser chain and calls
322   /// dumpFilterArray on each filter chooser up to the top level one.
323   void dumpStack(raw_ostream &o, const char *prefix);
324
325   Filter &bestFilter() {
326     assert(BestIndex != -1 && "BestIndex not set");
327     return Filters[BestIndex];
328   }
329
330   // Called from Filter::recurse() when singleton exists.  For debug purpose.
331   void SingletonExists(unsigned Opc);
332
333   bool PositionFiltered(unsigned i) {
334     return ValueSet(FilterBitValues[i]);
335   }
336
337   // Calculates the island(s) needed to decode the instruction.
338   // This returns a lit of undecoded bits of an instructions, for example,
339   // Inst{20} = 1 && Inst{3-0} == 0b1111 represents two islands of yet-to-be
340   // decoded bits in order to verify that the instruction matches the Opcode.
341   unsigned getIslands(std::vector<unsigned> &StartBits,
342       std::vector<unsigned> &EndBits, std::vector<uint64_t> &FieldVals,
343       insn_t &Insn);
344
345   // Emits code to check the Predicates member of an instruction are true.
346   // Returns true if predicate matches were emitted, false otherwise.
347   bool emitPredicateMatch(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,unsigned Opc);
348
349   void emitSoftFailCheck(raw_ostream &o, unsigned Indentation, unsigned Opc);
350
351   // Emits code to decode the singleton.  Return true if we have matched all the
352   // well-known bits.
353   bool emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,unsigned Opc);
354
355   // Emits code to decode the singleton, and then to decode the rest.
356   void emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,Filter &Best);
357
358   void emitBinaryParser(raw_ostream &o , unsigned &Indentation,
359                         OperandInfo &OpInfo);
360
361   // Assign a single filter and run with it.
362   void runSingleFilter(FilterChooser &owner, unsigned startBit, unsigned numBit,
363       bool mixed);
364
365   // reportRegion is a helper function for filterProcessor to mark a region as
366   // eligible for use as a filter region.
367   void reportRegion(bitAttr_t RA, unsigned StartBit, unsigned BitIndex,
368       bool AllowMixed);
369
370   // FilterProcessor scans the well-known encoding bits of the instructions and
371   // builds up a list of candidate filters.  It chooses the best filter and
372   // recursively descends down the decoding tree.
373   bool filterProcessor(bool AllowMixed, bool Greedy = true);
374
375   // Decides on the best configuration of filter(s) to use in order to decode
376   // the instructions.  A conflict of instructions may occur, in which case we
377   // dump the conflict set to the standard error.
378   void doFilter();
379
380   // Emits code to decode our share of instructions.  Returns true if the
381   // emitted code causes a return, which occurs if we know how to decode
382   // the instruction at this level or the instruction is not decodeable.
383   bool emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation);
384 };
385
386 ///////////////////////////
387 //                       //
388 // Filter Implmenetation //
389 //                       //
390 ///////////////////////////
391
392 Filter::Filter(const Filter &f) :
393   Owner(f.Owner), StartBit(f.StartBit), NumBits(f.NumBits), Mixed(f.Mixed),
394   FilteredInstructions(f.FilteredInstructions),
395   VariableInstructions(f.VariableInstructions),
396   FilterChooserMap(f.FilterChooserMap), NumFiltered(f.NumFiltered),
397   LastOpcFiltered(f.LastOpcFiltered), NumVariable(f.NumVariable) {
398 }
399
400 Filter::Filter(FilterChooser &owner, unsigned startBit, unsigned numBits,
401     bool mixed) : Owner(&owner), StartBit(startBit), NumBits(numBits),
402                   Mixed(mixed) {
403   assert(StartBit + NumBits - 1 < Owner->BitWidth);
404
405   NumFiltered = 0;
406   LastOpcFiltered = 0;
407   NumVariable = 0;
408
409   for (unsigned i = 0, e = Owner->Opcodes.size(); i != e; ++i) {
410     insn_t Insn;
411
412     // Populates the insn given the uid.
413     Owner->insnWithID(Insn, Owner->Opcodes[i]);
414
415     uint64_t Field;
416     // Scans the segment for possibly well-specified encoding bits.
417     bool ok = Owner->fieldFromInsn(Field, Insn, StartBit, NumBits);
418
419     if (ok) {
420       // The encoding bits are well-known.  Lets add the uid of the
421       // instruction into the bucket keyed off the constant field value.
422       LastOpcFiltered = Owner->Opcodes[i];
423       FilteredInstructions[Field].push_back(LastOpcFiltered);
424       ++NumFiltered;
425     } else {
426       // Some of the encoding bit(s) are unspecfied.  This contributes to
427       // one additional member of "Variable" instructions.
428       VariableInstructions.push_back(Owner->Opcodes[i]);
429       ++NumVariable;
430     }
431   }
432
433   assert((FilteredInstructions.size() + VariableInstructions.size() > 0)
434          && "Filter returns no instruction categories");
435 }
436
437 Filter::~Filter() {
438   std::map<unsigned, FilterChooser*>::iterator filterIterator;
439   for (filterIterator = FilterChooserMap.begin();
440        filterIterator != FilterChooserMap.end();
441        filterIterator++) {
442     delete filterIterator->second;
443   }
444 }
445
446 // Divides the decoding task into sub tasks and delegates them to the
447 // inferior FilterChooser's.
448 //
449 // A special case arises when there's only one entry in the filtered
450 // instructions.  In order to unambiguously decode the singleton, we need to
451 // match the remaining undecoded encoding bits against the singleton.
452 void Filter::recurse() {
453   std::map<uint64_t, std::vector<unsigned> >::const_iterator mapIterator;
454
455   // Starts by inheriting our parent filter chooser's filter bit values.
456   std::vector<bit_value_t> BitValueArray(Owner->FilterBitValues);
457
458   unsigned bitIndex;
459
460   if (VariableInstructions.size()) {
461     // Conservatively marks each segment position as BIT_UNSET.
462     for (bitIndex = 0; bitIndex < NumBits; bitIndex++)
463       BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_UNSET;
464
465     // Delegates to an inferior filter chooser for further processing on this
466     // group of instructions whose segment values are variable.
467     FilterChooserMap.insert(std::pair<unsigned, FilterChooser*>(
468                               (unsigned)-1,
469                               new FilterChooser(Owner->AllInstructions,
470                                                 VariableInstructions,
471                                                 Owner->Operands,
472                                                 BitValueArray,
473                                                 *Owner)
474                               ));
475   }
476
477   // No need to recurse for a singleton filtered instruction.
478   // See also Filter::emit().
479   if (getNumFiltered() == 1) {
480     //Owner->SingletonExists(LastOpcFiltered);
481     assert(FilterChooserMap.size() == 1);
482     return;
483   }
484
485   // Otherwise, create sub choosers.
486   for (mapIterator = FilteredInstructions.begin();
487        mapIterator != FilteredInstructions.end();
488        mapIterator++) {
489
490     // Marks all the segment positions with either BIT_TRUE or BIT_FALSE.
491     for (bitIndex = 0; bitIndex < NumBits; bitIndex++) {
492       if (mapIterator->first & (1ULL << bitIndex))
493         BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_TRUE;
494       else
495         BitValueArray[StartBit + bitIndex] = BIT_FALSE;
496     }
497
498     // Delegates to an inferior filter chooser for further processing on this
499     // category of instructions.
500     FilterChooserMap.insert(std::pair<unsigned, FilterChooser*>(
501                               mapIterator->first,
502                               new FilterChooser(Owner->AllInstructions,
503                                                 mapIterator->second,
504                                                 Owner->Operands,
505                                                 BitValueArray,
506                                                 *Owner)
507                               ));
508   }
509 }
510
511 // Emit code to decode instructions given a segment or segments of bits.
512 void Filter::emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
513   o.indent(Indentation) << "// Check Inst{";
514
515   if (NumBits > 1)
516     o << (StartBit + NumBits - 1) << '-';
517
518   o << StartBit << "} ...\n";
519
520   o.indent(Indentation) << "switch (fieldFromInstruction" << Owner->BitWidth
521                         << "(insn, " << StartBit << ", "
522                         << NumBits << ")) {\n";
523
524   std::map<unsigned, FilterChooser*>::iterator filterIterator;
525
526   bool DefaultCase = false;
527   for (filterIterator = FilterChooserMap.begin();
528        filterIterator != FilterChooserMap.end();
529        filterIterator++) {
530
531     // Field value -1 implies a non-empty set of variable instructions.
532     // See also recurse().
533     if (filterIterator->first == (unsigned)-1) {
534       DefaultCase = true;
535
536       o.indent(Indentation) << "default:\n";
537       o.indent(Indentation) << "  break; // fallthrough\n";
538
539       // Closing curly brace for the switch statement.
540       // This is unconventional because we want the default processing to be
541       // performed for the fallthrough cases as well, i.e., when the "cases"
542       // did not prove a decoded instruction.
543       o.indent(Indentation) << "}\n";
544
545     } else
546       o.indent(Indentation) << "case " << filterIterator->first << ":\n";
547
548     // We arrive at a category of instructions with the same segment value.
549     // Now delegate to the sub filter chooser for further decodings.
550     // The case may fallthrough, which happens if the remaining well-known
551     // encoding bits do not match exactly.
552     if (!DefaultCase) { ++Indentation; ++Indentation; }
553
554     bool finished = filterIterator->second->emit(o, Indentation);
555     // For top level default case, there's no need for a break statement.
556     if (Owner->isTopLevel() && DefaultCase)
557       break;
558     if (!finished)
559       o.indent(Indentation) << "break;\n";
560
561     if (!DefaultCase) { --Indentation; --Indentation; }
562   }
563
564   // If there is no default case, we still need to supply a closing brace.
565   if (!DefaultCase) {
566     // Closing curly brace for the switch statement.
567     o.indent(Indentation) << "}\n";
568   }
569 }
570
571 // Returns the number of fanout produced by the filter.  More fanout implies
572 // the filter distinguishes more categories of instructions.
573 unsigned Filter::usefulness() const {
574   if (VariableInstructions.size())
575     return FilteredInstructions.size();
576   else
577     return FilteredInstructions.size() + 1;
578 }
579
580 //////////////////////////////////
581 //                              //
582 // Filterchooser Implementation //
583 //                              //
584 //////////////////////////////////
585
586 // Emit the top level typedef and decodeInstruction() function.
587 void FilterChooser::emitTop(raw_ostream &o, unsigned Indentation,
588                             std::string Namespace) {
589   o.indent(Indentation) <<
590     "static MCDisassembler::DecodeStatus decode" << Namespace << "Instruction" << BitWidth
591     << "(MCInst &MI, uint" << BitWidth << "_t insn, uint64_t Address, "
592     << "const void *Decoder, const MCSubtargetInfo &STI) {\n";
593   o.indent(Indentation) << "  unsigned tmp = 0;\n";
594   o.indent(Indentation) << "  (void)tmp;\n";
595   o.indent(Indentation) << Emitter->Locals << "\n";
596   o.indent(Indentation) << "  uint64_t Bits = STI.getFeatureBits();\n";
597   o.indent(Indentation) << "  (void)Bits;\n";
598
599   ++Indentation; ++Indentation;
600   // Emits code to decode the instructions.
601   emit(o, Indentation);
602
603   o << '\n';
604   o.indent(Indentation) << "return " << Emitter->ReturnFail << ";\n";
605   --Indentation; --Indentation;
606
607   o.indent(Indentation) << "}\n";
608
609   o << '\n';
610 }
611
612 // Populates the field of the insn given the start position and the number of
613 // consecutive bits to scan for.
614 //
615 // Returns false if and on the first uninitialized bit value encountered.
616 // Returns true, otherwise.
617 bool FilterChooser::fieldFromInsn(uint64_t &Field, insn_t &Insn,
618     unsigned StartBit, unsigned NumBits) const {
619   Field = 0;
620
621   for (unsigned i = 0; i < NumBits; ++i) {
622     if (Insn[StartBit + i] == BIT_UNSET)
623       return false;
624
625     if (Insn[StartBit + i] == BIT_TRUE)
626       Field = Field | (1ULL << i);
627   }
628
629   return true;
630 }
631
632 /// dumpFilterArray - dumpFilterArray prints out debugging info for the given
633 /// filter array as a series of chars.
634 void FilterChooser::dumpFilterArray(raw_ostream &o,
635                                     std::vector<bit_value_t> &filter) {
636   unsigned bitIndex;
637
638   for (bitIndex = BitWidth; bitIndex > 0; bitIndex--) {
639     switch (filter[bitIndex - 1]) {
640     case BIT_UNFILTERED:
641       o << ".";
642       break;
643     case BIT_UNSET:
644       o << "_";
645       break;
646     case BIT_TRUE:
647       o << "1";
648       break;
649     case BIT_FALSE:
650       o << "0";
651       break;
652     }
653   }
654 }
655
656 /// dumpStack - dumpStack traverses the filter chooser chain and calls
657 /// dumpFilterArray on each filter chooser up to the top level one.
658 void FilterChooser::dumpStack(raw_ostream &o, const char *prefix) {
659   FilterChooser *current = this;
660
661   while (current) {
662     o << prefix;
663     dumpFilterArray(o, current->FilterBitValues);
664     o << '\n';
665     current = current->Parent;
666   }
667 }
668
669 // Called from Filter::recurse() when singleton exists.  For debug purpose.
670 void FilterChooser::SingletonExists(unsigned Opc) {
671   insn_t Insn0;
672   insnWithID(Insn0, Opc);
673
674   errs() << "Singleton exists: " << nameWithID(Opc)
675          << " with its decoding dominating ";
676   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); ++i) {
677     if (Opcodes[i] == Opc) continue;
678     errs() << nameWithID(Opcodes[i]) << ' ';
679   }
680   errs() << '\n';
681
682   dumpStack(errs(), "\t\t");
683   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); i++) {
684     const std::string &Name = nameWithID(Opcodes[i]);
685
686     errs() << '\t' << Name << " ";
687     dumpBits(errs(),
688              getBitsField(*AllInstructions[Opcodes[i]]->TheDef, "Inst"));
689     errs() << '\n';
690   }
691 }
692
693 // Calculates the island(s) needed to decode the instruction.
694 // This returns a list of undecoded bits of an instructions, for example,
695 // Inst{20} = 1 && Inst{3-0} == 0b1111 represents two islands of yet-to-be
696 // decoded bits in order to verify that the instruction matches the Opcode.
697 unsigned FilterChooser::getIslands(std::vector<unsigned> &StartBits,
698     std::vector<unsigned> &EndBits, std::vector<uint64_t> &FieldVals,
699     insn_t &Insn) {
700   unsigned Num, BitNo;
701   Num = BitNo = 0;
702
703   uint64_t FieldVal = 0;
704
705   // 0: Init
706   // 1: Water (the bit value does not affect decoding)
707   // 2: Island (well-known bit value needed for decoding)
708   int State = 0;
709   int Val = -1;
710
711   for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i) {
712     Val = Value(Insn[i]);
713     bool Filtered = PositionFiltered(i);
714     switch (State) {
715     default: llvm_unreachable("Unreachable code!");
716     case 0:
717     case 1:
718       if (Filtered || Val == -1)
719         State = 1; // Still in Water
720       else {
721         State = 2; // Into the Island
722         BitNo = 0;
723         StartBits.push_back(i);
724         FieldVal = Val;
725       }
726       break;
727     case 2:
728       if (Filtered || Val == -1) {
729         State = 1; // Into the Water
730         EndBits.push_back(i - 1);
731         FieldVals.push_back(FieldVal);
732         ++Num;
733       } else {
734         State = 2; // Still in Island
735         ++BitNo;
736         FieldVal = FieldVal | Val << BitNo;
737       }
738       break;
739     }
740   }
741   // If we are still in Island after the loop, do some housekeeping.
742   if (State == 2) {
743     EndBits.push_back(BitWidth - 1);
744     FieldVals.push_back(FieldVal);
745     ++Num;
746   }
747
748   assert(StartBits.size() == Num && EndBits.size() == Num &&
749          FieldVals.size() == Num);
750   return Num;
751 }
752
753 void FilterChooser::emitBinaryParser(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
754                          OperandInfo &OpInfo) {
755   std::string &Decoder = OpInfo.Decoder;
756
757   if (OpInfo.numFields() == 1) {
758     OperandInfo::iterator OI = OpInfo.begin();
759     o.indent(Indentation) << "  tmp = fieldFromInstruction" << BitWidth
760                             << "(insn, " << OI->Base << ", " << OI->Width
761                             << ");\n";
762   } else {
763     o.indent(Indentation) << "  tmp = 0;\n";
764     for (OperandInfo::iterator OI = OpInfo.begin(), OE = OpInfo.end();
765          OI != OE; ++OI) {
766       o.indent(Indentation) << "  tmp |= (fieldFromInstruction" << BitWidth
767                             << "(insn, " << OI->Base << ", " << OI->Width
768                             << ") << " << OI->Offset << ");\n";
769     }
770   }
771
772   if (Decoder != "")
773     o.indent(Indentation) << "  " << Emitter->GuardPrefix << Decoder
774                           << "(MI, tmp, Address, Decoder)" << Emitter->GuardPostfix << "\n";
775   else
776     o.indent(Indentation) << "  MI.addOperand(MCOperand::CreateImm(tmp));\n";
777
778 }
779
780 static void emitSinglePredicateMatch(raw_ostream &o, StringRef str,
781                                      std::string PredicateNamespace) {
782   if (str[0] == '!')
783     o << "!(Bits & " << PredicateNamespace << "::"
784       << str.slice(1,str.size()) << ")";
785   else
786     o << "(Bits & " << PredicateNamespace << "::" << str << ")";
787 }
788
789 bool FilterChooser::emitPredicateMatch(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
790                                            unsigned Opc) {
791   ListInit *Predicates = AllInstructions[Opc]->TheDef->getValueAsListInit("Predicates");
792   for (unsigned i = 0; i < Predicates->getSize(); ++i) {
793     Record *Pred = Predicates->getElementAsRecord(i);
794     if (!Pred->getValue("AssemblerMatcherPredicate"))
795       continue;
796
797     std::string P = Pred->getValueAsString("AssemblerCondString");
798
799     if (!P.length())
800       continue;
801
802     if (i != 0)
803       o << " && ";
804
805     StringRef SR(P);
806     std::pair<StringRef, StringRef> pairs = SR.split(',');
807     while (pairs.second.size()) {
808       emitSinglePredicateMatch(o, pairs.first, Emitter->PredicateNamespace);
809       o << " && ";
810       pairs = pairs.second.split(',');
811     }
812     emitSinglePredicateMatch(o, pairs.first, Emitter->PredicateNamespace);
813   }
814   return Predicates->getSize() > 0;
815 }
816
817 void FilterChooser::emitSoftFailCheck(raw_ostream &o, unsigned Indentation, unsigned Opc) {
818   BitsInit *SFBits = AllInstructions[Opc]->TheDef->getValueAsBitsInit("SoftFail");
819   if (!SFBits) return;
820   BitsInit *InstBits = AllInstructions[Opc]->TheDef->getValueAsBitsInit("Inst");
821
822   APInt PositiveMask(BitWidth, 0ULL);
823   APInt NegativeMask(BitWidth, 0ULL);
824   for (unsigned i = 0; i < BitWidth; ++i) {
825     bit_value_t B = bitFromBits(*SFBits, i);
826     bit_value_t IB = bitFromBits(*InstBits, i);
827
828     if (B != BIT_TRUE) continue;
829
830     switch (IB) {
831     case BIT_FALSE:
832       // The bit is meant to be false, so emit a check to see if it is true.
833       PositiveMask.setBit(i);
834       break;
835     case BIT_TRUE:
836       // The bit is meant to be true, so emit a check to see if it is false.
837       NegativeMask.setBit(i);
838       break;
839     default:
840       // The bit is not set; this must be an error!
841       StringRef Name = AllInstructions[Opc]->TheDef->getName();
842       errs() << "SoftFail Conflict: bit SoftFail{" << i << "} in "
843              << Name
844              << " is set but Inst{" << i <<"} is unset!\n"
845              << "  - You can only mark a bit as SoftFail if it is fully defined"
846              << " (1/0 - not '?') in Inst\n";
847       o << "#error SoftFail Conflict, " << Name << "::SoftFail{" << i 
848         << "} set but Inst{" << i << "} undefined!\n";
849     }
850   }
851
852   bool NeedPositiveMask = PositiveMask.getBoolValue();
853   bool NeedNegativeMask = NegativeMask.getBoolValue();
854
855   if (!NeedPositiveMask && !NeedNegativeMask)
856     return;
857
858   std::string PositiveMaskStr = PositiveMask.toString(16, /*signed=*/false);
859   std::string NegativeMaskStr = NegativeMask.toString(16, /*signed=*/false);
860   StringRef BitExt = "";
861   if (BitWidth > 32)
862     BitExt = "ULL";
863
864   o.indent(Indentation) << "if (";
865   if (NeedPositiveMask)
866     o << "insn & 0x" << PositiveMaskStr << BitExt;
867   if (NeedPositiveMask && NeedNegativeMask)
868     o << " || ";
869   if (NeedNegativeMask)
870     o << "~insn & 0x" << NegativeMaskStr << BitExt;
871   o << ")\n";
872   o.indent(Indentation+2) << "S = MCDisassembler::SoftFail;\n";
873 }
874
875 // Emits code to decode the singleton.  Return true if we have matched all the
876 // well-known bits.
877 bool FilterChooser::emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
878                                          unsigned Opc) {
879   std::vector<unsigned> StartBits;
880   std::vector<unsigned> EndBits;
881   std::vector<uint64_t> FieldVals;
882   insn_t Insn;
883   insnWithID(Insn, Opc);
884
885   // Look for islands of undecoded bits of the singleton.
886   getIslands(StartBits, EndBits, FieldVals, Insn);
887
888   unsigned Size = StartBits.size();
889   unsigned I, NumBits;
890
891   // If we have matched all the well-known bits, just issue a return.
892   if (Size == 0) {
893     o.indent(Indentation) << "if (";
894     if (!emitPredicateMatch(o, Indentation, Opc))
895       o << "1";
896     o << ") {\n";
897     emitSoftFailCheck(o, Indentation+2, Opc);
898     o.indent(Indentation) << "  MI.setOpcode(" << Opc << ");\n";
899     std::vector<OperandInfo>& InsnOperands = Operands[Opc];
900     for (std::vector<OperandInfo>::iterator
901          I = InsnOperands.begin(), E = InsnOperands.end(); I != E; ++I) {
902       // If a custom instruction decoder was specified, use that.
903       if (I->numFields() == 0 && I->Decoder.size()) {
904         o.indent(Indentation) << "  " << Emitter->GuardPrefix << I->Decoder
905                               << "(MI, insn, Address, Decoder)" << Emitter->GuardPostfix << "\n";
906         break;
907       }
908
909       emitBinaryParser(o, Indentation, *I);
910     }
911
912     o.indent(Indentation) << "  return " << Emitter->ReturnOK << "; // " << nameWithID(Opc)
913                           << '\n';
914     o.indent(Indentation) << "}\n"; // Closing predicate block.
915     return true;
916   }
917
918   // Otherwise, there are more decodings to be done!
919
920   // Emit code to match the island(s) for the singleton.
921   o.indent(Indentation) << "// Check ";
922
923   for (I = Size; I != 0; --I) {
924     o << "Inst{" << EndBits[I-1] << '-' << StartBits[I-1] << "} ";
925     if (I > 1)
926       o << " && ";
927     else
928       o << "for singleton decoding...\n";
929   }
930
931   o.indent(Indentation) << "if (";
932   if (emitPredicateMatch(o, Indentation, Opc)) {
933     o << " &&\n";
934     o.indent(Indentation+4);
935   }
936
937   for (I = Size; I != 0; --I) {
938     NumBits = EndBits[I-1] - StartBits[I-1] + 1;
939     o << "fieldFromInstruction" << BitWidth << "(insn, "
940       << StartBits[I-1] << ", " << NumBits
941       << ") == " << FieldVals[I-1];
942     if (I > 1)
943       o << " && ";
944     else
945       o << ") {\n";
946   }
947   emitSoftFailCheck(o, Indentation+2, Opc);
948   o.indent(Indentation) << "  MI.setOpcode(" << Opc << ");\n";
949   std::vector<OperandInfo>& InsnOperands = Operands[Opc];
950   for (std::vector<OperandInfo>::iterator
951        I = InsnOperands.begin(), E = InsnOperands.end(); I != E; ++I) {
952     // If a custom instruction decoder was specified, use that.
953     if (I->numFields() == 0 && I->Decoder.size()) {
954       o.indent(Indentation) << "  " << Emitter->GuardPrefix << I->Decoder
955                             << "(MI, insn, Address, Decoder)" << Emitter->GuardPostfix << "\n";
956       break;
957     }
958
959     emitBinaryParser(o, Indentation, *I);
960   }
961   o.indent(Indentation) << "  return " << Emitter->ReturnOK << "; // " << nameWithID(Opc)
962                         << '\n';
963   o.indent(Indentation) << "}\n";
964
965   return false;
966 }
967
968 // Emits code to decode the singleton, and then to decode the rest.
969 void FilterChooser::emitSingletonDecoder(raw_ostream &o, unsigned &Indentation,
970     Filter &Best) {
971
972   unsigned Opc = Best.getSingletonOpc();
973
974   emitSingletonDecoder(o, Indentation, Opc);
975
976   // Emit code for the rest.
977   o.indent(Indentation) << "else\n";
978
979   Indentation += 2;
980   Best.getVariableFC().emit(o, Indentation);
981   Indentation -= 2;
982 }
983
984 // Assign a single filter and run with it.  Top level API client can initialize
985 // with a single filter to start the filtering process.
986 void FilterChooser::runSingleFilter(FilterChooser &owner, unsigned startBit,
987     unsigned numBit, bool mixed) {
988   Filters.clear();
989   Filter F(*this, startBit, numBit, true);
990   Filters.push_back(F);
991   BestIndex = 0; // Sole Filter instance to choose from.
992   bestFilter().recurse();
993 }
994
995 // reportRegion is a helper function for filterProcessor to mark a region as
996 // eligible for use as a filter region.
997 void FilterChooser::reportRegion(bitAttr_t RA, unsigned StartBit,
998     unsigned BitIndex, bool AllowMixed) {
999   if (RA == ATTR_MIXED && AllowMixed)
1000     Filters.push_back(Filter(*this, StartBit, BitIndex - StartBit, true));
1001   else if (RA == ATTR_ALL_SET && !AllowMixed)
1002     Filters.push_back(Filter(*this, StartBit, BitIndex - StartBit, false));
1003 }
1004
1005 // FilterProcessor scans the well-known encoding bits of the instructions and
1006 // builds up a list of candidate filters.  It chooses the best filter and
1007 // recursively descends down the decoding tree.
1008 bool FilterChooser::filterProcessor(bool AllowMixed, bool Greedy) {
1009   Filters.clear();
1010   BestIndex = -1;
1011   unsigned numInstructions = Opcodes.size();
1012
1013   assert(numInstructions && "Filter created with no instructions");
1014
1015   // No further filtering is necessary.
1016   if (numInstructions == 1)
1017     return true;
1018
1019   // Heuristics.  See also doFilter()'s "Heuristics" comment when num of
1020   // instructions is 3.
1021   if (AllowMixed && !Greedy) {
1022     assert(numInstructions == 3);
1023
1024     for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); ++i) {
1025       std::vector<unsigned> StartBits;
1026       std::vector<unsigned> EndBits;
1027       std::vector<uint64_t> FieldVals;
1028       insn_t Insn;
1029
1030       insnWithID(Insn, Opcodes[i]);
1031
1032       // Look for islands of undecoded bits of any instruction.
1033       if (getIslands(StartBits, EndBits, FieldVals, Insn) > 0) {
1034         // Found an instruction with island(s).  Now just assign a filter.
1035         runSingleFilter(*this, StartBits[0], EndBits[0] - StartBits[0] + 1,
1036                         true);
1037         return true;
1038       }
1039     }
1040   }
1041
1042   unsigned BitIndex, InsnIndex;
1043
1044   // We maintain BIT_WIDTH copies of the bitAttrs automaton.
1045   // The automaton consumes the corresponding bit from each
1046   // instruction.
1047   //
1048   //   Input symbols: 0, 1, and _ (unset).
1049   //   States:        NONE, FILTERED, ALL_SET, ALL_UNSET, and MIXED.
1050   //   Initial state: NONE.
1051   //
1052   // (NONE) ------- [01] -> (ALL_SET)
1053   // (NONE) ------- _ ----> (ALL_UNSET)
1054   // (ALL_SET) ---- [01] -> (ALL_SET)
1055   // (ALL_SET) ---- _ ----> (MIXED)
1056   // (ALL_UNSET) -- [01] -> (MIXED)
1057   // (ALL_UNSET) -- _ ----> (ALL_UNSET)
1058   // (MIXED) ------ . ----> (MIXED)
1059   // (FILTERED)---- . ----> (FILTERED)
1060
1061   std::vector<bitAttr_t> bitAttrs;
1062
1063   // FILTERED bit positions provide no entropy and are not worthy of pursuing.
1064   // Filter::recurse() set either BIT_TRUE or BIT_FALSE for each position.
1065   for (BitIndex = 0; BitIndex < BitWidth; ++BitIndex)
1066     if (FilterBitValues[BitIndex] == BIT_TRUE ||
1067         FilterBitValues[BitIndex] == BIT_FALSE)
1068       bitAttrs.push_back(ATTR_FILTERED);
1069     else
1070       bitAttrs.push_back(ATTR_NONE);
1071
1072   for (InsnIndex = 0; InsnIndex < numInstructions; ++InsnIndex) {
1073     insn_t insn;
1074
1075     insnWithID(insn, Opcodes[InsnIndex]);
1076
1077     for (BitIndex = 0; BitIndex < BitWidth; ++BitIndex) {
1078       switch (bitAttrs[BitIndex]) {
1079       case ATTR_NONE:
1080         if (insn[BitIndex] == BIT_UNSET)
1081           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_ALL_UNSET;
1082         else
1083           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_ALL_SET;
1084         break;
1085       case ATTR_ALL_SET:
1086         if (insn[BitIndex] == BIT_UNSET)
1087           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_MIXED;
1088         break;
1089       case ATTR_ALL_UNSET:
1090         if (insn[BitIndex] != BIT_UNSET)
1091           bitAttrs[BitIndex] = ATTR_MIXED;
1092         break;
1093       case ATTR_MIXED:
1094       case ATTR_FILTERED:
1095         break;
1096       }
1097     }
1098   }
1099
1100   // The regionAttr automaton consumes the bitAttrs automatons' state,
1101   // lowest-to-highest.
1102   //
1103   //   Input symbols: F(iltered), (all_)S(et), (all_)U(nset), M(ixed)
1104   //   States:        NONE, ALL_SET, MIXED
1105   //   Initial state: NONE
1106   //
1107   // (NONE) ----- F --> (NONE)
1108   // (NONE) ----- S --> (ALL_SET)     ; and set region start
1109   // (NONE) ----- U --> (NONE)
1110   // (NONE) ----- M --> (MIXED)       ; and set region start
1111   // (ALL_SET) -- F --> (NONE)        ; and report an ALL_SET region
1112   // (ALL_SET) -- S --> (ALL_SET)
1113   // (ALL_SET) -- U --> (NONE)        ; and report an ALL_SET region
1114   // (ALL_SET) -- M --> (MIXED)       ; and report an ALL_SET region
1115   // (MIXED) ---- F --> (NONE)        ; and report a MIXED region
1116   // (MIXED) ---- S --> (ALL_SET)     ; and report a MIXED region
1117   // (MIXED) ---- U --> (NONE)        ; and report a MIXED region
1118   // (MIXED) ---- M --> (MIXED)
1119
1120   bitAttr_t RA = ATTR_NONE;
1121   unsigned StartBit = 0;
1122
1123   for (BitIndex = 0; BitIndex < BitWidth; BitIndex++) {
1124     bitAttr_t bitAttr = bitAttrs[BitIndex];
1125
1126     assert(bitAttr != ATTR_NONE && "Bit without attributes");
1127
1128     switch (RA) {
1129     case ATTR_NONE:
1130       switch (bitAttr) {
1131       case ATTR_FILTERED:
1132         break;
1133       case ATTR_ALL_SET:
1134         StartBit = BitIndex;
1135         RA = ATTR_ALL_SET;
1136         break;
1137       case ATTR_ALL_UNSET:
1138         break;
1139       case ATTR_MIXED:
1140         StartBit = BitIndex;
1141         RA = ATTR_MIXED;
1142         break;
1143       default:
1144         llvm_unreachable("Unexpected bitAttr!");
1145       }
1146       break;
1147     case ATTR_ALL_SET:
1148       switch (bitAttr) {
1149       case ATTR_FILTERED:
1150         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1151         RA = ATTR_NONE;
1152         break;
1153       case ATTR_ALL_SET:
1154         break;
1155       case ATTR_ALL_UNSET:
1156         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1157         RA = ATTR_NONE;
1158         break;
1159       case ATTR_MIXED:
1160         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1161         StartBit = BitIndex;
1162         RA = ATTR_MIXED;
1163         break;
1164       default:
1165         llvm_unreachable("Unexpected bitAttr!");
1166       }
1167       break;
1168     case ATTR_MIXED:
1169       switch (bitAttr) {
1170       case ATTR_FILTERED:
1171         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1172         StartBit = BitIndex;
1173         RA = ATTR_NONE;
1174         break;
1175       case ATTR_ALL_SET:
1176         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1177         StartBit = BitIndex;
1178         RA = ATTR_ALL_SET;
1179         break;
1180       case ATTR_ALL_UNSET:
1181         reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1182         RA = ATTR_NONE;
1183         break;
1184       case ATTR_MIXED:
1185         break;
1186       default:
1187         llvm_unreachable("Unexpected bitAttr!");
1188       }
1189       break;
1190     case ATTR_ALL_UNSET:
1191       llvm_unreachable("regionAttr state machine has no ATTR_UNSET state");
1192     case ATTR_FILTERED:
1193       llvm_unreachable("regionAttr state machine has no ATTR_FILTERED state");
1194     }
1195   }
1196
1197   // At the end, if we're still in ALL_SET or MIXED states, report a region
1198   switch (RA) {
1199   case ATTR_NONE:
1200     break;
1201   case ATTR_FILTERED:
1202     break;
1203   case ATTR_ALL_SET:
1204     reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1205     break;
1206   case ATTR_ALL_UNSET:
1207     break;
1208   case ATTR_MIXED:
1209     reportRegion(RA, StartBit, BitIndex, AllowMixed);
1210     break;
1211   }
1212
1213   // We have finished with the filter processings.  Now it's time to choose
1214   // the best performing filter.
1215   BestIndex = 0;
1216   bool AllUseless = true;
1217   unsigned BestScore = 0;
1218
1219   for (unsigned i = 0, e = Filters.size(); i != e; ++i) {
1220     unsigned Usefulness = Filters[i].usefulness();
1221
1222     if (Usefulness)
1223       AllUseless = false;
1224
1225     if (Usefulness > BestScore) {
1226       BestIndex = i;
1227       BestScore = Usefulness;
1228     }
1229   }
1230
1231   if (!AllUseless)
1232     bestFilter().recurse();
1233
1234   return !AllUseless;
1235 } // end of FilterChooser::filterProcessor(bool)
1236
1237 // Decides on the best configuration of filter(s) to use in order to decode
1238 // the instructions.  A conflict of instructions may occur, in which case we
1239 // dump the conflict set to the standard error.
1240 void FilterChooser::doFilter() {
1241   unsigned Num = Opcodes.size();
1242   assert(Num && "FilterChooser created with no instructions");
1243
1244   // Try regions of consecutive known bit values first.
1245   if (filterProcessor(false))
1246     return;
1247
1248   // Then regions of mixed bits (both known and unitialized bit values allowed).
1249   if (filterProcessor(true))
1250     return;
1251
1252   // Heuristics to cope with conflict set {t2CMPrs, t2SUBSrr, t2SUBSrs} where
1253   // no single instruction for the maximum ATTR_MIXED region Inst{14-4} has a
1254   // well-known encoding pattern.  In such case, we backtrack and scan for the
1255   // the very first consecutive ATTR_ALL_SET region and assign a filter to it.
1256   if (Num == 3 && filterProcessor(true, false))
1257     return;
1258
1259   // If we come to here, the instruction decoding has failed.
1260   // Set the BestIndex to -1 to indicate so.
1261   BestIndex = -1;
1262 }
1263
1264 // Emits code to decode our share of instructions.  Returns true if the
1265 // emitted code causes a return, which occurs if we know how to decode
1266 // the instruction at this level or the instruction is not decodeable.
1267 bool FilterChooser::emit(raw_ostream &o, unsigned &Indentation) {
1268   if (Opcodes.size() == 1)
1269     // There is only one instruction in the set, which is great!
1270     // Call emitSingletonDecoder() to see whether there are any remaining
1271     // encodings bits.
1272     return emitSingletonDecoder(o, Indentation, Opcodes[0]);
1273
1274   // Choose the best filter to do the decodings!
1275   if (BestIndex != -1) {
1276     Filter &Best = bestFilter();
1277     if (Best.getNumFiltered() == 1)
1278       emitSingletonDecoder(o, Indentation, Best);
1279     else
1280       bestFilter().emit(o, Indentation);
1281     return false;
1282   }
1283
1284   // We don't know how to decode these instructions!  Return 0 and dump the
1285   // conflict set!
1286   o.indent(Indentation) << "return 0;" << " // Conflict set: ";
1287   for (int i = 0, N = Opcodes.size(); i < N; ++i) {
1288     o << nameWithID(Opcodes[i]);
1289     if (i < (N - 1))
1290       o << ", ";
1291     else
1292       o << '\n';
1293   }
1294
1295   // Print out useful conflict information for postmortem analysis.
1296   errs() << "Decoding Conflict:\n";
1297
1298   dumpStack(errs(), "\t\t");
1299
1300   for (unsigned i = 0; i < Opcodes.size(); i++) {
1301     const std::string &Name = nameWithID(Opcodes[i]);
1302
1303     errs() << '\t' << Name << " ";
1304     dumpBits(errs(),
1305              getBitsField(*AllInstructions[Opcodes[i]]->TheDef, "Inst"));
1306     errs() << '\n';
1307   }
1308
1309   return true;
1310 }
1311
1312 static bool populateInstruction(const CodeGenInstruction &CGI,
1313                                 unsigned Opc,
1314                       std::map<unsigned, std::vector<OperandInfo> >& Operands){
1315   const Record &Def = *CGI.TheDef;
1316   // If all the bit positions are not specified; do not decode this instruction.
1317   // We are bound to fail!  For proper disassembly, the well-known encoding bits
1318   // of the instruction must be fully specified.
1319   //
1320   // This also removes pseudo instructions from considerations of disassembly,
1321   // which is a better design and less fragile than the name matchings.
1322   // Ignore "asm parser only" instructions.
1323   if (Def.getValueAsBit("isAsmParserOnly") ||
1324       Def.getValueAsBit("isCodeGenOnly"))
1325     return false;
1326
1327   BitsInit &Bits = getBitsField(Def, "Inst");
1328   if (Bits.allInComplete()) return false;
1329
1330   std::vector<OperandInfo> InsnOperands;
1331
1332   // If the instruction has specified a custom decoding hook, use that instead
1333   // of trying to auto-generate the decoder.
1334   std::string InstDecoder = Def.getValueAsString("DecoderMethod");
1335   if (InstDecoder != "") {
1336     InsnOperands.push_back(OperandInfo(InstDecoder));
1337     Operands[Opc] = InsnOperands;
1338     return true;
1339   }
1340
1341   // Generate a description of the operand of the instruction that we know
1342   // how to decode automatically.
1343   // FIXME: We'll need to have a way to manually override this as needed.
1344
1345   // Gather the outputs/inputs of the instruction, so we can find their
1346   // positions in the encoding.  This assumes for now that they appear in the
1347   // MCInst in the order that they're listed.
1348   std::vector<std::pair<Init*, std::string> > InOutOperands;
1349   DagInit *Out  = Def.getValueAsDag("OutOperandList");
1350   DagInit *In  = Def.getValueAsDag("InOperandList");
1351   for (unsigned i = 0; i < Out->getNumArgs(); ++i)
1352     InOutOperands.push_back(std::make_pair(Out->getArg(i), Out->getArgName(i)));
1353   for (unsigned i = 0; i < In->getNumArgs(); ++i)
1354     InOutOperands.push_back(std::make_pair(In->getArg(i), In->getArgName(i)));
1355
1356   // Search for tied operands, so that we can correctly instantiate
1357   // operands that are not explicitly represented in the encoding.
1358   std::map<std::string, std::string> TiedNames;
1359   for (unsigned i = 0; i < CGI.Operands.size(); ++i) {
1360     int tiedTo = CGI.Operands[i].getTiedRegister();
1361     if (tiedTo != -1) {
1362       TiedNames[InOutOperands[i].second] = InOutOperands[tiedTo].second;
1363       TiedNames[InOutOperands[tiedTo].second] = InOutOperands[i].second;
1364     }
1365   }
1366
1367   // For each operand, see if we can figure out where it is encoded.
1368   for (std::vector<std::pair<Init*, std::string> >::iterator
1369        NI = InOutOperands.begin(), NE = InOutOperands.end(); NI != NE; ++NI) {
1370     std::string Decoder = "";
1371
1372     // At this point, we can locate the field, but we need to know how to
1373     // interpret it.  As a first step, require the target to provide callbacks
1374     // for decoding register classes.
1375     // FIXME: This need to be extended to handle instructions with custom
1376     // decoder methods, and operands with (simple) MIOperandInfo's.
1377     TypedInit *TI = dynamic_cast<TypedInit*>(NI->first);
1378     RecordRecTy *Type = dynamic_cast<RecordRecTy*>(TI->getType());
1379     Record *TypeRecord = Type->getRecord();
1380     bool isReg = false;
1381     if (TypeRecord->isSubClassOf("RegisterOperand"))
1382       TypeRecord = TypeRecord->getValueAsDef("RegClass");
1383     if (TypeRecord->isSubClassOf("RegisterClass")) {
1384       Decoder = "Decode" + TypeRecord->getName() + "RegisterClass";
1385       isReg = true;
1386     }
1387
1388     RecordVal *DecoderString = TypeRecord->getValue("DecoderMethod");
1389     StringInit *String = DecoderString ?
1390       dynamic_cast<StringInit*>(DecoderString->getValue()) : 0;
1391     if (!isReg && String && String->getValue() != "")
1392       Decoder = String->getValue();
1393
1394     OperandInfo OpInfo(Decoder);
1395     unsigned Base = ~0U;
1396     unsigned Width = 0;
1397     unsigned Offset = 0;
1398
1399     for (unsigned bi = 0; bi < Bits.getNumBits(); ++bi) {
1400       VarInit *Var = 0;
1401       VarBitInit *BI = dynamic_cast<VarBitInit*>(Bits.getBit(bi));
1402       if (BI)
1403         Var = dynamic_cast<VarInit*>(BI->getVariable());
1404       else
1405         Var = dynamic_cast<VarInit*>(Bits.getBit(bi));
1406
1407       if (!Var) {
1408         if (Base != ~0U) {
1409           OpInfo.addField(Base, Width, Offset);
1410           Base = ~0U;
1411           Width = 0;
1412           Offset = 0;
1413         }
1414         continue;
1415       }
1416
1417       if (Var->getName() != NI->second &&
1418           Var->getName() != TiedNames[NI->second]) {
1419         if (Base != ~0U) {
1420           OpInfo.addField(Base, Width, Offset);
1421           Base = ~0U;
1422           Width = 0;
1423           Offset = 0;
1424         }
1425         continue;
1426       }
1427
1428       if (Base == ~0U) {
1429         Base = bi;
1430         Width = 1;
1431         Offset = BI ? BI->getBitNum() : 0;
1432       } else if (BI && BI->getBitNum() != Offset + Width) {
1433         OpInfo.addField(Base, Width, Offset);
1434         Base = bi;
1435         Width = 1;
1436         Offset = BI->getBitNum();
1437       } else {
1438         ++Width;
1439       }
1440     }
1441
1442     if (Base != ~0U)
1443       OpInfo.addField(Base, Width, Offset);
1444
1445     if (OpInfo.numFields() > 0)
1446       InsnOperands.push_back(OpInfo);
1447   }
1448
1449   Operands[Opc] = InsnOperands;
1450
1451
1452 #if 0
1453   DEBUG({
1454       // Dumps the instruction encoding bits.
1455       dumpBits(errs(), Bits);
1456
1457       errs() << '\n';
1458
1459       // Dumps the list of operand info.
1460       for (unsigned i = 0, e = CGI.Operands.size(); i != e; ++i) {
1461         const CGIOperandList::OperandInfo &Info = CGI.Operands[i];
1462         const std::string &OperandName = Info.Name;
1463         const Record &OperandDef = *Info.Rec;
1464
1465         errs() << "\t" << OperandName << " (" << OperandDef.getName() << ")\n";
1466       }
1467     });
1468 #endif
1469
1470   return true;
1471 }
1472
1473 static void emitHelper(llvm::raw_ostream &o, unsigned BitWidth) {
1474   unsigned Indentation = 0;
1475   std::string WidthStr = "uint" + utostr(BitWidth) + "_t";
1476
1477   o << '\n';
1478
1479   o.indent(Indentation) << "static " << WidthStr <<
1480     " fieldFromInstruction" << BitWidth <<
1481     "(" << WidthStr <<" insn, unsigned startBit, unsigned numBits)\n";
1482
1483   o.indent(Indentation) << "{\n";
1484
1485   ++Indentation; ++Indentation;
1486   o.indent(Indentation) << "assert(startBit + numBits <= " << BitWidth
1487                         << " && \"Instruction field out of bounds!\");\n";
1488   o << '\n';
1489   o.indent(Indentation) << WidthStr << " fieldMask;\n";
1490   o << '\n';
1491   o.indent(Indentation) << "if (numBits == " << BitWidth << ")\n";
1492
1493   ++Indentation; ++Indentation;
1494   o.indent(Indentation) << "fieldMask = (" << WidthStr << ")-1;\n";
1495   --Indentation; --Indentation;
1496
1497   o.indent(Indentation) << "else\n";
1498
1499   ++Indentation; ++Indentation;
1500   o.indent(Indentation) << "fieldMask = ((1 << numBits) - 1) << startBit;\n";
1501   --Indentation; --Indentation;
1502
1503   o << '\n';
1504   o.indent(Indentation) << "return (insn & fieldMask) >> startBit;\n";
1505   --Indentation; --Indentation;
1506
1507   o.indent(Indentation) << "}\n";
1508
1509   o << '\n';
1510 }
1511
1512 // Emits disassembler code for instruction decoding.
1513 void FixedLenDecoderEmitter::run(raw_ostream &o)
1514 {
1515   o << "#include \"llvm/MC/MCInst.h\"\n";
1516   o << "#include \"llvm/Support/DataTypes.h\"\n";
1517   o << "#include <assert.h>\n";
1518   o << '\n';
1519   o << "namespace llvm {\n\n";
1520
1521   // Parameterize the decoders based on namespace and instruction width.
1522   NumberedInstructions = Target.getInstructionsByEnumValue();
1523   std::map<std::pair<std::string, unsigned>,
1524            std::vector<unsigned> > OpcMap;
1525   std::map<unsigned, std::vector<OperandInfo> > Operands;
1526
1527   for (unsigned i = 0; i < NumberedInstructions.size(); ++i) {
1528     const CodeGenInstruction *Inst = NumberedInstructions[i];
1529     Record *Def = Inst->TheDef;
1530     unsigned Size = Def->getValueAsInt("Size");
1531     if (Def->getValueAsString("Namespace") == "TargetOpcode" ||
1532         Def->getValueAsBit("isPseudo") ||
1533         Def->getValueAsBit("isAsmParserOnly") ||
1534         Def->getValueAsBit("isCodeGenOnly"))
1535       continue;
1536
1537     std::string DecoderNamespace = Def->getValueAsString("DecoderNamespace");
1538
1539     if (Size) {
1540       if (populateInstruction(*Inst, i, Operands)) {
1541         OpcMap[std::make_pair(DecoderNamespace, Size)].push_back(i);
1542       }
1543     }
1544   }
1545
1546   std::set<unsigned> Sizes;
1547   for (std::map<std::pair<std::string, unsigned>,
1548                 std::vector<unsigned> >::iterator
1549        I = OpcMap.begin(), E = OpcMap.end(); I != E; ++I) {
1550     // If we haven't visited this instruction width before, emit the
1551     // helper method to extract fields.
1552     if (!Sizes.count(I->first.second)) {
1553       emitHelper(o, 8*I->first.second);
1554       Sizes.insert(I->first.second);
1555     }
1556
1557     // Emit the decoder for this namespace+width combination.
1558     FilterChooser FC(NumberedInstructions, I->second, Operands,
1559                      8*I->first.second, this);
1560     FC.emitTop(o, 0, I->first.first);
1561   }
1562
1563   o << "\n} // End llvm namespace \n";
1564 }