Minor spiller tweak to unfavor reload into load/store instructions.
[oota-llvm.git] / docs / ProgrammersManual.html
index 5932aaf727f22c3fa1ebed0ce310cc7e24e9142e..2a573f941a1ac8d3e77b468ffd884ab401bfbd34 100644 (file)
@@ -138,7 +138,8 @@ with another <tt>Value</tt></a> </li>
     <li><a href="#AbstractTypeUser">The AbstractTypeUser Class</a></li>
   </ul></li>
 
-  <li><a href="#SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> and <tt>TypeSymbolTable</tt> classes </a></li>
+  <li><a href="#SymbolTable">The <tt>ValueSymbolTable</tt> and <tt>TypeSymbolTable</tt> classes</a></li>
+  <li><a href="#UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a></li>
   </ul></li>
 
   <li><a href="#coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference</a>
@@ -173,7 +174,8 @@ with another <tt>Value</tt></a> </li>
 <div class="doc_author">    
   <p>Written by <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a>, 
                 <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a>, 
-                <a href="mailto:jstanley@cs.uiuc.edu">Joel Stanley</a>, and
+                <a href="mailto:ggreif@gmail.com">Gabor Greif</a>, 
+                <a href="mailto:jstanley@cs.uiuc.edu">Joel Stanley</a> and
                 <a href="mailto:rspencer@x10sys.com">Reid Spencer</a></p>
 </div>
 
@@ -1484,8 +1486,8 @@ small example that shows how to dump all instructions in a function to the stand
 #include "<a href="/doxygen/InstIterator_8h-source.html">llvm/Support/InstIterator.h</a>"
 
 // <i>F is a pointer to a Function instance</i>
-for (inst_iterator i = inst_begin(F), e = inst_end(F); i != e; ++i)
-  llvm::cerr &lt;&lt; *i &lt;&lt; "\n";
+for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+  llvm::cerr &lt;&lt; *I &lt;&lt; "\n";
 </pre>
 </div>
 
@@ -1497,7 +1499,10 @@ F, all you would need to do is something like:</p>
 <div class="doc_code">
 <pre>
 std::set&lt;Instruction*&gt; worklist;
-worklist.insert(inst_begin(F), inst_end(F));
+// or better yet, SmallPtrSet&lt;Instruction*, 64&gt; worklist;
+
+for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+   worklist.insert(&amp;*I);
 </pre>
 </div>
 
@@ -2204,7 +2209,7 @@ names for types.</p>
 by most clients.  It should only be used when iteration over the symbol table 
 names themselves are required, which is very special purpose.  Note that not 
 all LLVM
-<a href="#Value">Value</a>s have names, and those without names (i.e. they have
+<tt><a href="#Value">Value</a></tt>s have names, and those without names (i.e. they have
 an empty name) do not exist in the symbol table.
 </p>
 
@@ -2220,7 +2225,230 @@ insert entries into the symbol table.</p>
 
 
 
-<!-- *********************************************************************** -->
+<!-- ======================================================================= -->
+<div class="doc_subsection">
+  <a name="UserLayout">The <tt>User</tt> and owned <tt>Use</tt> classes' memory layout</a>
+</div>
+
+<div class="doc_text">
+<p>The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1User.html">
+User</a></tt> class provides a base for expressing the ownership of <tt>User</tt>
+towards other <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Value.html">
+Value</a></tt>s. The <tt><a href="http://llvm.org/doxygen/classllvm_1_1Use.html">
+Use</a></tt> helper class is employed to do the bookkeeping and to facilitate <i>O(1)</i>
+addition and removal.</p>
+
+<!-- ______________________________________________________________________ -->
+<div class="doc_subsubsection">
+  <a name="PATypeHolder">Interaction and relationship between <tt>User</tt> and <tt>Use</tt> objects</a>
+</div>
+
+<div class="doc_text">
+<p>
+A subclass of <tt>User</tt> can choose between incorporating its <tt>Use</tt> objects
+or refer to them out-of-line by means of a pointer. A mixed variant
+(some <tt>Use</tt>s inline others hung off) is impractical and breaks the invariant
+that the <tt>Use</tt> objects belonging to the same <tt>User</tt> form a contiguous array.
+</p>
+</div>
+
+<p>
+We have 2 different layouts in the <tt>User</tt> (sub)classes:
+<ul>
+<li><p>Layout a)
+The <tt>Use</tt> object(s) are inside (resp. at fixed offset) of the <tt>User</tt>
+object and there are a fixed number of them.</p>
+
+<li><p>Layout b)
+The <tt>Use</tt> object(s) are referenced by a pointer to an
+array from the <tt>User</tt> object and there may be a variable
+number of them.</p>
+</ul>
+<p>
+Initially each layout will possess a direct pointer to the
+start of the array of <tt>Use</tt>s. Though not mandatory for layout a),
+we stick to this redundancy for the sake of simplicity.
+The <tt>User</tt> object will also store the number of <tt>Use</tt> objects it
+has. (Theoretically this information can also be calculated
+given the scheme presented below.)</p>
+<p>
+Special forms of allocation operators (<tt>operator new</tt>)
+will enforce the following memory layouts:</p>
+
+<ul>
+<li><p>Layout a) will be modelled by prepending the <tt>User</tt> object by the <tt>Use[]</tt> array.</p>
+
+<pre>
+...---.---.---.---.-------...
+  | P | P | P | P | User
+'''---'---'---'---'-------'''
+</pre>
+
+<li><p>Layout b) will be modelled by pointing at the Use[] array.</p>
+<pre>
+.-------...
+| User
+'-------'''
+    |
+    v
+    .---.---.---.---...
+    | P | P | P | P |
+    '---'---'---'---'''
+</pre>
+</ul>
+<i>(In the above figures '<tt>P</tt>' stands for the <tt>Use**</tt> that
+    is stored in each <tt>Use</tt> object in the member <tt>Use::Prev</tt>)</i>
+
+<!-- ______________________________________________________________________ -->
+<div class="doc_subsubsection">
+  <a name="PATypeHolder">The waymarking algorithm</a>
+</div>
+
+<div class="doc_text">
+<p>
+Since the <tt>Use</tt> objects will be deprived of the direct pointer to
+their <tt>User</tt> objects, there must be a fast and exact method to
+recover it. This is accomplished by the following scheme:</p>
+</div>
+
+A bit-encoding in the 2 LSBits (least significant bits) of the <tt>Use::Prev</tt> will allow to find the
+start of the <tt>User</tt> object:
+<ul>
+<li><tt>00</tt> &mdash;&gt; binary digit 0</li>
+<li><tt>01</tt> &mdash;&gt; binary digit 1</li>
+<li><tt>10</tt> &mdash;&gt; stop and calculate (<tt>s</tt>)</li>
+<li><tt>11</tt> &mdash;&gt; full stop (<tt>S</tt>)</li>
+</ul>
+<p>
+Given a <tt>Use*</tt>, all we have to do is to walk till we get
+a stop and we either have a <tt>User</tt> immediately behind or
+we have to walk to the next stop picking up digits
+and calculating the offset:</p>
+<pre>
+.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.---.----------------
+| 1 | s | 1 | 0 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | 0 | s | 1 | 1 | s | 1 | S | User (or User*)
+'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'---'----------------
+    |+15                |+10            |+6         |+3     |+1
+    |                   |               |           |       |__>
+    |                   |               |           |__________>
+    |                   |               |______________________>
+    |                   |______________________________________>
+    |__________________________________________________________>
+</pre>
+<p>
+Only the significant number of bits need to be stored between the
+stops, so that the <i>worst case is 20 memory accesses</i> when there are
+1000 <tt>Use</tt> objects associated with a <tt>User</tt>.</p>
+
+<!-- ______________________________________________________________________ -->
+<div class="doc_subsubsection">
+  <a name="PATypeHolder">Reference implementation</a>
+</div>
+
+<div class="doc_text">
+<p>
+The following literate Haskell fragment demonstrates the concept:</p>
+</div>
+
+<div class="doc_code">
+<pre>
+> import Test.QuickCheck
+> 
+> digits :: Int -> [Char] -> [Char]
+> digits 0 acc = '0' : acc
+> digits 1 acc = '1' : acc
+> digits n acc = digits (n `div` 2) $ digits (n `mod` 2) acc
+> 
+> dist :: Int -> [Char] -> [Char]
+> dist 0 [] = ['S']
+> dist 0 acc = acc
+> dist 1 acc = let r = dist 0 acc in 's' : digits (length r) r
+> dist n acc = dist (n - 1) $ dist 1 acc
+> 
+> takeLast n ss = reverse $ take n $ reverse ss
+> 
+> test = takeLast 40 $ dist 20 []
+> 
+</pre>
+</div>
+<p>
+Printing &lt;test&gt; gives: <tt>"1s100000s11010s10100s1111s1010s110s11s1S"</tt></p>
+<p>
+The reverse algorithm computes the length of the string just by examining
+a certain prefix:</p>
+
+<div class="doc_code">
+<pre>
+> pref :: [Char] -> Int
+> pref "S" = 1
+> pref ('s':'1':rest) = decode 2 1 rest
+> pref (_:rest) = 1 + pref rest
+> 
+> decode walk acc ('0':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2) rest
+> decode walk acc ('1':rest) = decode (walk + 1) (acc * 2 + 1) rest
+> decode walk acc _ = walk + acc
+> 
+</pre>
+</div>
+<p>
+Now, as expected, printing &lt;pref test&gt; gives <tt>40</tt>.</p>
+<p>
+We can <i>quickCheck</i> this with following property:</p>
+
+<div class="doc_code">
+<pre>
+> testcase = dist 2000 []
+> testcaseLength = length testcase
+> 
+> identityProp n = n > 0 && n <= testcaseLength ==> length arr == pref arr
+>     where arr = takeLast n testcase
+> 
+</pre>
+</div>
+<p>
+As expected &lt;quickCheck identityProp&gt; gives:</p>
+
+<pre>
+*Main> quickCheck identityProp
+OK, passed 100 tests.
+</pre>
+<p>
+Let's be a bit more exhaustive:</p>
+
+<div class="doc_code">
+<pre>
+> 
+> deepCheck p = check (defaultConfig { configMaxTest = 500 }) p
+> 
+</pre>
+</div>
+<p>
+And here is the result of &lt;deepCheck identityProp&gt;:</p>
+
+<pre>
+*Main> deepCheck identityProp
+OK, passed 500 tests.
+</pre>
+
+<!-- ______________________________________________________________________ -->
+<div class="doc_subsubsection">
+  <a name="PATypeHolder">Tagging considerations</a>
+</div>
+
+<p>
+To maintain the invariant that the 2 LSBits of each <tt>Use**</tt> in <tt>Use</tt>
+never change after being set up, setters of <tt>Use::Prev</tt> must re-tag the
+new <tt>Use**</tt> on every modification. Accordingly getters must strip the
+tag bits.</p>
+<p>
+For layout b) instead of the <tt>User</tt> we will find a pointer (<tt>User*</tt> with LSBit set).
+Following this pointer brings us to the <tt>User</tt>. A portable trick will ensure
+that the first bytes of <tt>User</tt> (if interpreted as a pointer) will never have
+the LSBit set.</p>
+
+</div>
+
+  <!-- *********************************************************************** -->
 <div class="doc_section">
   <a name="coreclasses">The Core LLVM Class Hierarchy Reference </a>
 </div>
@@ -3183,7 +3411,7 @@ arguments. An argument has a pointer to the parent Function.</p>
   <a href="http://jigsaw.w3.org/css-validator/check/referer"><img
   src="http://jigsaw.w3.org/css-validator/images/vcss" alt="Valid CSS!"></a>
   <a href="http://validator.w3.org/check/referer"><img
-  src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01!" /></a>
+  src="http://www.w3.org/Icons/valid-html401" alt="Valid HTML 4.01 Strict"></a>
 
   <a href="mailto:dhurjati@cs.uiuc.edu">Dinakar Dhurjati</a> and
   <a href="mailto:sabre@nondot.org">Chris Lattner</a><br>