Refactor scheduler code. Move register-reduction list scheduler to a
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineFunction.cpp
index 06e0666ec884c22c334b4c8415554c07a237ec7c..02646de18fd1610babe3205cfe12f3b1359e116a 100644 (file)
-//===-- MachineCodeForMethod.cpp -------------------------------------------=//
-// 
-// Purpose:
-//   Collect native machine code information for a function.
-//   This allows target-specific information about the generated code
-//   to be stored with each function.
-//===---------------------------------------------------------------------===//
+//===-- MachineFunction.cpp -----------------------------------------------===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// Collect native machine code information for a function.  This allows
+// target-specific information about the generated code to be stored with each
+// function.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/CodeGen/MachineCodeForMethod.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"  // For debug output
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Target/MachineFrameInfo.h"
-#include "llvm/Target/MachineCacheInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
 #include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "llvm/iOther.h"
-#include <limits.h>
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Support/LeakDetector.h"
+#include "llvm/Support/GraphWriter.h"
+#include "llvm/Config/config.h"
+#include <fstream>
 #include <iostream>
+#include <sstream>
+
+using namespace llvm;
+
+static AnnotationID MF_AID(
+  AnnotationManager::getID("CodeGen::MachineCodeForFunction"));
+
+
+namespace {
+  struct Printer : public MachineFunctionPass {
+    std::ostream *OS;
+    const std::string Banner;
+
+    Printer (std::ostream *_OS, const std::string &_Banner) :
+      OS (_OS), Banner (_Banner) { }
+
+    const char *getPassName() const { return "MachineFunction Printer"; }
+
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesAll();
+    }
+
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+      (*OS) << Banner;
+      MF.print (*OS);
+      return false;
+    }
+  };
+}
+
+/// Returns a newly-created MachineFunction Printer pass. The default output
+/// stream is std::cerr; the default banner is empty.
+///
+FunctionPass *llvm::createMachineFunctionPrinterPass(std::ostream *OS,
+                                                     const std::string &Banner){
+  return new Printer(OS, Banner);
+}
+
+namespace {
+  struct Deleter : public MachineFunctionPass {
+    const char *getPassName() const { return "Machine Code Deleter"; }
+
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+      // Delete the annotation from the function now.
+      MachineFunction::destruct(MF.getFunction());
+      return true;
+    }
+  };
+}
+
+/// MachineCodeDeletion Pass - This pass deletes all of the machine code for
+/// the current function, which should happen after the function has been
+/// emitted to a .s file or to memory.
+FunctionPass *llvm::createMachineCodeDeleter() {
+  return new Deleter();
+}
+
+
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+// MachineFunction implementation
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+MachineBasicBlock* ilist_traits<MachineBasicBlock>::createSentinel() {
+  MachineBasicBlock* dummy = new MachineBasicBlock();
+  LeakDetector::removeGarbageObject(dummy);
+  return dummy;
+}
+
+void ilist_traits<MachineBasicBlock>::transferNodesFromList(
+  iplist<MachineBasicBlock, ilist_traits<MachineBasicBlock> >& toList,
+  ilist_iterator<MachineBasicBlock> first,
+  ilist_iterator<MachineBasicBlock> last) {
+  if (Parent != toList.Parent)
+    for (; first != last; ++first)
+      first->Parent = toList.Parent;
+}
+
+MachineFunction::MachineFunction(const Function *F,
+                                 const TargetMachine &TM)
+  : Annotation(MF_AID), Fn(F), Target(TM), UsedPhysRegs(0) {
+  SSARegMapping = new SSARegMap();
+  MFInfo = 0;
+  FrameInfo = new MachineFrameInfo();
+  ConstantPool = new MachineConstantPool(TM.getTargetData());
+  JumpTableInfo = new MachineJumpTableInfo(TM.getTargetData());
+  BasicBlocks.Parent = this;
+}
+
+MachineFunction::~MachineFunction() {
+  BasicBlocks.clear();
+  delete SSARegMapping;
+  delete MFInfo;
+  delete FrameInfo;
+  delete ConstantPool;
+  delete JumpTableInfo;
+  delete[] UsedPhysRegs;
+}
+
+void MachineFunction::dump() const { print(std::cerr); }
+
+void MachineFunction::print(std::ostream &OS) const {
+  OS << "# Machine code for " << Fn->getName () << "():\n";
+
+  // Print Frame Information
+  getFrameInfo()->print(*this, OS);
+  
+  // Print JumpTable Information
+  getJumpTableInfo()->print(OS);
+
+  // Print Constant Pool
+  getConstantPool()->print(OS);
+  
+  const MRegisterInfo *MRI = getTarget().getRegisterInfo();
+  
+  if (livein_begin() != livein_end()) {
+    OS << "Live Ins:";
+    for (livein_iterator I = livein_begin(), E = livein_end(); I != E; ++I) {
+      if (MRI)
+        OS << " " << MRI->getName(I->first);
+      else
+        OS << " Reg #" << I->first;
+    }
+    OS << "\n";
+  }
+  if (liveout_begin() != liveout_end()) {
+    OS << "Live Outs:";
+    for (liveout_iterator I = liveout_begin(), E = liveout_end(); I != E; ++I)
+      if (MRI)
+        OS << " " << MRI->getName(*I);
+      else
+        OS << " Reg #" << *I;
+    OS << "\n";
+  }
+  
+  for (const_iterator BB = begin(); BB != end(); ++BB)
+    BB->print(OS);
+
+  OS << "\n# End machine code for " << Fn->getName () << "().\n\n";
+}
+
+/// CFGOnly flag - This is used to control whether or not the CFG graph printer
+/// prints out the contents of basic blocks or not.  This is acceptable because
+/// this code is only really used for debugging purposes.
+///
+static bool CFGOnly = false;
+
+namespace llvm {
+  template<>
+  struct DOTGraphTraits<const MachineFunction*> : public DefaultDOTGraphTraits {
+    static std::string getGraphName(const MachineFunction *F) {
+      return "CFG for '" + F->getFunction()->getName() + "' function";
+    }
+
+    static std::string getNodeLabel(const MachineBasicBlock *Node,
+                                    const MachineFunction *Graph) {
+      if (CFGOnly && Node->getBasicBlock() &&
+          !Node->getBasicBlock()->getName().empty())
+        return Node->getBasicBlock()->getName() + ":";
+
+      std::ostringstream Out;
+      if (CFGOnly) {
+        Out << Node->getNumber() << ':';
+        return Out.str();
+      }
+
+      Node->print(Out);
+
+      std::string OutStr = Out.str();
+      if (OutStr[0] == '\n') OutStr.erase(OutStr.begin());
+
+      // Process string output to make it nicer...
+      for (unsigned i = 0; i != OutStr.length(); ++i)
+        if (OutStr[i] == '\n') {                            // Left justify
+          OutStr[i] = '\\';
+          OutStr.insert(OutStr.begin()+i+1, 'l');
+        }
+      return OutStr;
+    }
+  };
+}
 
-const int INVALID_FRAME_OFFSET = INT_MAX; // std::numeric_limits<int>::max();
+void MachineFunction::viewCFG() const
+{
+#ifndef NDEBUG
+  std::string Filename = "/tmp/cfg." + getFunction()->getName() + ".dot";
+  std::cerr << "Writing '" << Filename << "'... ";
+  std::ofstream F(Filename.c_str());
+
+  if (!F) {
+    std::cerr << "  error opening file for writing!\n";
+    return;
+  }
+
+  WriteGraph(F, this);
+  F.close();
+  std::cerr << "\n";
+
+#ifdef HAVE_GRAPHVIZ
+  std::cerr << "Running 'Graphviz' program... " << std::flush;
+  if (system((LLVM_PATH_GRAPHVIZ " " + Filename).c_str())) {
+    std::cerr << "Error viewing graph: 'Graphviz' not in path?\n";
+  } else {
+    system(("rm " + Filename).c_str());
+    return;
+  }
+#endif  // HAVE_GRAPHVIZ
 
-static AnnotationID MCFM_AID(
-                 AnnotationManager::getID("CodeGen::MachineCodeForFunction"));
+#ifdef HAVE_GV
+  std::cerr << "Running 'dot' program... " << std::flush;
+  if (system(("dot -Tps -Nfontname=Courier -Gsize=7.5,10 " + Filename
+              + " > /tmp/cfg.tempgraph.ps").c_str())) {
+    std::cerr << "Error running dot: 'dot' not in path?\n";
+  } else {
+    std::cerr << "\n";
+    system("gv /tmp/cfg.tempgraph.ps");
+  }
+  system(("rm " + Filename + " /tmp/cfg.tempgraph.ps").c_str());
+  return;
+#endif  // HAVE_GV
+#endif  // NDEBUG
+  std::cerr << "MachineFunction::viewCFG is only available in debug builds on "
+            << "systems with Graphviz or gv!\n";
+
+#ifndef NDEBUG
+  system(("rm " + Filename).c_str());
+#endif
+}
+
+void MachineFunction::viewCFGOnly() const
+{
+  CFGOnly = true;
+  viewCFG();
+  CFGOnly = false;
+}
 
 // The next two methods are used to construct and to retrieve
 // the MachineCodeForFunction object for the given function.
@@ -28,264 +271,150 @@ static AnnotationID MCFM_AID(
 // get()       -- Returns a handle to the object.
 //                This should not be called before "construct()"
 //                for a given Function.
-// 
-MachineCodeForMethod&
-MachineCodeForMethod::construct(const Function *M, const TargetMachine &Tar)
+//
+MachineFunction&
+MachineFunction::construct(const Function *Fn, const TargetMachine &Tar)
 {
-  assert(M->getAnnotation(MCFM_AID) == 0 &&
+  assert(Fn->getAnnotation(MF_AID) == 0 &&
          "Object already exists for this function!");
-  MachineCodeForMethod* mcInfo = new MachineCodeForMethod(M, Tar);
-  M->addAnnotation(mcInfo);
+  MachineFunction* mcInfo = new MachineFunction(Fn, Tar);
+  Fn->addAnnotation(mcInfo);
   return *mcInfo;
 }
 
-void
-MachineCodeForMethod::destruct(const Function *M)
-{
-  bool Deleted = M->deleteAnnotation(MCFM_AID);
+void MachineFunction::destruct(const Function *Fn) {
+  bool Deleted = Fn->deleteAnnotation(MF_AID);
   assert(Deleted && "Machine code did not exist for function!");
 }
 
-MachineCodeForMethod&
-MachineCodeForMethod::get(const Function *F)
+MachineFunction& MachineFunction::get(const Function *F)
 {
-  MachineCodeForMethod *mc = (MachineCodeForMethod*)F->getAnnotation(MCFM_AID);
+  MachineFunction *mc = (MachineFunction*)F->getAnnotation(MF_AID);
   assert(mc && "Call construct() method first to allocate the object");
   return *mc;
 }
 
-static unsigned
-ComputeMaxOptionalArgsSize(const TargetMachine& target, const Function *F,
-                           unsigned &maxOptionalNumArgs)
-{
-  const MachineFrameInfo& frameInfo = target.getFrameInfo();
-  
-  unsigned int maxSize = 0;
-  
-  for (Function::const_iterator MI = F->begin(), ME = F->end(); MI != ME; ++MI)
-    {
-      const BasicBlock *BB = *MI;
-      for (BasicBlock::const_iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I!=E; ++I)
-        if (CallInst *callInst = dyn_cast<CallInst>(*I))
-          {
-            unsigned int numOperands = callInst->getNumOperands() - 1;
-            int numExtra =(int)numOperands-frameInfo.getNumFixedOutgoingArgs();
-            if (numExtra <= 0)
-              continue;
-            
-            unsigned int sizeForThisCall;
-            if (frameInfo.argsOnStackHaveFixedSize())
-              {
-                int argSize = frameInfo.getSizeOfEachArgOnStack(); 
-                sizeForThisCall = numExtra * (unsigned) argSize;
-              }
-            else
-              {
-                assert(0 && "UNTESTED CODE: Size per stack argument is not "
-                       "fixed on this architecture: use actual arg sizes to "
-                       "compute MaxOptionalArgsSize");
-                sizeForThisCall = 0;
-                for (unsigned i=0; i < numOperands; ++i)
-                  sizeForThisCall += target.findOptimalStorageSize(callInst->
-                                                       getOperand(i)->getType());
-              }
-            
-            if (maxSize < sizeForThisCall)
-              maxSize = sizeForThisCall;
-            
-            if (((int) maxOptionalNumArgs) < numExtra)
-              maxOptionalNumArgs = (unsigned) numExtra;
-          }
+void MachineFunction::clearSSARegMap() {
+  delete SSARegMapping;
+  SSARegMapping = 0;
+}
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//  MachineFrameInfo implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+void MachineFrameInfo::print(const MachineFunction &MF, std::ostream &OS) const{
+  int ValOffset = MF.getTarget().getFrameInfo()->getOffsetOfLocalArea();
+
+  for (unsigned i = 0, e = Objects.size(); i != e; ++i) {
+    const StackObject &SO = Objects[i];
+    OS << "  <fi #" << (int)(i-NumFixedObjects) << ">: ";
+    if (SO.Size == 0)
+      OS << "variable sized";
+    else
+      OS << "size is " << SO.Size << " byte" << (SO.Size != 1 ? "s," : ",");
+    OS << " alignment is " << SO.Alignment << " byte"
+       << (SO.Alignment != 1 ? "s," : ",");
+
+    if (i < NumFixedObjects)
+      OS << " fixed";
+    if (i < NumFixedObjects || SO.SPOffset != -1) {
+      int Off = SO.SPOffset - ValOffset;
+      OS << " at location [SP";
+      if (Off > 0)
+        OS << "+" << Off;
+      else if (Off < 0)
+        OS << Off;
+      OS << "]";
     }
-  
-  return maxSize;
+    OS << "\n";
+  }
+
+  if (HasVarSizedObjects)
+    OS << "  Stack frame contains variable sized objects\n";
 }
 
-// Align data larger than one L1 cache line on L1 cache line boundaries.
-// Align all smaller data on the next higher 2^x boundary (4, 8, ...).
-//
-// THIS FUNCTION HAS BEEN COPIED FROM EMITASSEMBLY.CPP AND
-// SHOULD BE USED DIRECTLY THERE
-// 
-inline unsigned int
-SizeToAlignment(unsigned int size, const TargetMachine& target)
-{
-  unsigned short cacheLineSize = target.getCacheInfo().getCacheLineSize(1); 
-  if (size > (unsigned) cacheLineSize / 2)
-    return cacheLineSize;
-  else
-    for (unsigned sz=1; /*no condition*/; sz *= 2)
-      if (sz >= size)
-        return sz;
+void MachineFrameInfo::dump(const MachineFunction &MF) const {
+  print(MF, std::cerr);
 }
 
 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//  MachineJumpTableInfo implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-/*ctor*/
-MachineCodeForMethod::MachineCodeForMethod(const Function *F,
-                                           const TargetMachine& target)
-  : Annotation(MCFM_AID),
-    method(F), staticStackSize(0),
-    automaticVarsSize(0), regSpillsSize(0),
-    maxOptionalArgsSize(0), maxOptionalNumArgs(0),
-    currentTmpValuesSize(0), maxTmpValuesSize(0), compiledAsLeaf(false),
-    spillsAreaFrozen(false), automaticVarsAreaFrozen(false)
-{
-  maxOptionalArgsSize = ComputeMaxOptionalArgsSize(target, method,
-                                                   maxOptionalNumArgs);
-  staticStackSize = maxOptionalArgsSize
-                    + target.getFrameInfo().getMinStackFrameSize();
+/// getJumpTableIndex - Create a new jump table entry in the jump table info
+/// or return an existing one.
+///
+unsigned MachineJumpTableInfo::getJumpTableIndex(
+                                     std::vector<MachineBasicBlock*> &DestBBs) {
+  for (unsigned i = 0, e = JumpTables.size(); i != e; ++i)
+    if (JumpTables[i].MBBs == DestBBs)
+      return i;
+  
+  JumpTables.push_back(MachineJumpTableEntry(DestBBs));
+  return JumpTables.size()-1;
 }
 
-int
-MachineCodeForMethod::computeOffsetforLocalVar(const TargetMachine& target,
-                                               const Value* val,
-                                               unsigned int& getPaddedSize,
-                                               unsigned int  sizeToUse = 0)
-{
-  bool growUp;
-  int firstOffset =target.getFrameInfo().getFirstAutomaticVarOffset(*this,
-                                                                    growUp);
-  unsigned char align;
-  if (sizeToUse == 0)
-    {
-      sizeToUse = target.findOptimalStorageSize(val->getType());
-      // align = target.DataLayout.getTypeAlignment(val->getType());
-    }
-  
-  align = SizeToAlignment(sizeToUse, target);
-          
-  int offset = getAutomaticVarsSize();
-  if (! growUp)
-    offset += sizeToUse; 
-      
-  if (unsigned int mod = offset % align)
-    {
-      offset        += align - mod;
-      getPaddedSize  = sizeToUse + align - mod;
-    }
-  else
-    getPaddedSize  = sizeToUse;
-  
-  offset = growUp? firstOffset + offset
-    : firstOffset - offset;
-  
-  return offset;
+
+void MachineJumpTableInfo::print(std::ostream &OS) const {
+  // FIXME: this is lame, maybe we could print out the MBB numbers or something
+  // like {1, 2, 4, 5, 3, 0}
+  for (unsigned i = 0, e = JumpTables.size(); i != e; ++i) {
+    OS << "  <jt #" << i << "> has " << JumpTables[i].MBBs.size() 
+       << " entries\n";
+  }
 }
 
-int
-MachineCodeForMethod::allocateLocalVar(const TargetMachine& target,
-                                       const Value* val,
-                                       unsigned int sizeToUse = 0)
-{
-  assert(! automaticVarsAreaFrozen &&
-         "Size of auto vars area has been used to compute an offset so "
-         "no more automatic vars should be allocated!");
-  
-  // Check if we've allocated a stack slot for this value already
-  // 
-  int offset = getOffset(val);
-  if (offset == INVALID_FRAME_OFFSET)
-    {
-      unsigned int getPaddedSize;
-      offset = this->computeOffsetforLocalVar(target, val, getPaddedSize,
-                                              sizeToUse);
-      offsets[val] = offset;
-      incrementAutomaticVarsSize(getPaddedSize);
-    }
-  return offset;
+unsigned MachineJumpTableInfo::getEntrySize() const { 
+  return TD->getPointerSize(); 
 }
-  
-int
-MachineCodeForMethod::allocateSpilledValue(const TargetMachine& target,
-                                           const Type* type)
-{
-  assert(! spillsAreaFrozen &&
-         "Size of reg spills area has been used to compute an offset so "
-         "no more register spill slots should be allocated!");
-  
-  unsigned int size  = target.findOptimalStorageSize(type);
-  unsigned char align = target.DataLayout.getTypeAlignment(type);
-  
-  bool growUp;
-  int firstOffset = target.getFrameInfo().getRegSpillAreaOffset(*this, growUp);
-  
-  int offset = getRegSpillsSize();
-  if (! growUp)
-    offset += size; 
-  
-  if (unsigned int mod = offset % align)
-    {
-      offset    += align - mod;
-      size += align - mod;
-    }
-  
-  offset = growUp? firstOffset + offset
-                 : firstOffset - offset;
-  
-  incrementRegSpillsSize(size);
-  
-  return offset;
+
+unsigned MachineJumpTableInfo::getAlignment() const { 
+  return TD->getPointerAlignment(); 
 }
 
-int
-MachineCodeForMethod::pushTempValue(const TargetMachine& target,
-                                    unsigned int size)
-{
-  // Compute a power-of-2 alignment according to the possible sizes,
-  // but not greater than the alignment of the largest type we support
-  // (currently a double word -- see class TargetData).
-  unsigned char align = 1;
-  for (; align < size && align < target.DataLayout.getDoubleAlignment();
-         align = 2*align)
-    ;
-  
-  bool growUp;
-  int firstTmpOffset = target.getFrameInfo().getTmpAreaOffset(*this, growUp);
-  
-  int offset = currentTmpValuesSize;
-  if (! growUp)
-    offset += size; 
+void MachineJumpTableInfo::dump() const { print(std::cerr); }
+
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//  MachineConstantPool implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+/// getConstantPoolIndex - Create a new entry in the constant pool or return
+/// an existing one.  User must specify an alignment in bytes for the object.
+///
+unsigned MachineConstantPool::getConstantPoolIndex(Constant *C, 
+                                                   unsigned Alignment) {
+  assert(Alignment && "Alignment must be specified!");
+  if (Alignment > PoolAlignment) PoolAlignment = Alignment;
   
-  if (unsigned int mod = offset % align)
-    {
-      offset += align - mod;
-      size   += align - mod;
-    }
+  // Check to see if we already have this constant.
+  //
+  // FIXME, this could be made much more efficient for large constant pools.
+  unsigned AlignMask = (1 << Alignment)-1;
+  for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i)
+    if (Constants[i].Val == C && (Constants[i].Offset & AlignMask) == 0)
+      return i;
   
-  offset = growUp ? firstTmpOffset + offset : firstTmpOffset - offset;
+  unsigned Offset = 0;
+  if (!Constants.empty()) {
+    Offset = Constants.back().Offset;
+    Offset += TD->getTypeSize(Constants.back().Val->getType());
+    Offset = (Offset+AlignMask)&~AlignMask;
+  }
   
-  incrementTmpAreaSize(size);
-  return offset;
+  Constants.push_back(MachineConstantPoolEntry(C, Offset));
+  return Constants.size()-1;
 }
 
-void
-MachineCodeForMethod::popAllTempValues(const TargetMachine& target)
-{
-  resetTmpAreaSize();
-}
 
-int
-MachineCodeForMethod::getOffset(const Value* val) const
-{
-  std::hash_map<const Value*, int>::const_iterator pair = offsets.find(val);
-  return (pair == offsets.end())? INVALID_FRAME_OFFSET : pair->second;
+void MachineConstantPool::print(std::ostream &OS) const {
+  for (unsigned i = 0, e = Constants.size(); i != e; ++i) {
+    OS << "  <cp #" << i << "> is" << *(Value*)Constants[i].Val;
+    OS << " , offset=" << Constants[i].Offset;
+    OS << "\n";
+  }
 }
 
-void
-MachineCodeForMethod::dump() const
-{
-  std::cerr << "\n" << method->getReturnType()
-            << " \"" << method->getName() << "\"\n";
-  
-  for (Function::const_iterator BI = method->begin(); BI != method->end(); ++BI)
-    {
-      BasicBlock* bb = *BI;
-      std::cerr << "\n" << bb->getName() << " (" << bb << ")" << ":\n";
-
-      MachineCodeForBasicBlock& mvec = bb->getMachineInstrVec();
-      for (unsigned i=0; i < mvec.size(); i++)
-       std::cerr << "\t" << *mvec[i];
-    } 
-  std::cerr << "\nEnd function \"" << method->getName() << "\"\n\n";
-}
+void MachineConstantPool::dump() const { print(std::cerr); }