7f2bbbe4d33b2d81116d300ff8df47acc16166fa
[platform/upstream/gcc.git] / gcc / lra-int.h
1 /* Local Register Allocator (LRA) intercommunication header file.
2    Copyright (C) 2010-2019 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Vladimir Makarov <vmakarov@redhat.com>.
4
5 This file is part of GCC.
6
7 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
8 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
9 Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
10 version.
11
12 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
13 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
14 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
15 for more details.
16
17 You should have received a copy of the GNU General Public License
18 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
19 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
20
21 #ifndef GCC_LRA_INT_H
22 #define GCC_LRA_INT_H
23
24 #define lra_assert(c) gcc_checking_assert (c)
25
26 /* The parameter used to prevent infinite reloading for an insn.  Each
27    insn operands might require a reload and, if it is a memory, its
28    base and index registers might require a reload too.  */
29 #define LRA_MAX_INSN_RELOADS (MAX_RECOG_OPERANDS * 3)
30
31 typedef struct lra_live_range *lra_live_range_t;
32
33 /* The structure describes program points where a given pseudo lives.
34    The live ranges can be used to find conflicts with other pseudos.
35    If the live ranges of two pseudos are intersected, the pseudos are
36    in conflict.  */
37 struct lra_live_range
38 {
39   /* Pseudo regno whose live range is described by given
40      structure.  */
41   int regno;
42   /* Program point range.  */
43   int start, finish;
44   /* Next structure describing program points where the pseudo
45      lives.  */
46   lra_live_range_t next;
47   /* Pointer to structures with the same start.  */
48   lra_live_range_t start_next;
49 };
50
51 typedef struct lra_copy *lra_copy_t;
52
53 /* Copy between pseudos which affects assigning hard registers.  */
54 struct lra_copy
55 {
56   /* True if regno1 is the destination of the copy.  */
57   bool regno1_dest_p;
58   /* Execution frequency of the copy.  */
59   int freq;
60   /* Pseudos connected by the copy.  REGNO1 < REGNO2.  */
61   int regno1, regno2;
62   /* Next copy with correspondingly REGNO1 and REGNO2.  */
63   lra_copy_t regno1_next, regno2_next;
64 };
65
66 /* Common info about a register (pseudo or hard register).  */
67 class lra_reg
68 {
69 public:
70   /* Bitmap of UIDs of insns (including debug insns) referring the
71      reg.  */
72   bitmap_head insn_bitmap;
73   /* The following fields are defined only for pseudos.  */
74   /* Hard registers with which the pseudo conflicts.  */
75   HARD_REG_SET conflict_hard_regs;
76   /* We assign hard registers to reload pseudos which can occur in few
77      places.  So two hard register preferences are enough for them.
78      The following fields define the preferred hard registers.  If
79      there are no such hard registers the first field value is
80      negative.  If there is only one preferred hard register, the 2nd
81      field is negative.  */
82   int preferred_hard_regno1, preferred_hard_regno2;
83   /* Profits to use the corresponding preferred hard registers.  If
84      the both hard registers defined, the first hard register has not
85      less profit than the second one.  */
86   int preferred_hard_regno_profit1, preferred_hard_regno_profit2;
87 #ifdef STACK_REGS
88   /* True if the pseudo should not be assigned to a stack register.  */
89   bool no_stack_p;
90 #endif
91   /* Number of references and execution frequencies of the register in
92      *non-debug* insns.  */
93   int nrefs, freq;
94   int last_reload;
95   /* rtx used to undo the inheritance.  It can be non-null only
96      between subsequent inheritance and undo inheritance passes.  */
97   rtx restore_rtx;
98   /* Value holding by register.  If the pseudos have the same value
99      they do not conflict.  */
100   int val;
101   /* Offset from relative eliminate register to pesudo reg.  */
102   poly_int64 offset;
103   /* These members are set up in lra-lives.c and updated in
104      lra-coalesce.c.  */
105   /* The biggest size mode in which each pseudo reg is referred in
106      whole function (possibly via subreg).  */
107   machine_mode biggest_mode;
108   /* Live ranges of the pseudo.  */
109   lra_live_range_t live_ranges;
110   /* This member is set up in lra-lives.c for subsequent
111      assignments.  */
112   lra_copy_t copies;
113 };
114
115 /* References to the common info about each register.  */
116 extern class lra_reg *lra_reg_info;
117
118 extern HARD_REG_SET hard_regs_spilled_into;
119
120 /* Static info about each insn operand (common for all insns with the
121    same ICODE).  Warning: if the structure definition is changed, the
122    initializer for debug_operand_data in lra.c should be changed
123    too.  */
124 struct lra_operand_data
125 {
126   /* The machine description constraint string of the operand.  */
127   const char *constraint;
128   /* Alternatives for which early_clobber can be true.  */
129   alternative_mask early_clobber_alts;
130   /* It is taken only from machine description (which is different
131      from recog_data.operand_mode) and can be of VOIDmode.  */
132   ENUM_BITFIELD(machine_mode) mode : 16;
133   /* The type of the operand (in/out/inout).  */
134   ENUM_BITFIELD (op_type) type : 8;
135   /* Through if accessed through STRICT_LOW.  */
136   unsigned int strict_low : 1;
137   /* True if the operand is an operator.  */
138   unsigned int is_operator : 1;
139   /* True if the operand is an address.  */
140   unsigned int is_address : 1;
141 };
142
143 /* Info about register occurrence in an insn.  */
144 struct lra_insn_reg
145 {
146   /* Alternatives for which early_clobber can be true.  */
147   alternative_mask early_clobber_alts;
148   /* The biggest mode through which the insn refers to the register
149      occurrence (remember the register can be accessed through a
150      subreg in the insn).  */
151   ENUM_BITFIELD(machine_mode) biggest_mode : 16;
152   /* The type of the corresponding operand which is the register.  */
153   ENUM_BITFIELD (op_type) type : 8;
154   /* True if the reg is accessed through a subreg and the subreg is
155      just a part of the register.  */
156   unsigned int subreg_p : 1;
157   /* True if the reg is clobber highed by the operand.  */
158   unsigned int clobber_high : 1;
159   /* The corresponding regno of the register.  */
160   int regno;
161   /* Next reg info of the same insn.  */
162   struct lra_insn_reg *next;
163 };
164
165 /* Static part (common info for insns with the same ICODE) of LRA
166    internal insn info. It exists in at most one exemplar for each
167    non-negative ICODE. There is only one exception. Each asm insn has
168    own structure.  Warning: if the structure definition is changed,
169    the initializer for debug_insn_static_data in lra.c should be
170    changed too.  */
171 struct lra_static_insn_data
172 {
173   /* Static info about each insn operand.  */
174   struct lra_operand_data *operand;
175   /* Each duplication refers to the number of the corresponding
176      operand which is duplicated.  */
177   int *dup_num;
178   /* The number of an operand marked as commutative, -1 otherwise.  */
179   int commutative;
180   /* Number of operands, duplications, and alternatives of the
181      insn.  */
182   char n_operands;
183   char n_dups;
184   char n_alternatives;
185   /* Insns in machine description (or clobbers in asm) may contain
186      explicit hard regs which are not operands.  The following list
187      describes such hard registers.  */
188   struct lra_insn_reg *hard_regs;
189   /* Array [n_alternatives][n_operand] of static constraint info for
190      given operand in given alternative.  This info can be changed if
191      the target reg info is changed.  */
192   const struct operand_alternative *operand_alternative;
193 };
194
195 /* Negative insn alternative numbers used for special cases.  */
196 #define LRA_UNKNOWN_ALT -1
197 #define LRA_NON_CLOBBERED_ALT -2
198
199 /* LRA internal info about an insn (LRA internal insn
200    representation).  */
201 class lra_insn_recog_data
202 {
203 public:
204   /* The insn code.  */
205   int icode;
206   /* The alternative should be used for the insn, LRA_UNKNOWN_ALT if
207      unknown, or we should assume any alternative, or the insn is a
208      debug insn.  LRA_NON_CLOBBERED_ALT means ignoring any earlier
209      clobbers for the insn.  */
210   int used_insn_alternative;
211   /* SP offset before the insn relative to one at the func start.  */
212   poly_int64 sp_offset;
213   /* The insn itself.  */
214   rtx_insn *insn;
215   /* Common data for insns with the same ICODE.  Asm insns (their
216      ICODE is negative) do not share such structures.  */
217   struct lra_static_insn_data *insn_static_data;
218   /* Two arrays of size correspondingly equal to the operand and the
219      duplication numbers: */
220   rtx **operand_loc; /* The operand locations, NULL if no operands.  */
221   rtx **dup_loc; /* The dup locations, NULL if no dups.  */
222   /* Number of hard registers implicitly used/clobbered in given call
223      insn.  The value can be NULL or points to array of the hard
224      register numbers ending with a negative value.  To differ
225      clobbered and used hard regs, clobbered hard regs are incremented
226      by FIRST_PSEUDO_REGISTER.  */
227   int *arg_hard_regs;
228   /* Cached value of get_preferred_alternatives.  */
229   alternative_mask preferred_alternatives;
230   /* The following member value is always NULL for a debug insn.  */
231   struct lra_insn_reg *regs;
232 };
233
234 typedef class lra_insn_recog_data *lra_insn_recog_data_t;
235
236 /* Whether the clobber is used temporary in LRA.  */
237 #define LRA_TEMP_CLOBBER_P(x) \
238   (RTL_FLAG_CHECK1 ("TEMP_CLOBBER_P", (x), CLOBBER)->unchanging)
239
240 /* Cost factor for each additional reload and maximal cost reject for
241    insn reloads.  One might ask about such strange numbers.  Their
242    values occurred historically from former reload pass.  */
243 #define LRA_LOSER_COST_FACTOR 6
244 #define LRA_MAX_REJECT 600
245
246 /* Maximum allowed number of assignment pass iterations after the
247    latest spill pass when any former reload pseudo was spilled.  It is
248    for preventing LRA cycling in a bug case.  */
249 #define LRA_MAX_ASSIGNMENT_ITERATION_NUMBER 30
250
251 /* The maximal number of inheritance/split passes in LRA.  It should
252    be more 1 in order to perform caller saves transformations and much
253    less MAX_CONSTRAINT_ITERATION_NUMBER to prevent LRA to do as many
254    as permitted constraint passes in some complicated cases.  The
255    first inheritance/split pass has a biggest impact on generated code
256    quality.  Each subsequent affects generated code in less degree.
257    For example, the 3rd pass does not change generated SPEC2000 code
258    at all on x86-64.  */
259 #define LRA_MAX_INHERITANCE_PASSES 2
260
261 #if LRA_MAX_INHERITANCE_PASSES <= 0 \
262     || LRA_MAX_INHERITANCE_PASSES >= LRA_MAX_ASSIGNMENT_ITERATION_NUMBER - 8
263 #error wrong LRA_MAX_INHERITANCE_PASSES value
264 #endif
265
266 /* Analogous macro to the above one but for rematerialization.  */
267 #define LRA_MAX_REMATERIALIZATION_PASSES 2
268
269 #if LRA_MAX_REMATERIALIZATION_PASSES <= 0 \
270     || LRA_MAX_REMATERIALIZATION_PASSES >= LRA_MAX_ASSIGNMENT_ITERATION_NUMBER - 8
271 #error wrong LRA_MAX_REMATERIALIZATION_PASSES value
272 #endif
273
274 /* lra.c: */
275
276 extern FILE *lra_dump_file;
277
278 extern bool lra_asm_error_p;
279 extern bool lra_reg_spill_p;
280
281 extern HARD_REG_SET lra_no_alloc_regs;
282
283 extern int lra_insn_recog_data_len;
284 extern lra_insn_recog_data_t *lra_insn_recog_data;
285
286 extern int lra_curr_reload_num;
287
288 extern void lra_dump_bitmap_with_title (const char *, bitmap, int);
289 extern hashval_t lra_rtx_hash (rtx x);
290 extern void lra_push_insn (rtx_insn *);
291 extern void lra_push_insn_by_uid (unsigned int);
292 extern void lra_push_insn_and_update_insn_regno_info (rtx_insn *);
293 extern rtx_insn *lra_pop_insn (void);
294 extern unsigned int lra_insn_stack_length (void);
295
296 extern rtx lra_create_new_reg_with_unique_value (machine_mode, rtx,
297                                                  enum reg_class, const char *);
298 extern void lra_set_regno_unique_value (int);
299 extern void lra_invalidate_insn_data (rtx_insn *);
300 extern void lra_set_insn_deleted (rtx_insn *);
301 extern void lra_delete_dead_insn (rtx_insn *);
302 extern void lra_emit_add (rtx, rtx, rtx);
303 extern void lra_emit_move (rtx, rtx);
304 extern void lra_update_dups (lra_insn_recog_data_t, signed char *);
305
306 extern void lra_process_new_insns (rtx_insn *, rtx_insn *, rtx_insn *,
307                                    const char *);
308
309 extern bool lra_substitute_pseudo (rtx *, int, rtx, bool, bool);
310 extern bool lra_substitute_pseudo_within_insn (rtx_insn *, int, rtx, bool);
311
312 extern lra_insn_recog_data_t lra_set_insn_recog_data (rtx_insn *);
313 extern lra_insn_recog_data_t lra_update_insn_recog_data (rtx_insn *);
314 extern void lra_set_used_insn_alternative (rtx_insn *, int);
315 extern void lra_set_used_insn_alternative_by_uid (int, int);
316
317 extern void lra_invalidate_insn_regno_info (rtx_insn *);
318 extern void lra_update_insn_regno_info (rtx_insn *);
319 extern struct lra_insn_reg *lra_get_insn_regs (int);
320
321 extern void lra_free_copies (void);
322 extern void lra_create_copy (int, int, int);
323 extern lra_copy_t lra_get_copy (int);
324 extern bool lra_former_scratch_p (int);
325 extern bool lra_former_scratch_operand_p (rtx_insn *, int);
326 extern void lra_register_new_scratch_op (rtx_insn *, int, int);
327
328 extern int lra_new_regno_start;
329 extern int lra_constraint_new_regno_start;
330 extern int lra_bad_spill_regno_start;
331 extern bitmap_head lra_inheritance_pseudos;
332 extern bitmap_head lra_split_regs;
333 extern bitmap_head lra_subreg_reload_pseudos;
334 extern bitmap_head lra_optional_reload_pseudos;
335
336 /* lra-constraints.c: */
337
338 extern void lra_init_equiv (void);
339 extern int lra_constraint_offset (int, machine_mode);
340
341 extern int lra_constraint_iter;
342 extern bool lra_risky_transformations_p;
343 extern int lra_inheritance_iter;
344 extern int lra_undo_inheritance_iter;
345 extern bool lra_constrain_insn (rtx_insn *);
346 extern bool lra_constraints (bool);
347 extern void lra_constraints_init (void);
348 extern void lra_constraints_finish (void);
349 extern bool spill_hard_reg_in_range (int, enum reg_class, rtx_insn *, rtx_insn *);
350 extern void lra_inheritance (void);
351 extern bool lra_undo_inheritance (void);
352
353 /* lra-lives.c: */
354
355 extern int lra_live_max_point;
356 extern int *lra_point_freq;
357
358 extern int lra_hard_reg_usage[FIRST_PSEUDO_REGISTER];
359
360 extern int lra_live_range_iter;
361 extern void lra_create_live_ranges (bool, bool);
362 extern lra_live_range_t lra_copy_live_range_list (lra_live_range_t);
363 extern lra_live_range_t lra_merge_live_ranges (lra_live_range_t,
364                                                lra_live_range_t);
365 extern bool lra_intersected_live_ranges_p (lra_live_range_t,
366                                            lra_live_range_t);
367 extern void lra_print_live_range_list (FILE *, lra_live_range_t);
368 extern void debug (lra_live_range &ref);
369 extern void debug (lra_live_range *ptr);
370 extern void lra_debug_live_range_list (lra_live_range_t);
371 extern void lra_debug_pseudo_live_ranges (int);
372 extern void lra_debug_live_ranges (void);
373 extern void lra_clear_live_ranges (void);
374 extern void lra_live_ranges_init (void);
375 extern void lra_live_ranges_finish (void);
376 extern void lra_setup_reload_pseudo_preferenced_hard_reg (int, int, int);
377
378 /* lra-assigns.c: */
379
380 extern int lra_assignment_iter;
381 extern int lra_assignment_iter_after_spill;
382 extern void lra_setup_reg_renumber (int, int, bool);
383 extern bool lra_assign (bool &);
384 extern bool lra_split_hard_reg_for (void);
385
386 /* lra-coalesce.c: */
387
388 extern int lra_coalesce_iter;
389 extern bool lra_coalesce (void);
390
391 /* lra-spills.c:  */
392
393 extern bool lra_need_for_scratch_reg_p (void);
394 extern bool lra_need_for_spills_p (void);
395 extern void lra_spill (void);
396 extern void lra_final_code_change (void);
397
398 /* lra-remat.c:  */
399
400 extern int lra_rematerialization_iter;
401 extern bool lra_remat (void);
402
403 /* lra-elimination.c: */
404
405 extern void lra_debug_elim_table (void);
406 extern int lra_get_elimination_hard_regno (int);
407 extern rtx lra_eliminate_regs_1 (rtx_insn *, rtx, machine_mode,
408                                  bool, bool, poly_int64, bool);
409 extern void eliminate_regs_in_insn (rtx_insn *insn, bool, bool, poly_int64);
410 extern void lra_eliminate (bool, bool);
411
412 extern void lra_eliminate_reg_if_possible (rtx *);
413
414 \f
415
416 /* Return the hard register which given pseudo REGNO assigned to.
417    Negative value means that the register got memory or we don't know
418    allocation yet.  */
419 static inline int
420 lra_get_regno_hard_regno (int regno)
421 {
422   resize_reg_info ();
423   return reg_renumber[regno];
424 }
425
426 /* Change class of pseudo REGNO to NEW_CLASS.  Print info about it
427    using TITLE.  Output a new line if NL_P.  */
428 static void inline
429 lra_change_class (int regno, enum reg_class new_class,
430                   const char *title, bool nl_p)
431 {
432   lra_assert (regno >= FIRST_PSEUDO_REGISTER);
433   if (lra_dump_file != NULL)
434     fprintf (lra_dump_file, "%s class %s for r%d",
435              title, reg_class_names[new_class], regno);
436   setup_reg_classes (regno, new_class, NO_REGS, new_class);
437   if (lra_dump_file != NULL && nl_p)
438     fprintf (lra_dump_file, "\n");
439 }
440
441 /* Update insn operands which are duplication of NOP operand.  The
442    insn is represented by its LRA internal representation ID.  */
443 static inline void
444 lra_update_dup (lra_insn_recog_data_t id, int nop)
445 {
446   int i;
447   struct lra_static_insn_data *static_id = id->insn_static_data;
448
449   for (i = 0; i < static_id->n_dups; i++)
450     if (static_id->dup_num[i] == nop)
451       *id->dup_loc[i] = *id->operand_loc[nop];
452 }
453
454 /* Process operator duplications in insn with ID.  We do it after the
455    operands processing.  Generally speaking, we could do this probably
456    simultaneously with operands processing because a common practice
457    is to enumerate the operators after their operands.  */
458 static inline void
459 lra_update_operator_dups (lra_insn_recog_data_t id)
460 {
461   int i;
462   struct lra_static_insn_data *static_id = id->insn_static_data;
463
464   for (i = 0; i < static_id->n_dups; i++)
465     {
466       int ndup = static_id->dup_num[i];
467
468       if (static_id->operand[ndup].is_operator)
469         *id->dup_loc[i] = *id->operand_loc[ndup];
470     }
471 }
472
473 /* Return info about INSN.  Set up the info if it is not done yet.  */
474 static inline lra_insn_recog_data_t
475 lra_get_insn_recog_data (rtx_insn *insn)
476 {
477   lra_insn_recog_data_t data;
478   unsigned int uid = INSN_UID (insn);
479
480   if (lra_insn_recog_data_len > (int) uid
481       && (data = lra_insn_recog_data[uid]) != NULL)
482     {
483       /* Check that we did not change insn without updating the insn
484          info.  */
485       lra_assert (data->insn == insn
486                   && (INSN_CODE (insn) < 0
487                       || data->icode == INSN_CODE (insn)));
488       return data;
489     }
490   return lra_set_insn_recog_data (insn);
491 }
492
493 /* Update offset from pseudos with VAL by INCR.  */
494 static inline void
495 lra_update_reg_val_offset (int val, poly_int64 incr)
496 {
497   int i;
498
499   for (i = FIRST_PSEUDO_REGISTER; i < max_reg_num (); i++)
500     {
501       if (lra_reg_info[i].val == val)
502         lra_reg_info[i].offset += incr;
503     }
504 }
505
506 /* Return true if register content is equal to VAL with OFFSET.  */
507 static inline bool
508 lra_reg_val_equal_p (int regno, int val, poly_int64 offset)
509 {
510   if (lra_reg_info[regno].val == val
511       && known_eq (lra_reg_info[regno].offset, offset))
512     return true;
513
514   return false;
515 }
516
517 /* Assign value of register FROM to TO.  */
518 static inline void
519 lra_assign_reg_val (int from, int to)
520 {
521   lra_reg_info[to].val = lra_reg_info[from].val;
522   lra_reg_info[to].offset = lra_reg_info[from].offset;
523 }
524
525 #endif /* GCC_LRA_INT_H */