]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/libpcap/optimize.c
Virgin import of LBL libpcap version 0.2.1.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / libpcap / optimize.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1988, 1989, 1990, 1991, 1993, 1994, 1995, 1996
3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that: (1) source code distributions
7  * retain the above copyright notice and this paragraph in its entirety, (2)
8  * distributions including binary code include the above copyright notice and
9  * this paragraph in its entirety in the documentation or other materials
10  * provided with the distribution, and (3) all advertising materials mentioning
11  * features or use of this software display the following acknowledgement:
12  * ``This product includes software developed by the University of California,
13  * Lawrence Berkeley Laboratory and its contributors.'' Neither the name of
14  * the University nor the names of its contributors may be used to endorse
15  * or promote products derived from this software without specific prior
16  * written permission.
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND WITHOUT ANY EXPRESS OR IMPLIED
18  * WARRANTIES, INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF
19  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
20  *
21  *  Optimization module for tcpdump intermediate representation.
22  */
23 #ifndef lint
24 static char rcsid[] =
25     "@(#) $Header: optimize.c,v 1.59 96/07/15 00:48:49 leres Exp $ (LBL)";
26 #endif
27
28 #include <sys/types.h>
29 #include <sys/time.h>
30
31 #include <stdio.h>
32 #include <stdlib.h>
33 #include <memory.h>
34
35 #include "pcap-int.h"
36
37 #include "gencode.h"
38
39 #include "gnuc.h"
40 #ifdef HAVE_OS_PROTO_H
41 #include "os-proto.h"
42 #endif
43
44 #ifdef BDEBUG
45 extern int dflag;
46 #endif
47
48 #define A_ATOM BPF_MEMWORDS
49 #define X_ATOM (BPF_MEMWORDS+1)
50
51 #define NOP -1
52
53 /*
54  * This define is used to represent *both* the accumulator and
55  * x register in use-def computations.
56  * Currently, the use-def code assumes only one definition per instruction.
57  */
58 #define AX_ATOM N_ATOMS
59
60 /*
61  * A flag to indicate that further optimization is needed.
62  * Iterative passes are continued until a given pass yields no
63  * branch movement.
64  */
65 static int done;
66
67 /*
68  * A block is marked if only if its mark equals the current mark.
69  * Rather than traverse the code array, marking each item, 'cur_mark' is
70  * incremented.  This automatically makes each element unmarked.
71  */
72 static int cur_mark;
73 #define isMarked(p) ((p)->mark == cur_mark)
74 #define unMarkAll() cur_mark += 1
75 #define Mark(p) ((p)->mark = cur_mark)
76
77 static void opt_init(struct block *);
78 static void opt_cleanup(void);
79
80 static void make_marks(struct block *);
81 static void mark_code(struct block *);
82
83 static void intern_blocks(struct block *);
84
85 static int eq_slist(struct slist *, struct slist *);
86
87 static void find_levels_r(struct block *);
88
89 static void find_levels(struct block *);
90 static void find_dom(struct block *);
91 static void propedom(struct edge *);
92 static void find_edom(struct block *);
93 static void find_closure(struct block *);
94 static int atomuse(struct stmt *);
95 static int atomdef(struct stmt *);
96 static void compute_local_ud(struct block *);
97 static void find_ud(struct block *);
98 static void init_val(void);
99 static int F(int, int, int);
100 static inline void vstore(struct stmt *, int *, int, int);
101 static void opt_blk(struct block *, int);
102 static int use_conflict(struct block *, struct block *);
103 static void opt_j(struct edge *);
104 static void or_pullup(struct block *);
105 static void and_pullup(struct block *);
106 static void opt_blks(struct block *, int);
107 static inline void link_inedge(struct edge *, struct block *);
108 static void find_inedges(struct block *);
109 static void opt_root(struct block **);
110 static void opt_loop(struct block *, int);
111 static void fold_op(struct stmt *, int, int);
112 static inline struct slist *this_op(struct slist *);
113 static void opt_not(struct block *);
114 static void opt_peep(struct block *);
115 static void opt_stmt(struct stmt *, int[], int);
116 static void deadstmt(struct stmt *, struct stmt *[]);
117 static void opt_deadstores(struct block *);
118 static void opt_blk(struct block *, int);
119 static int use_conflict(struct block *, struct block *);
120 static void opt_j(struct edge *);
121 static struct block *fold_edge(struct block *, struct edge *);
122 static inline int eq_blk(struct block *, struct block *);
123 static int slength(struct slist *);
124 static int count_blocks(struct block *);
125 static void number_blks_r(struct block *);
126 static int count_stmts(struct block *);
127 static int convert_code_r(struct block *);
128 #ifdef BDEBUG
129 static void opt_dump(struct block *);
130 #endif
131
132 static int n_blocks;
133 struct block **blocks;
134 static int n_edges;
135 struct edge **edges;
136
137 /*
138  * A bit vector set representation of the dominators.
139  * We round up the set size to the next power of two.
140  */
141 static int nodewords;
142 static int edgewords;
143 struct block **levels;
144 bpf_u_int32 *space;
145 #define BITS_PER_WORD (8*sizeof(bpf_u_int32))
146 /*
147  * True if a is in uset {p}
148  */
149 #define SET_MEMBER(p, a) \
150 ((p)[(unsigned)(a) / BITS_PER_WORD] & (1 << ((unsigned)(a) % BITS_PER_WORD)))
151
152 /*
153  * Add 'a' to uset p.
154  */
155 #define SET_INSERT(p, a) \
156 (p)[(unsigned)(a) / BITS_PER_WORD] |= (1 << ((unsigned)(a) % BITS_PER_WORD))
157
158 /*
159  * Delete 'a' from uset p.
160  */
161 #define SET_DELETE(p, a) \
162 (p)[(unsigned)(a) / BITS_PER_WORD] &= ~(1 << ((unsigned)(a) % BITS_PER_WORD))
163
164 /*
165  * a := a intersect b
166  */
167 #define SET_INTERSECT(a, b, n)\
168 {\
169         register bpf_u_int32 *_x = a, *_y = b;\
170         register int _n = n;\
171         while (--_n >= 0) *_x++ &= *_y++;\
172 }
173
174 /*
175  * a := a - b
176  */
177 #define SET_SUBTRACT(a, b, n)\
178 {\
179         register bpf_u_int32 *_x = a, *_y = b;\
180         register int _n = n;\
181         while (--_n >= 0) *_x++ &=~ *_y++;\
182 }
183
184 /*
185  * a := a union b
186  */
187 #define SET_UNION(a, b, n)\
188 {\
189         register bpf_u_int32 *_x = a, *_y = b;\
190         register int _n = n;\
191         while (--_n >= 0) *_x++ |= *_y++;\
192 }
193
194 static uset all_dom_sets;
195 static uset all_closure_sets;
196 static uset all_edge_sets;
197
198 #ifndef MAX
199 #define MAX(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
200 #endif
201
202 static void
203 find_levels_r(b)
204         struct block *b;
205 {
206         int level;
207
208         if (isMarked(b))
209                 return;
210
211         Mark(b);
212         b->link = 0;
213
214         if (JT(b)) {
215                 find_levels_r(JT(b));
216                 find_levels_r(JF(b));
217                 level = MAX(JT(b)->level, JF(b)->level) + 1;
218         } else
219                 level = 0;
220         b->level = level;
221         b->link = levels[level];
222         levels[level] = b;
223 }
224
225 /*
226  * Level graph.  The levels go from 0 at the leaves to
227  * N_LEVELS at the root.  The levels[] array points to the
228  * first node of the level list, whose elements are linked
229  * with the 'link' field of the struct block.
230  */
231 static void
232 find_levels(root)
233         struct block *root;
234 {
235         memset((char *)levels, 0, n_blocks * sizeof(*levels));
236         unMarkAll();
237         find_levels_r(root);
238 }
239
240 /*
241  * Find dominator relationships.
242  * Assumes graph has been leveled.
243  */
244 static void
245 find_dom(root)
246         struct block *root;
247 {
248         int i;
249         struct block *b;
250         bpf_u_int32 *x;
251
252         /*
253          * Initialize sets to contain all nodes.
254          */
255         x = all_dom_sets;
256         i = n_blocks * nodewords;
257         while (--i >= 0)
258                 *x++ = ~0;
259         /* Root starts off empty. */
260         for (i = nodewords; --i >= 0;)
261                 root->dom[i] = 0;
262
263         /* root->level is the highest level no found. */
264         for (i = root->level; i >= 0; --i) {
265                 for (b = levels[i]; b; b = b->link) {
266                         SET_INSERT(b->dom, b->id);
267                         if (JT(b) == 0)
268                                 continue;
269                         SET_INTERSECT(JT(b)->dom, b->dom, nodewords);
270                         SET_INTERSECT(JF(b)->dom, b->dom, nodewords);
271                 }
272         }
273 }
274
275 static void
276 propedom(ep)
277         struct edge *ep;
278 {
279         SET_INSERT(ep->edom, ep->id);
280         if (ep->succ) {
281                 SET_INTERSECT(ep->succ->et.edom, ep->edom, edgewords);
282                 SET_INTERSECT(ep->succ->ef.edom, ep->edom, edgewords);
283         }
284 }
285
286 /*
287  * Compute edge dominators.
288  * Assumes graph has been leveled and predecessors established.
289  */
290 static void
291 find_edom(root)
292         struct block *root;
293 {
294         int i;
295         uset x;
296         struct block *b;
297
298         x = all_edge_sets;
299         for (i = n_edges * edgewords; --i >= 0; )
300                 x[i] = ~0;
301
302         /* root->level is the highest level no found. */
303         memset(root->et.edom, 0, edgewords * sizeof(*(uset)0));
304         memset(root->ef.edom, 0, edgewords * sizeof(*(uset)0));
305         for (i = root->level; i >= 0; --i) {
306                 for (b = levels[i]; b != 0; b = b->link) {
307                         propedom(&b->et);
308                         propedom(&b->ef);
309                 }
310         }
311 }
312
313 /*
314  * Find the backwards transitive closure of the flow graph.  These sets
315  * are backwards in the sense that we find the set of nodes that reach
316  * a given node, not the set of nodes that can be reached by a node.
317  *
318  * Assumes graph has been leveled.
319  */
320 static void
321 find_closure(root)
322         struct block *root;
323 {
324         int i;
325         struct block *b;
326
327         /*
328          * Initialize sets to contain no nodes.
329          */
330         memset((char *)all_closure_sets, 0,
331               n_blocks * nodewords * sizeof(*all_closure_sets));
332
333         /* root->level is the highest level no found. */
334         for (i = root->level; i >= 0; --i) {
335                 for (b = levels[i]; b; b = b->link) {
336                         SET_INSERT(b->closure, b->id);
337                         if (JT(b) == 0)
338                                 continue;
339                         SET_UNION(JT(b)->closure, b->closure, nodewords);
340                         SET_UNION(JF(b)->closure, b->closure, nodewords);
341                 }
342         }
343 }
344
345 /*
346  * Return the register number that is used by s.  If A and X are both
347  * used, return AX_ATOM.  If no register is used, return -1.
348  *
349  * The implementation should probably change to an array access.
350  */
351 static int
352 atomuse(s)
353         struct stmt *s;
354 {
355         register int c = s->code;
356
357         if (c == NOP)
358                 return -1;
359
360         switch (BPF_CLASS(c)) {
361
362         case BPF_RET:
363                 return (BPF_RVAL(c) == BPF_A) ? A_ATOM :
364                         (BPF_RVAL(c) == BPF_X) ? X_ATOM : -1;
365
366         case BPF_LD:
367         case BPF_LDX:
368                 return (BPF_MODE(c) == BPF_IND) ? X_ATOM :
369                         (BPF_MODE(c) == BPF_MEM) ? s->k : -1;
370
371         case BPF_ST:
372                 return A_ATOM;
373
374         case BPF_STX:
375                 return X_ATOM;
376
377         case BPF_JMP:
378         case BPF_ALU:
379                 if (BPF_SRC(c) == BPF_X)
380                         return AX_ATOM;
381                 return A_ATOM;
382
383         case BPF_MISC:
384                 return BPF_MISCOP(c) == BPF_TXA ? X_ATOM : A_ATOM;
385         }
386         abort();
387         /* NOTREACHED */
388 }
389
390 /*
391  * Return the register number that is defined by 's'.  We assume that
392  * a single stmt cannot define more than one register.  If no register
393  * is defined, return -1.
394  *
395  * The implementation should probably change to an array access.
396  */
397 static int
398 atomdef(s)
399         struct stmt *s;
400 {
401         if (s->code == NOP)
402                 return -1;
403
404         switch (BPF_CLASS(s->code)) {
405
406         case BPF_LD:
407         case BPF_ALU:
408                 return A_ATOM;
409
410         case BPF_LDX:
411                 return X_ATOM;
412
413         case BPF_ST:
414         case BPF_STX:
415                 return s->k;
416
417         case BPF_MISC:
418                 return BPF_MISCOP(s->code) == BPF_TAX ? X_ATOM : A_ATOM;
419         }
420         return -1;
421 }
422
423 static void
424 compute_local_ud(b)
425         struct block *b;
426 {
427         struct slist *s;
428         atomset def = 0, use = 0, kill = 0;
429         int atom;
430
431         for (s = b->stmts; s; s = s->next) {
432                 if (s->s.code == NOP)
433                         continue;
434                 atom = atomuse(&s->s);
435                 if (atom >= 0) {
436                         if (atom == AX_ATOM) {
437                                 if (!ATOMELEM(def, X_ATOM))
438                                         use |= ATOMMASK(X_ATOM);
439                                 if (!ATOMELEM(def, A_ATOM))
440                                         use |= ATOMMASK(A_ATOM);
441                         }
442                         else if (atom < N_ATOMS) {
443                                 if (!ATOMELEM(def, atom))
444                                         use |= ATOMMASK(atom);
445                         }
446                         else
447                                 abort();
448                 }
449                 atom = atomdef(&s->s);
450                 if (atom >= 0) {
451                         if (!ATOMELEM(use, atom))
452                                 kill |= ATOMMASK(atom);
453                         def |= ATOMMASK(atom);
454                 }
455         }
456         if (!ATOMELEM(def, A_ATOM) && BPF_CLASS(b->s.code) == BPF_JMP)
457                 use |= ATOMMASK(A_ATOM);
458
459         b->def = def;
460         b->kill = kill;
461         b->in_use = use;
462 }
463
464 /*
465  * Assume graph is already leveled.
466  */
467 static void
468 find_ud(root)
469         struct block *root;
470 {
471         int i, maxlevel;
472         struct block *p;
473
474         /*
475          * root->level is the highest level no found;
476          * count down from there.
477          */
478         maxlevel = root->level;
479         for (i = maxlevel; i >= 0; --i)
480                 for (p = levels[i]; p; p = p->link) {
481                         compute_local_ud(p);
482                         p->out_use = 0;
483                 }
484
485         for (i = 1; i <= maxlevel; ++i) {
486                 for (p = levels[i]; p; p = p->link) {
487                         p->out_use |= JT(p)->in_use | JF(p)->in_use;
488                         p->in_use |= p->out_use &~ p->kill;
489                 }
490         }
491 }
492
493 /*
494  * These data structures are used in a Cocke and Shwarz style
495  * value numbering scheme.  Since the flowgraph is acyclic,
496  * exit values can be propagated from a node's predecessors
497  * provided it is uniquely defined.
498  */
499 struct valnode {
500         int code;
501         int v0, v1;
502         int val;
503         struct valnode *next;
504 };
505
506 #define MODULUS 213
507 static struct valnode *hashtbl[MODULUS];
508 static int curval;
509 static int maxval;
510
511 /* Integer constants mapped with the load immediate opcode. */
512 #define K(i) F(BPF_LD|BPF_IMM|BPF_W, i, 0L)
513
514 struct vmapinfo {
515         int is_const;
516         bpf_int32 const_val;
517 };
518
519 struct vmapinfo *vmap;
520 struct valnode *vnode_base;
521 struct valnode *next_vnode;
522
523 static void
524 init_val()
525 {
526         curval = 0;
527         next_vnode = vnode_base;
528         memset((char *)vmap, 0, maxval * sizeof(*vmap));
529         memset((char *)hashtbl, 0, sizeof hashtbl);
530 }
531
532 /* Because we really don't have an IR, this stuff is a little messy. */
533 static int
534 F(code, v0, v1)
535         int code;
536         int v0, v1;
537 {
538         u_int hash;
539         int val;
540         struct valnode *p;
541
542         hash = (u_int)code ^ (v0 << 4) ^ (v1 << 8);
543         hash %= MODULUS;
544
545         for (p = hashtbl[hash]; p; p = p->next)
546                 if (p->code == code && p->v0 == v0 && p->v1 == v1)
547                         return p->val;
548
549         val = ++curval;
550         if (BPF_MODE(code) == BPF_IMM &&
551             (BPF_CLASS(code) == BPF_LD || BPF_CLASS(code) == BPF_LDX)) {
552                 vmap[val].const_val = v0;
553                 vmap[val].is_const = 1;
554         }
555         p = next_vnode++;
556         p->val = val;
557         p->code = code;
558         p->v0 = v0;
559         p->v1 = v1;
560         p->next = hashtbl[hash];
561         hashtbl[hash] = p;
562
563         return val;
564 }
565
566 static inline void
567 vstore(s, valp, newval, alter)
568         struct stmt *s;
569         int *valp;
570         int newval;
571         int alter;
572 {
573         if (alter && *valp == newval)
574                 s->code = NOP;
575         else
576                 *valp = newval;
577 }
578
579 static void
580 fold_op(s, v0, v1)
581         struct stmt *s;
582         int v0, v1;
583 {
584         bpf_int32 a, b;
585
586         a = vmap[v0].const_val;
587         b = vmap[v1].const_val;
588
589         switch (BPF_OP(s->code)) {
590         case BPF_ADD:
591                 a += b;
592                 break;
593
594         case BPF_SUB:
595                 a -= b;
596                 break;
597
598         case BPF_MUL:
599                 a *= b;
600                 break;
601
602         case BPF_DIV:
603                 if (b == 0)
604                         bpf_error("division by zero");
605                 a /= b;
606                 break;
607
608         case BPF_AND:
609                 a &= b;
610                 break;
611
612         case BPF_OR:
613                 a |= b;
614                 break;
615
616         case BPF_LSH:
617                 a <<= b;
618                 break;
619
620         case BPF_RSH:
621                 a >>= b;
622                 break;
623
624         case BPF_NEG:
625                 a = -a;
626                 break;
627
628         default:
629                 abort();
630         }
631         s->k = a;
632         s->code = BPF_LD|BPF_IMM;
633         done = 0;
634 }
635
636 static inline struct slist *
637 this_op(s)
638         struct slist *s;
639 {
640         while (s != 0 && s->s.code == NOP)
641                 s = s->next;
642         return s;
643 }
644
645 static void
646 opt_not(b)
647         struct block *b;
648 {
649         struct block *tmp = JT(b);
650
651         JT(b) = JF(b);
652         JF(b) = tmp;
653 }
654
655 static void
656 opt_peep(b)
657         struct block *b;
658 {
659         struct slist *s;
660         struct slist *next, *last;
661         int val;
662
663         s = b->stmts;
664         if (s == 0)
665                 return;
666
667         last = s;
668         while (1) {
669                 s = this_op(s);
670                 if (s == 0)
671                         break;
672                 next = this_op(s->next);
673                 if (next == 0)
674                         break;
675                 last = next;
676
677                 /*
678                  * st  M[k]     -->     st  M[k]
679                  * ldx M[k]             tax
680                  */
681                 if (s->s.code == BPF_ST &&
682                     next->s.code == (BPF_LDX|BPF_MEM) &&
683                     s->s.k == next->s.k) {
684                         done = 0;
685                         next->s.code = BPF_MISC|BPF_TAX;
686                 }
687                 /*
688                  * ld  #k       -->     ldx  #k
689                  * tax                  txa
690                  */
691                 if (s->s.code == (BPF_LD|BPF_IMM) &&
692                     next->s.code == (BPF_MISC|BPF_TAX)) {
693                         s->s.code = BPF_LDX|BPF_IMM;
694                         next->s.code = BPF_MISC|BPF_TXA;
695                         done = 0;
696                 }
697                 /*
698                  * This is an ugly special case, but it happens
699                  * when you say tcp[k] or udp[k] where k is a constant.
700                  */
701                 if (s->s.code == (BPF_LD|BPF_IMM)) {
702                         struct slist *add, *tax, *ild;
703
704                         /*
705                          * Check that X isn't used on exit from this
706                          * block (which the optimizer might cause).
707                          * We know the code generator won't generate
708                          * any local dependencies.
709                          */
710                         if (ATOMELEM(b->out_use, X_ATOM))
711                                 break;
712
713                         if (next->s.code != (BPF_LDX|BPF_MSH|BPF_B))
714                                 add = next;
715                         else
716                                 add = this_op(next->next);
717                         if (add == 0 || add->s.code != (BPF_ALU|BPF_ADD|BPF_X))
718                                 break;
719
720                         tax = this_op(add->next);
721                         if (tax == 0 || tax->s.code != (BPF_MISC|BPF_TAX))
722                                 break;
723
724                         ild = this_op(tax->next);
725                         if (ild == 0 || BPF_CLASS(ild->s.code) != BPF_LD ||
726                             BPF_MODE(ild->s.code) != BPF_IND)
727                                 break;
728                         /*
729                          * XXX We need to check that X is not
730                          * subsequently used.  We know we can eliminate the
731                          * accumulator modifications since it is defined
732                          * by the last stmt of this sequence.
733                          *
734                          * We want to turn this sequence:
735                          *
736                          * (004) ldi     #0x2           {s}
737                          * (005) ldxms   [14]           {next}  -- optional
738                          * (006) addx                   {add}
739                          * (007) tax                    {tax}
740                          * (008) ild     [x+0]          {ild}
741                          *
742                          * into this sequence:
743                          *
744                          * (004) nop
745                          * (005) ldxms   [14]
746                          * (006) nop
747                          * (007) nop
748                          * (008) ild     [x+2]
749                          *
750                          */
751                         ild->s.k += s->s.k;
752                         s->s.code = NOP;
753                         add->s.code = NOP;
754                         tax->s.code = NOP;
755                         done = 0;
756                 }
757                 s = next;
758         }
759         /*
760          * If we have a subtract to do a comparison, and the X register
761          * is a known constant, we can merge this value into the
762          * comparison.
763          */
764         if (last->s.code == (BPF_ALU|BPF_SUB|BPF_X) &&
765             !ATOMELEM(b->out_use, A_ATOM)) {
766                 val = b->val[X_ATOM];
767                 if (vmap[val].is_const) {
768                         int op;
769
770                         b->s.k += vmap[val].const_val;
771                         op = BPF_OP(b->s.code);
772                         if (op == BPF_JGT || op == BPF_JGE) {
773                                 struct block *t = JT(b);
774                                 JT(b) = JF(b);
775                                 JF(b) = t;
776                                 b->s.k += 0x80000000;
777                         }
778                         last->s.code = NOP;
779                         done = 0;
780                 } else if (b->s.k == 0) {
781                         /*
782                          * sub x  ->    nop
783                          * j  #0        j  x
784                          */
785                         last->s.code = NOP;
786                         b->s.code = BPF_CLASS(b->s.code) | BPF_OP(b->s.code) |
787                                 BPF_X;
788                         done = 0;
789                 }
790         }
791         /*
792          * Likewise, a constant subtract can be simplified.
793          */
794         else if (last->s.code == (BPF_ALU|BPF_SUB|BPF_K) &&
795                  !ATOMELEM(b->out_use, A_ATOM)) {
796                 int op;
797
798                 b->s.k += last->s.k;
799                 last->s.code = NOP;
800                 op = BPF_OP(b->s.code);
801                 if (op == BPF_JGT || op == BPF_JGE) {
802                         struct block *t = JT(b);
803                         JT(b) = JF(b);
804                         JF(b) = t;
805                         b->s.k += 0x80000000;
806                 }
807                 done = 0;
808         }
809         /*
810          * and #k       nop
811          * jeq #0  ->   jset #k
812          */
813         if (last->s.code == (BPF_ALU|BPF_AND|BPF_K) &&
814             !ATOMELEM(b->out_use, A_ATOM) && b->s.k == 0) {
815                 b->s.k = last->s.k;
816                 b->s.code = BPF_JMP|BPF_K|BPF_JSET;
817                 last->s.code = NOP;
818                 done = 0;
819                 opt_not(b);
820         }
821         /*
822          * If the accumulator is a known constant, we can compute the
823          * comparison result.
824          */
825         val = b->val[A_ATOM];
826         if (vmap[val].is_const && BPF_SRC(b->s.code) == BPF_K) {
827                 bpf_int32 v = vmap[val].const_val;
828                 switch (BPF_OP(b->s.code)) {
829
830                 case BPF_JEQ:
831                         v = v == b->s.k;
832                         break;
833
834                 case BPF_JGT:
835                         v = (unsigned)v > b->s.k;
836                         break;
837
838                 case BPF_JGE:
839                         v = (unsigned)v >= b->s.k;
840                         break;
841
842                 case BPF_JSET:
843                         v &= b->s.k;
844                         break;
845
846                 default:
847                         abort();
848                 }
849                 if (JF(b) != JT(b))
850                         done = 0;
851                 if (v)
852                         JF(b) = JT(b);
853                 else
854                         JT(b) = JF(b);
855         }
856 }
857
858 /*
859  * Compute the symbolic value of expression of 's', and update
860  * anything it defines in the value table 'val'.  If 'alter' is true,
861  * do various optimizations.  This code would be cleaner if symbolic
862  * evaluation and code transformations weren't folded together.
863  */
864 static void
865 opt_stmt(s, val, alter)
866         struct stmt *s;
867         int val[];
868         int alter;
869 {
870         int op;
871         int v;
872
873         switch (s->code) {
874
875         case BPF_LD|BPF_ABS|BPF_W:
876         case BPF_LD|BPF_ABS|BPF_H:
877         case BPF_LD|BPF_ABS|BPF_B:
878                 v = F(s->code, s->k, 0L);
879                 vstore(s, &val[A_ATOM], v, alter);
880                 break;
881
882         case BPF_LD|BPF_IND|BPF_W:
883         case BPF_LD|BPF_IND|BPF_H:
884         case BPF_LD|BPF_IND|BPF_B:
885                 v = val[X_ATOM];
886                 if (alter && vmap[v].is_const) {
887                         s->code = BPF_LD|BPF_ABS|BPF_SIZE(s->code);
888                         s->k += vmap[v].const_val;
889                         v = F(s->code, s->k, 0L);
890                         done = 0;
891                 }
892                 else
893                         v = F(s->code, s->k, v);
894                 vstore(s, &val[A_ATOM], v, alter);
895                 break;
896
897         case BPF_LD|BPF_LEN:
898                 v = F(s->code, 0L, 0L);
899                 vstore(s, &val[A_ATOM], v, alter);
900                 break;
901
902         case BPF_LD|BPF_IMM:
903                 v = K(s->k);
904                 vstore(s, &val[A_ATOM], v, alter);
905                 break;
906
907         case BPF_LDX|BPF_IMM:
908                 v = K(s->k);
909                 vstore(s, &val[X_ATOM], v, alter);
910                 break;
911
912         case BPF_LDX|BPF_MSH|BPF_B:
913                 v = F(s->code, s->k, 0L);
914                 vstore(s, &val[X_ATOM], v, alter);
915                 break;
916
917         case BPF_ALU|BPF_NEG:
918                 if (alter && vmap[val[A_ATOM]].is_const) {
919                         s->code = BPF_LD|BPF_IMM;
920                         s->k = -vmap[val[A_ATOM]].const_val;
921                         val[A_ATOM] = K(s->k);
922                 }
923                 else
924                         val[A_ATOM] = F(s->code, val[A_ATOM], 0L);
925                 break;
926
927         case BPF_ALU|BPF_ADD|BPF_K:
928         case BPF_ALU|BPF_SUB|BPF_K:
929         case BPF_ALU|BPF_MUL|BPF_K:
930         case BPF_ALU|BPF_DIV|BPF_K:
931         case BPF_ALU|BPF_AND|BPF_K:
932         case BPF_ALU|BPF_OR|BPF_K:
933         case BPF_ALU|BPF_LSH|BPF_K:
934         case BPF_ALU|BPF_RSH|BPF_K:
935                 op = BPF_OP(s->code);
936                 if (alter) {
937                         if (s->k == 0) {
938                                 if (op == BPF_ADD || op == BPF_SUB ||
939                                     op == BPF_LSH || op == BPF_RSH ||
940                                     op == BPF_OR) {
941                                         s->code = NOP;
942                                         break;
943                                 }
944                                 if (op == BPF_MUL || op == BPF_AND) {
945                                         s->code = BPF_LD|BPF_IMM;
946                                         val[A_ATOM] = K(s->k);
947                                         break;
948                                 }
949                         }
950                         if (vmap[val[A_ATOM]].is_const) {
951                                 fold_op(s, val[A_ATOM], K(s->k));
952                                 val[A_ATOM] = K(s->k);
953                                 break;
954                         }
955                 }
956                 val[A_ATOM] = F(s->code, val[A_ATOM], K(s->k));
957                 break;
958
959         case BPF_ALU|BPF_ADD|BPF_X:
960         case BPF_ALU|BPF_SUB|BPF_X:
961         case BPF_ALU|BPF_MUL|BPF_X:
962         case BPF_ALU|BPF_DIV|BPF_X:
963         case BPF_ALU|BPF_AND|BPF_X:
964         case BPF_ALU|BPF_OR|BPF_X:
965         case BPF_ALU|BPF_LSH|BPF_X:
966         case BPF_ALU|BPF_RSH|BPF_X:
967                 op = BPF_OP(s->code);
968                 if (alter && vmap[val[X_ATOM]].is_const) {
969                         if (vmap[val[A_ATOM]].is_const) {
970                                 fold_op(s, val[A_ATOM], val[X_ATOM]);
971                                 val[A_ATOM] = K(s->k);
972                         }
973                         else {
974                                 s->code = BPF_ALU|BPF_K|op;
975                                 s->k = vmap[val[X_ATOM]].const_val;
976                                 done = 0;
977                                 val[A_ATOM] =
978                                         F(s->code, val[A_ATOM], K(s->k));
979                         }
980                         break;
981                 }
982                 /*
983                  * Check if we're doing something to an accumulator
984                  * that is 0, and simplify.  This may not seem like
985                  * much of a simplification but it could open up further
986                  * optimizations.
987                  * XXX We could also check for mul by 1, and -1, etc.
988                  */
989                 if (alter && vmap[val[A_ATOM]].is_const
990                     && vmap[val[A_ATOM]].const_val == 0) {
991                         if (op == BPF_ADD || op == BPF_OR ||
992                             op == BPF_LSH || op == BPF_RSH || op == BPF_SUB) {
993                                 s->code = BPF_MISC|BPF_TXA;
994                                 vstore(s, &val[A_ATOM], val[X_ATOM], alter);
995                                 break;
996                         }
997                         else if (op == BPF_MUL || op == BPF_DIV ||
998                                  op == BPF_AND) {
999                                 s->code = BPF_LD|BPF_IMM;
1000                                 s->k = 0;
1001                                 vstore(s, &val[A_ATOM], K(s->k), alter);
1002                                 break;
1003                         }
1004                         else if (op == BPF_NEG) {
1005                                 s->code = NOP;
1006                                 break;
1007                         }
1008                 }
1009                 val[A_ATOM] = F(s->code, val[A_ATOM], val[X_ATOM]);
1010                 break;
1011
1012         case BPF_MISC|BPF_TXA:
1013                 vstore(s, &val[A_ATOM], val[X_ATOM], alter);
1014                 break;
1015
1016         case BPF_LD|BPF_MEM:
1017                 v = val[s->k];
1018                 if (alter && vmap[v].is_const) {
1019                         s->code = BPF_LD|BPF_IMM;
1020                         s->k = vmap[v].const_val;
1021                         done = 0;
1022                 }
1023                 vstore(s, &val[A_ATOM], v, alter);
1024                 break;
1025
1026         case BPF_MISC|BPF_TAX:
1027                 vstore(s, &val[X_ATOM], val[A_ATOM], alter);
1028                 break;
1029
1030         case BPF_LDX|BPF_MEM:
1031                 v = val[s->k];
1032                 if (alter && vmap[v].is_const) {
1033                         s->code = BPF_LDX|BPF_IMM;
1034                         s->k = vmap[v].const_val;
1035                         done = 0;
1036                 }
1037                 vstore(s, &val[X_ATOM], v, alter);
1038                 break;
1039
1040         case BPF_ST:
1041                 vstore(s, &val[s->k], val[A_ATOM], alter);
1042                 break;
1043
1044         case BPF_STX:
1045                 vstore(s, &val[s->k], val[X_ATOM], alter);
1046                 break;
1047         }
1048 }
1049
1050 static void
1051 deadstmt(s, last)
1052         register struct stmt *s;
1053         register struct stmt *last[];
1054 {
1055         register int atom;
1056
1057         atom = atomuse(s);
1058         if (atom >= 0) {
1059                 if (atom == AX_ATOM) {
1060                         last[X_ATOM] = 0;
1061                         last[A_ATOM] = 0;
1062                 }
1063                 else
1064                         last[atom] = 0;
1065         }
1066         atom = atomdef(s);
1067         if (atom >= 0) {
1068                 if (last[atom]) {
1069                         done = 0;
1070                         last[atom]->code = NOP;
1071                 }
1072                 last[atom] = s;
1073         }
1074 }
1075
1076 static void
1077 opt_deadstores(b)
1078         register struct block *b;
1079 {
1080         register struct slist *s;
1081         register int atom;
1082         struct stmt *last[N_ATOMS];
1083
1084         memset((char *)last, 0, sizeof last);
1085
1086         for (s = b->stmts; s != 0; s = s->next)
1087                 deadstmt(&s->s, last);
1088         deadstmt(&b->s, last);
1089
1090         for (atom = 0; atom < N_ATOMS; ++atom)
1091                 if (last[atom] && !ATOMELEM(b->out_use, atom)) {
1092                         last[atom]->code = NOP;
1093                         done = 0;
1094                 }
1095 }
1096
1097 static void
1098 opt_blk(b, do_stmts)
1099         struct block *b;
1100         int do_stmts;
1101 {
1102         struct slist *s;
1103         struct edge *p;
1104         int i;
1105         bpf_int32 aval;
1106
1107         /*
1108          * Initialize the atom values.
1109          * If we have no predecessors, everything is undefined.
1110          * Otherwise, we inherent our values from our predecessors.
1111          * If any register has an ambiguous value (i.e. control paths are
1112          * merging) give it the undefined value of 0.
1113          */
1114         p = b->in_edges;
1115         if (p == 0)
1116                 memset((char *)b->val, 0, sizeof(b->val));
1117         else {
1118                 memcpy((char *)b->val, (char *)p->pred->val, sizeof(b->val));
1119                 while ((p = p->next) != NULL) {
1120                         for (i = 0; i < N_ATOMS; ++i)
1121                                 if (b->val[i] != p->pred->val[i])
1122                                         b->val[i] = 0;
1123                 }
1124         }
1125         aval = b->val[A_ATOM];
1126         for (s = b->stmts; s; s = s->next)
1127                 opt_stmt(&s->s, b->val, do_stmts);
1128
1129         /*
1130          * This is a special case: if we don't use anything from this
1131          * block, and we load the accumulator with value that is
1132          * already there, or if this block is a return,
1133          * eliminate all the statements.
1134          */
1135         if (do_stmts && 
1136             ((b->out_use == 0 && aval != 0 &&b->val[A_ATOM] == aval) ||
1137              BPF_CLASS(b->s.code) == BPF_RET)) {
1138                 if (b->stmts != 0) {
1139                         b->stmts = 0;
1140                         done = 0;
1141                 }
1142         } else {
1143                 opt_peep(b);
1144                 opt_deadstores(b);
1145         }
1146         /*
1147          * Set up values for branch optimizer.
1148          */
1149         if (BPF_SRC(b->s.code) == BPF_K)
1150                 b->oval = K(b->s.k);
1151         else
1152                 b->oval = b->val[X_ATOM];
1153         b->et.code = b->s.code;
1154         b->ef.code = -b->s.code;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * Return true if any register that is used on exit from 'succ', has
1159  * an exit value that is different from the corresponding exit value
1160  * from 'b'.
1161  */
1162 static int
1163 use_conflict(b, succ)
1164         struct block *b, *succ;
1165 {
1166         int atom;
1167         atomset use = succ->out_use;
1168
1169         if (use == 0)
1170                 return 0;
1171
1172         for (atom = 0; atom < N_ATOMS; ++atom)
1173                 if (ATOMELEM(use, atom))
1174                         if (b->val[atom] != succ->val[atom])
1175                                 return 1;
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 static struct block *
1180 fold_edge(child, ep)
1181         struct block *child;
1182         struct edge *ep;
1183 {
1184         int sense;
1185         int aval0, aval1, oval0, oval1;
1186         int code = ep->code;
1187
1188         if (code < 0) {
1189                 code = -code;
1190                 sense = 0;
1191         } else
1192                 sense = 1;
1193
1194         if (child->s.code != code)
1195                 return 0;
1196
1197         aval0 = child->val[A_ATOM];
1198         oval0 = child->oval;
1199         aval1 = ep->pred->val[A_ATOM];
1200         oval1 = ep->pred->oval;
1201
1202         if (aval0 != aval1)
1203                 return 0;
1204
1205         if (oval0 == oval1)
1206                 /*
1207                  * The operands are identical, so the
1208                  * result is true if a true branch was
1209                  * taken to get here, otherwise false.
1210                  */
1211                 return sense ? JT(child) : JF(child);
1212
1213         if (sense && code == (BPF_JMP|BPF_JEQ|BPF_K))
1214                 /*
1215                  * At this point, we only know the comparison if we
1216                  * came down the true branch, and it was an equality
1217                  * comparison with a constant.  We rely on the fact that
1218                  * distinct constants have distinct value numbers.
1219                  */
1220                 return JF(child);
1221
1222         return 0;
1223 }
1224
1225 static void
1226 opt_j(ep)
1227         struct edge *ep;
1228 {
1229         register int i, k;
1230         register struct block *target;
1231
1232         if (JT(ep->succ) == 0)
1233                 return;
1234
1235         if (JT(ep->succ) == JF(ep->succ)) {
1236                 /*
1237                  * Common branch targets can be eliminated, provided
1238                  * there is no data dependency.
1239                  */
1240                 if (!use_conflict(ep->pred, ep->succ->et.succ)) {
1241                         done = 0;
1242                         ep->succ = JT(ep->succ);
1243                 }
1244         }
1245         /*
1246          * For each edge dominator that matches the successor of this
1247          * edge, promote the edge successor to the its grandchild.
1248          *
1249          * XXX We violate the set abstraction here in favor a reasonably
1250          * efficient loop.
1251          */
1252  top:
1253         for (i = 0; i < edgewords; ++i) {
1254                 register bpf_u_int32 x = ep->edom[i];
1255
1256                 while (x != 0) {
1257                         k = ffs(x) - 1;
1258                         x &=~ (1 << k);
1259                         k += i * BITS_PER_WORD;
1260
1261                         target = fold_edge(ep->succ, edges[k]);
1262                         /*
1263                          * Check that there is no data dependency between
1264                          * nodes that will be violated if we move the edge.
1265                          */
1266                         if (target != 0 && !use_conflict(ep->pred, target)) {
1267                                 done = 0;
1268                                 ep->succ = target;
1269                                 if (JT(target) != 0)
1270                                         /*
1271                                          * Start over unless we hit a leaf.
1272                                          */
1273                                         goto top;
1274                                 return;
1275                         }
1276                 }
1277         }
1278 }
1279
1280
1281 static void
1282 or_pullup(b)
1283         struct block *b;
1284 {
1285         int val, at_top;
1286         struct block *pull;
1287         struct block **diffp, **samep;
1288         struct edge *ep;
1289
1290         ep = b->in_edges;
1291         if (ep == 0)
1292                 return;
1293
1294         /*
1295          * Make sure each predecessor loads the same value.
1296          * XXX why?
1297          */
1298         val = ep->pred->val[A_ATOM];
1299         for (ep = ep->next; ep != 0; ep = ep->next)
1300                 if (val != ep->pred->val[A_ATOM])
1301                         return;
1302
1303         if (JT(b->in_edges->pred) == b)
1304                 diffp = &JT(b->in_edges->pred);
1305         else
1306                 diffp = &JF(b->in_edges->pred);
1307
1308         at_top = 1;
1309         while (1) {
1310                 if (*diffp == 0)
1311                         return;
1312
1313                 if (JT(*diffp) != JT(b))
1314                         return;
1315
1316                 if (!SET_MEMBER((*diffp)->dom, b->id))
1317                         return;
1318
1319                 if ((*diffp)->val[A_ATOM] != val)
1320                         break;
1321
1322                 diffp = &JF(*diffp);
1323                 at_top = 0;
1324         }
1325         samep = &JF(*diffp);
1326         while (1) {
1327                 if (*samep == 0)
1328                         return;
1329
1330                 if (JT(*samep) != JT(b))
1331                         return;
1332
1333                 if (!SET_MEMBER((*samep)->dom, b->id))
1334                         return;
1335
1336                 if ((*samep)->val[A_ATOM] == val)
1337                         break;
1338
1339                 /* XXX Need to check that there are no data dependencies
1340                    between dp0 and dp1.  Currently, the code generator
1341                    will not produce such dependencies. */
1342                 samep = &JF(*samep);
1343         }
1344 #ifdef notdef
1345         /* XXX This doesn't cover everything. */
1346         for (i = 0; i < N_ATOMS; ++i)
1347                 if ((*samep)->val[i] != pred->val[i])
1348                         return;
1349 #endif
1350         /* Pull up the node. */
1351         pull = *samep;
1352         *samep = JF(pull);
1353         JF(pull) = *diffp;
1354
1355         /*
1356          * At the top of the chain, each predecessor needs to point at the
1357          * pulled up node.  Inside the chain, there is only one predecessor
1358          * to worry about.
1359          */
1360         if (at_top) {
1361                 for (ep = b->in_edges; ep != 0; ep = ep->next) {
1362                         if (JT(ep->pred) == b)
1363                                 JT(ep->pred) = pull;
1364                         else
1365                                 JF(ep->pred) = pull;
1366                 }
1367         }
1368         else
1369                 *diffp = pull;
1370
1371         done = 0;
1372 }
1373
1374 static void
1375 and_pullup(b)
1376         struct block *b;
1377 {
1378         int val, at_top;
1379         struct block *pull;
1380         struct block **diffp, **samep;
1381         struct edge *ep;
1382
1383         ep = b->in_edges;
1384         if (ep == 0)
1385                 return;
1386
1387         /*
1388          * Make sure each predecessor loads the same value.
1389          */
1390         val = ep->pred->val[A_ATOM];
1391         for (ep = ep->next; ep != 0; ep = ep->next)
1392                 if (val != ep->pred->val[A_ATOM])
1393                         return;
1394
1395         if (JT(b->in_edges->pred) == b)
1396                 diffp = &JT(b->in_edges->pred);
1397         else
1398                 diffp = &JF(b->in_edges->pred);
1399
1400         at_top = 1;
1401         while (1) {
1402                 if (*diffp == 0)
1403                         return;
1404
1405                 if (JF(*diffp) != JF(b))
1406                         return;
1407
1408                 if (!SET_MEMBER((*diffp)->dom, b->id))
1409                         return;
1410
1411                 if ((*diffp)->val[A_ATOM] != val)
1412                         break;
1413
1414                 diffp = &JT(*diffp);
1415                 at_top = 0;
1416         }
1417         samep = &JT(*diffp);
1418         while (1) {
1419                 if (*samep == 0)
1420                         return;
1421
1422                 if (JF(*samep) != JF(b))
1423                         return;
1424
1425                 if (!SET_MEMBER((*samep)->dom, b->id))
1426                         return;
1427
1428                 if ((*samep)->val[A_ATOM] == val)
1429                         break;
1430
1431                 /* XXX Need to check that there are no data dependencies
1432                    between diffp and samep.  Currently, the code generator
1433                    will not produce such dependencies. */
1434                 samep = &JT(*samep);
1435         }
1436 #ifdef notdef
1437         /* XXX This doesn't cover everything. */
1438         for (i = 0; i < N_ATOMS; ++i)
1439                 if ((*samep)->val[i] != pred->val[i])
1440                         return;
1441 #endif
1442         /* Pull up the node. */
1443         pull = *samep;
1444         *samep = JT(pull);
1445         JT(pull) = *diffp;
1446
1447         /*
1448          * At the top of the chain, each predecessor needs to point at the
1449          * pulled up node.  Inside the chain, there is only one predecessor
1450          * to worry about.
1451          */
1452         if (at_top) {
1453                 for (ep = b->in_edges; ep != 0; ep = ep->next) {
1454                         if (JT(ep->pred) == b)
1455                                 JT(ep->pred) = pull;
1456                         else
1457                                 JF(ep->pred) = pull;
1458                 }
1459         }
1460         else
1461                 *diffp = pull;
1462
1463         done = 0;
1464 }
1465
1466 static void
1467 opt_blks(root, do_stmts)
1468         struct block *root;
1469         int do_stmts;
1470 {
1471         int i, maxlevel;
1472         struct block *p;
1473
1474         init_val();
1475         maxlevel = root->level;
1476         for (i = maxlevel; i >= 0; --i)
1477                 for (p = levels[i]; p; p = p->link)
1478                         opt_blk(p, do_stmts);
1479
1480         if (do_stmts)
1481                 /*
1482                  * No point trying to move branches; it can't possibly
1483                  * make a difference at this point.
1484                  */
1485                 return;
1486
1487         for (i = 1; i <= maxlevel; ++i) {
1488                 for (p = levels[i]; p; p = p->link) {
1489                         opt_j(&p->et);
1490                         opt_j(&p->ef);
1491                 }
1492         }
1493         for (i = 1; i <= maxlevel; ++i) {
1494                 for (p = levels[i]; p; p = p->link) {
1495                         or_pullup(p);
1496                         and_pullup(p);
1497                 }
1498         }
1499 }
1500
1501 static inline void
1502 link_inedge(parent, child)
1503         struct edge *parent;
1504         struct block *child;
1505 {
1506         parent->next = child->in_edges;
1507         child->in_edges = parent;
1508 }
1509
1510 static void
1511 find_inedges(root)
1512         struct block *root;
1513 {
1514         int i;
1515         struct block *b;
1516
1517         for (i = 0; i < n_blocks; ++i)
1518                 blocks[i]->in_edges = 0;
1519
1520         /*
1521          * Traverse the graph, adding each edge to the predecessor
1522          * list of its successors.  Skip the leaves (i.e. level 0).
1523          */
1524         for (i = root->level; i > 0; --i) {
1525                 for (b = levels[i]; b != 0; b = b->link) {
1526                         link_inedge(&b->et, JT(b));
1527                         link_inedge(&b->ef, JF(b));
1528                 }
1529         }
1530 }
1531
1532 static void
1533 opt_root(b)
1534         struct block **b;
1535 {
1536         struct slist *tmp, *s;
1537
1538         s = (*b)->stmts;
1539         (*b)->stmts = 0;
1540         while (BPF_CLASS((*b)->s.code) == BPF_JMP && JT(*b) == JF(*b))
1541                 *b = JT(*b);
1542
1543         tmp = (*b)->stmts;
1544         if (tmp != 0)
1545                 sappend(s, tmp);
1546         (*b)->stmts = s;
1547
1548         /*
1549          * If the root node is a return, then there is no
1550          * point executing any statements (since the bpf machine
1551          * has no side effects).
1552          */
1553         if (BPF_CLASS((*b)->s.code) == BPF_RET)
1554                 (*b)->stmts = 0;
1555 }
1556
1557 static void
1558 opt_loop(root, do_stmts)
1559         struct block *root;
1560         int do_stmts;
1561 {
1562
1563 #ifdef BDEBUG
1564         if (dflag > 1)
1565                 opt_dump(root);
1566 #endif
1567         do {
1568                 done = 1;
1569                 find_levels(root);
1570                 find_dom(root);
1571                 find_closure(root);
1572                 find_inedges(root);
1573                 find_ud(root);
1574                 find_edom(root);
1575                 opt_blks(root, do_stmts);
1576 #ifdef BDEBUG
1577                 if (dflag > 1)
1578                         opt_dump(root);
1579 #endif
1580         } while (!done);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Optimize the filter code in its dag representation.
1585  */
1586 void
1587 bpf_optimize(rootp)
1588         struct block **rootp;
1589 {
1590         struct block *root;
1591
1592         root = *rootp;
1593
1594         opt_init(root);
1595         opt_loop(root, 0);
1596         opt_loop(root, 1);
1597         intern_blocks(root);
1598         opt_root(rootp);
1599         opt_cleanup();
1600 }
1601
1602 static void
1603 make_marks(p)
1604         struct block *p;
1605 {
1606         if (!isMarked(p)) {
1607                 Mark(p);
1608                 if (BPF_CLASS(p->s.code) != BPF_RET) {
1609                         make_marks(JT(p));
1610                         make_marks(JF(p));
1611                 }
1612         }
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Mark code array such that isMarked(i) is true
1617  * only for nodes that are alive.
1618  */
1619 static void
1620 mark_code(p)
1621         struct block *p;
1622 {
1623         cur_mark += 1;
1624         make_marks(p);
1625 }
1626
1627 /*
1628  * True iff the two stmt lists load the same value from the packet into
1629  * the accumulator.
1630  */
1631 static int
1632 eq_slist(x, y)
1633         struct slist *x, *y;
1634 {
1635         while (1) {
1636                 while (x && x->s.code == NOP)
1637                         x = x->next;
1638                 while (y && y->s.code == NOP)
1639                         y = y->next;
1640                 if (x == 0)
1641                         return y == 0;
1642                 if (y == 0)
1643                         return x == 0;
1644                 if (x->s.code != y->s.code || x->s.k != y->s.k)
1645                         return 0;
1646                 x = x->next;
1647                 y = y->next;
1648         }
1649 }
1650
1651 static inline int
1652 eq_blk(b0, b1)
1653         struct block *b0, *b1;
1654 {
1655         if (b0->s.code == b1->s.code &&
1656             b0->s.k == b1->s.k &&
1657             b0->et.succ == b1->et.succ &&
1658             b0->ef.succ == b1->ef.succ)
1659                 return eq_slist(b0->stmts, b1->stmts);
1660         return 0;
1661 }
1662
1663 static void
1664 intern_blocks(root)
1665         struct block *root;
1666 {
1667         struct block *p;
1668         int i, j;
1669         int done;
1670  top:
1671         done = 1;
1672         for (i = 0; i < n_blocks; ++i)
1673                 blocks[i]->link = 0;
1674
1675         mark_code(root);
1676
1677         for (i = n_blocks - 1; --i >= 0; ) {
1678                 if (!isMarked(blocks[i]))
1679                         continue;
1680                 for (j = i + 1; j < n_blocks; ++j) {
1681                         if (!isMarked(blocks[j]))
1682                                 continue;
1683                         if (eq_blk(blocks[i], blocks[j])) {
1684                                 blocks[i]->link = blocks[j]->link ?
1685                                         blocks[j]->link : blocks[j];
1686                                 break;
1687                         }
1688                 }
1689         }
1690         for (i = 0; i < n_blocks; ++i) {
1691                 p = blocks[i];
1692                 if (JT(p) == 0)
1693                         continue;
1694                 if (JT(p)->link) {
1695                         done = 0;
1696                         JT(p) = JT(p)->link;
1697                 }
1698                 if (JF(p)->link) {
1699                         done = 0;
1700                         JF(p) = JF(p)->link;
1701                 }
1702         }
1703         if (!done)
1704                 goto top;
1705 }
1706
1707 static void
1708 opt_cleanup()
1709 {
1710         free((void *)vnode_base);
1711         free((void *)vmap);
1712         free((void *)edges);
1713         free((void *)space);
1714         free((void *)levels);
1715         free((void *)blocks);
1716 }
1717
1718 /*
1719  * Return the number of stmts in 's'.
1720  */
1721 static int
1722 slength(s)
1723         struct slist *s;
1724 {
1725         int n = 0;
1726
1727         for (; s; s = s->next)
1728                 if (s->s.code != NOP)
1729                         ++n;
1730         return n;
1731 }
1732
1733 /*
1734  * Return the number of nodes reachable by 'p'.
1735  * All nodes should be initially unmarked.
1736  */
1737 static int
1738 count_blocks(p)
1739         struct block *p;
1740 {
1741         if (p == 0 || isMarked(p))
1742                 return 0;
1743         Mark(p);
1744         return count_blocks(JT(p)) + count_blocks(JF(p)) + 1;
1745 }
1746
1747 /*
1748  * Do a depth first search on the flow graph, numbering the
1749  * the basic blocks, and entering them into the 'blocks' array.`
1750  */
1751 static void
1752 number_blks_r(p)
1753         struct block *p;
1754 {
1755         int n;
1756
1757         if (p == 0 || isMarked(p))
1758                 return;
1759
1760         Mark(p);
1761         n = n_blocks++;
1762         p->id = n;
1763         blocks[n] = p;
1764
1765         number_blks_r(JT(p));
1766         number_blks_r(JF(p));
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Return the number of stmts in the flowgraph reachable by 'p'.
1771  * The nodes should be unmarked before calling.
1772  */
1773 static int
1774 count_stmts(p)
1775         struct block *p;
1776 {
1777         int n;
1778
1779         if (p == 0 || isMarked(p))
1780                 return 0;
1781         Mark(p);
1782         n = count_stmts(JT(p)) + count_stmts(JF(p));
1783         return slength(p->stmts) + n + 1;
1784 }
1785
1786 /*
1787  * Allocate memory.  All allocation is done before optimization
1788  * is begun.  A linear bound on the size of all data structures is computed
1789  * from the total number of blocks and/or statements.
1790  */
1791 static void
1792 opt_init(root)
1793         struct block *root;
1794 {
1795         bpf_u_int32 *p;
1796         int i, n, max_stmts;
1797
1798         /*
1799          * First, count the blocks, so we can malloc an array to map
1800          * block number to block.  Then, put the blocks into the array.
1801          */
1802         unMarkAll();
1803         n = count_blocks(root);
1804         blocks = (struct block **)malloc(n * sizeof(*blocks));
1805         unMarkAll();
1806         n_blocks = 0;
1807         number_blks_r(root);
1808
1809         n_edges = 2 * n_blocks;
1810         edges = (struct edge **)malloc(n_edges * sizeof(*edges));
1811
1812         /*
1813          * The number of levels is bounded by the number of nodes.
1814          */
1815         levels = (struct block **)malloc(n_blocks * sizeof(*levels));
1816
1817         edgewords = n_edges / (8 * sizeof(bpf_u_int32)) + 1;
1818         nodewords = n_blocks / (8 * sizeof(bpf_u_int32)) + 1;
1819
1820         /* XXX */
1821         space = (bpf_u_int32 *)malloc(2 * n_blocks * nodewords * sizeof(*space)
1822                                  + n_edges * edgewords * sizeof(*space));
1823         p = space;
1824         all_dom_sets = p;
1825         for (i = 0; i < n; ++i) {
1826                 blocks[i]->dom = p;
1827                 p += nodewords;
1828         }
1829         all_closure_sets = p;
1830         for (i = 0; i < n; ++i) {
1831                 blocks[i]->closure = p;
1832                 p += nodewords;
1833         }
1834         all_edge_sets = p;
1835         for (i = 0; i < n; ++i) {
1836                 register struct block *b = blocks[i];
1837
1838                 b->et.edom = p;
1839                 p += edgewords;
1840                 b->ef.edom = p;
1841                 p += edgewords;
1842                 b->et.id = i;
1843                 edges[i] = &b->et;
1844                 b->ef.id = n_blocks + i;
1845                 edges[n_blocks + i] = &b->ef;
1846                 b->et.pred = b;
1847                 b->ef.pred = b;
1848         }
1849         max_stmts = 0;
1850         for (i = 0; i < n; ++i)
1851                 max_stmts += slength(blocks[i]->stmts) + 1;
1852         /*
1853          * We allocate at most 3 value numbers per statement,
1854          * so this is an upper bound on the number of valnodes
1855          * we'll need.
1856          */
1857         maxval = 3 * max_stmts;
1858         vmap = (struct vmapinfo *)malloc(maxval * sizeof(*vmap));
1859         vnode_base = (struct valnode *)malloc(maxval * sizeof(*vmap));
1860 }
1861
1862 /*
1863  * Some pointers used to convert the basic block form of the code,
1864  * into the array form that BPF requires.  'fstart' will point to
1865  * the malloc'd array while 'ftail' is used during the recursive traversal.
1866  */
1867 static struct bpf_insn *fstart;
1868 static struct bpf_insn *ftail;
1869
1870 #ifdef BDEBUG
1871 int bids[1000];
1872 #endif
1873
1874 /*
1875  * Returns true if successful.  Returns false if a branch has
1876  * an offset that is too large.  If so, we have marked that
1877  * branch so that on a subsequent iteration, it will be treated
1878  * properly.
1879  */
1880 static int
1881 convert_code_r(p)
1882         struct block *p;
1883 {
1884         struct bpf_insn *dst;
1885         struct slist *src;
1886         int slen;
1887         u_int off;
1888         int extrajmps;          /* number of extra jumps inserted */
1889
1890         if (p == 0 || isMarked(p))
1891                 return (1);
1892         Mark(p);
1893
1894         if (convert_code_r(JF(p)) == 0)
1895                 return (0);
1896         if (convert_code_r(JT(p)) == 0)
1897                 return (0);
1898
1899         slen = slength(p->stmts);
1900         dst = ftail -= (slen + 1 + p->longjt + p->longjf);
1901                 /* inflate length by any extra jumps */
1902
1903         p->offset = dst - fstart;
1904
1905         for (src = p->stmts; src; src = src->next) {
1906                 if (src->s.code == NOP)
1907                         continue;
1908                 dst->code = (u_short)src->s.code;
1909                 dst->k = src->s.k;
1910                 ++dst;
1911         }
1912 #ifdef BDEBUG
1913         bids[dst - fstart] = p->id + 1;
1914 #endif
1915         dst->code = (u_short)p->s.code;
1916         dst->k = p->s.k;
1917         if (JT(p)) {
1918                 extrajmps = 0;
1919                 off = JT(p)->offset - (p->offset + slen) - 1;
1920                 if (off >= 256) {
1921                     /* offset too large for branch, must add a jump */
1922                     if (p->longjt == 0) {
1923                         /* mark this instruction and retry */
1924                         p->longjt++;
1925                         return(0);
1926                     }
1927                     /* branch if T to following jump */
1928                     dst->jt = extrajmps;
1929                     extrajmps++;
1930                     dst[extrajmps].code = BPF_JMP|BPF_JA;
1931                     dst[extrajmps].k = off - extrajmps;
1932                 }
1933                 else
1934                     dst->jt = off;
1935                 off = JF(p)->offset - (p->offset + slen) - 1;
1936                 if (off >= 256) {
1937                     /* offset too large for branch, must add a jump */
1938                     if (p->longjf == 0) {
1939                         /* mark this instruction and retry */
1940                         p->longjf++;
1941                         return(0);
1942                     }
1943                     /* branch if F to following jump */
1944                     /* if two jumps are inserted, F goes to second one */
1945                     dst->jf = extrajmps;
1946                     extrajmps++;
1947                     dst[extrajmps].code = BPF_JMP|BPF_JA;
1948                     dst[extrajmps].k = off - extrajmps;
1949                 }
1950                 else
1951                     dst->jf = off;
1952         }
1953         return (1);
1954 }
1955
1956
1957 /*
1958  * Convert flowgraph intermediate representation to the
1959  * BPF array representation.  Set *lenp to the number of instructions.
1960  */
1961 struct bpf_insn *
1962 icode_to_fcode(root, lenp)
1963         struct block *root;
1964         int *lenp;
1965 {
1966         int n;
1967         struct bpf_insn *fp;
1968
1969         /*
1970          * Loop doing convert_codr_r() until no branches remain
1971          * with too-large offsets.
1972          */
1973         while (1) {
1974             unMarkAll();
1975             n = *lenp = count_stmts(root);
1976     
1977             fp = (struct bpf_insn *)malloc(sizeof(*fp) * n);
1978             memset((char *)fp, 0, sizeof(*fp) * n);
1979             fstart = fp;
1980             ftail = fp + n;
1981     
1982             unMarkAll();
1983             if (convert_code_r(root))
1984                 break;
1985             free(fp);
1986         }
1987
1988         return fp;
1989 }
1990
1991 #ifdef BDEBUG
1992 static void
1993 opt_dump(root)
1994         struct block *root;
1995 {
1996         struct bpf_program f;
1997
1998         memset(bids, 0, sizeof bids);
1999         f.bf_insns = icode_to_fcode(root, &f.bf_len);
2000         bpf_dump(&f, 1);
2001         putchar('\n');
2002         free((char *)f.bf_insns);
2003 }
2004 #endif