]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Target/AArch64/AArch64FrameLowering.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r304149, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Target / AArch64 / AArch64FrameLowering.cpp
1 //===- AArch64FrameLowering.cpp - AArch64 Frame Lowering -------*- C++ -*-====//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file contains the AArch64 implementation of TargetFrameLowering class.
11 //
12 // On AArch64, stack frames are structured as follows:
13 //
14 // The stack grows downward.
15 //
16 // All of the individual frame areas on the frame below are optional, i.e. it's
17 // possible to create a function so that the particular area isn't present
18 // in the frame.
19 //
20 // At function entry, the "frame" looks as follows:
21 //
22 // |                                   | Higher address
23 // |-----------------------------------|
24 // |                                   |
25 // | arguments passed on the stack     |
26 // |                                   |
27 // |-----------------------------------| <- sp
28 // |                                   | Lower address
29 //
30 //
31 // After the prologue has run, the frame has the following general structure.
32 // Note that this doesn't depict the case where a red-zone is used. Also,
33 // technically the last frame area (VLAs) doesn't get created until in the
34 // main function body, after the prologue is run. However, it's depicted here
35 // for completeness.
36 //
37 // |                                   | Higher address
38 // |-----------------------------------|
39 // |                                   |
40 // | arguments passed on the stack     |
41 // |                                   |
42 // |-----------------------------------|
43 // |                                   |
44 // | prev_fp, prev_lr                  |
45 // | (a.k.a. "frame record")           |
46 // |-----------------------------------| <- fp(=x29)
47 // |                                   |
48 // | other callee-saved registers      |
49 // |                                   |
50 // |-----------------------------------|
51 // |.empty.space.to.make.part.below....|
52 // |.aligned.in.case.it.needs.more.than| (size of this area is unknown at
53 // |.the.standard.16-byte.alignment....|  compile time; if present)
54 // |-----------------------------------|
55 // |                                   |
56 // | local variables of fixed size     |
57 // | including spill slots             |
58 // |-----------------------------------| <- bp(not defined by ABI,
59 // |.variable-sized.local.variables....|       LLVM chooses X19)
60 // |.(VLAs)............................| (size of this area is unknown at
61 // |...................................|  compile time)
62 // |-----------------------------------| <- sp
63 // |                                   | Lower address
64 //
65 //
66 // To access the data in a frame, at-compile time, a constant offset must be
67 // computable from one of the pointers (fp, bp, sp) to access it. The size
68 // of the areas with a dotted background cannot be computed at compile-time
69 // if they are present, making it required to have all three of fp, bp and
70 // sp to be set up to be able to access all contents in the frame areas,
71 // assuming all of the frame areas are non-empty.
72 //
73 // For most functions, some of the frame areas are empty. For those functions,
74 // it may not be necessary to set up fp or bp:
75 // * A base pointer is definitely needed when there are both VLAs and local
76 //   variables with more-than-default alignment requirements.
77 // * A frame pointer is definitely needed when there are local variables with
78 //   more-than-default alignment requirements.
79 //
80 // In some cases when a base pointer is not strictly needed, it is generated
81 // anyway when offsets from the frame pointer to access local variables become
82 // so large that the offset can't be encoded in the immediate fields of loads
83 // or stores.
84 //
85 // FIXME: also explain the redzone concept.
86 // FIXME: also explain the concept of reserved call frames.
87 //
88 //===----------------------------------------------------------------------===//
89
90 #include "AArch64FrameLowering.h"
91 #include "AArch64InstrInfo.h"
92 #include "AArch64MachineFunctionInfo.h"
93 #include "AArch64RegisterInfo.h"
94 #include "AArch64Subtarget.h"
95 #include "AArch64TargetMachine.h"
96 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
97 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
98 #include "llvm/CodeGen/LivePhysRegs.h"
99 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
100 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
101 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
102 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
103 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
104 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
105 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
106 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
107 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
108 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
109 #include "llvm/IR/Attributes.h"
110 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
111 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
112 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
113 #include "llvm/IR/Function.h"
114 #include "llvm/MC/MCDwarf.h"
115 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
116 #include "llvm/Support/Debug.h"
117 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
118 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
119 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
120 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
121 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
122 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
123 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
124 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
125 #include <cassert>
126 #include <cstdint>
127 #include <iterator>
128 #include <vector>
129
130 using namespace llvm;
131
132 #define DEBUG_TYPE "frame-info"
133
134 static cl::opt<bool> EnableRedZone("aarch64-redzone",
135                                    cl::desc("enable use of redzone on AArch64"),
136                                    cl::init(false), cl::Hidden);
137
138 STATISTIC(NumRedZoneFunctions, "Number of functions using red zone");
139
140 bool AArch64FrameLowering::canUseRedZone(const MachineFunction &MF) const {
141   if (!EnableRedZone)
142     return false;
143   // Don't use the red zone if the function explicitly asks us not to.
144   // This is typically used for kernel code.
145   if (MF.getFunction()->hasFnAttribute(Attribute::NoRedZone))
146     return false;
147
148   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
149   const AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
150   unsigned NumBytes = AFI->getLocalStackSize();
151
152   return !(MFI.hasCalls() || hasFP(MF) || NumBytes > 128);
153 }
154
155 /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
156 /// pointer register.
157 bool AArch64FrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
158   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
159   const TargetRegisterInfo *RegInfo = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
160   // Retain behavior of always omitting the FP for leaf functions when possible.
161   return (MFI.hasCalls() &&
162           MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF)) ||
163          MFI.hasVarSizedObjects() || MFI.isFrameAddressTaken() ||
164          MFI.hasStackMap() || MFI.hasPatchPoint() ||
165          RegInfo->needsStackRealignment(MF);
166 }
167
168 /// hasReservedCallFrame - Under normal circumstances, when a frame pointer is
169 /// not required, we reserve argument space for call sites in the function
170 /// immediately on entry to the current function.  This eliminates the need for
171 /// add/sub sp brackets around call sites.  Returns true if the call frame is
172 /// included as part of the stack frame.
173 bool
174 AArch64FrameLowering::hasReservedCallFrame(const MachineFunction &MF) const {
175   return !MF.getFrameInfo().hasVarSizedObjects();
176 }
177
178 MachineBasicBlock::iterator AArch64FrameLowering::eliminateCallFramePseudoInstr(
179     MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
180     MachineBasicBlock::iterator I) const {
181   const AArch64InstrInfo *TII =
182       static_cast<const AArch64InstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
183   DebugLoc DL = I->getDebugLoc();
184   unsigned Opc = I->getOpcode();
185   bool IsDestroy = Opc == TII->getCallFrameDestroyOpcode();
186   uint64_t CalleePopAmount = IsDestroy ? I->getOperand(1).getImm() : 0;
187
188   const TargetFrameLowering *TFI = MF.getSubtarget().getFrameLowering();
189   if (!TFI->hasReservedCallFrame(MF)) {
190     unsigned Align = getStackAlignment();
191
192     int64_t Amount = I->getOperand(0).getImm();
193     Amount = alignTo(Amount, Align);
194     if (!IsDestroy)
195       Amount = -Amount;
196
197     // N.b. if CalleePopAmount is valid but zero (i.e. callee would pop, but it
198     // doesn't have to pop anything), then the first operand will be zero too so
199     // this adjustment is a no-op.
200     if (CalleePopAmount == 0) {
201       // FIXME: in-function stack adjustment for calls is limited to 24-bits
202       // because there's no guaranteed temporary register available.
203       //
204       // ADD/SUB (immediate) has only LSL #0 and LSL #12 available.
205       // 1) For offset <= 12-bit, we use LSL #0
206       // 2) For 12-bit <= offset <= 24-bit, we use two instructions. One uses
207       // LSL #0, and the other uses LSL #12.
208       //
209       // Most call frames will be allocated at the start of a function so
210       // this is OK, but it is a limitation that needs dealing with.
211       assert(Amount > -0xffffff && Amount < 0xffffff && "call frame too large");
212       emitFrameOffset(MBB, I, DL, AArch64::SP, AArch64::SP, Amount, TII);
213     }
214   } else if (CalleePopAmount != 0) {
215     // If the calling convention demands that the callee pops arguments from the
216     // stack, we want to add it back if we have a reserved call frame.
217     assert(CalleePopAmount < 0xffffff && "call frame too large");
218     emitFrameOffset(MBB, I, DL, AArch64::SP, AArch64::SP, -CalleePopAmount,
219                     TII);
220   }
221   return MBB.erase(I);
222 }
223
224 void AArch64FrameLowering::emitCalleeSavedFrameMoves(
225     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI) const {
226   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
227   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
228   const TargetSubtargetInfo &STI = MF.getSubtarget();
229   const MCRegisterInfo *MRI = STI.getRegisterInfo();
230   const TargetInstrInfo *TII = STI.getInstrInfo();
231   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MBBI);
232
233   // Add callee saved registers to move list.
234   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI.getCalleeSavedInfo();
235   if (CSI.empty())
236     return;
237
238   for (const auto &Info : CSI) {
239     unsigned Reg = Info.getReg();
240     int64_t Offset =
241         MFI.getObjectOffset(Info.getFrameIdx()) - getOffsetOfLocalArea();
242     unsigned DwarfReg = MRI->getDwarfRegNum(Reg, true);
243     unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
244         MCCFIInstruction::createOffset(nullptr, DwarfReg, Offset));
245     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
246         .addCFIIndex(CFIIndex)
247         .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
248   }
249 }
250
251 // Find a scratch register that we can use at the start of the prologue to
252 // re-align the stack pointer.  We avoid using callee-save registers since they
253 // may appear to be free when this is called from canUseAsPrologue (during
254 // shrink wrapping), but then no longer be free when this is called from
255 // emitPrologue.
256 //
257 // FIXME: This is a bit conservative, since in the above case we could use one
258 // of the callee-save registers as a scratch temp to re-align the stack pointer,
259 // but we would then have to make sure that we were in fact saving at least one
260 // callee-save register in the prologue, which is additional complexity that
261 // doesn't seem worth the benefit.
262 static unsigned findScratchNonCalleeSaveRegister(MachineBasicBlock *MBB) {
263   MachineFunction *MF = MBB->getParent();
264
265   // If MBB is an entry block, use X9 as the scratch register
266   if (&MF->front() == MBB)
267     return AArch64::X9;
268
269   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF->getSubtarget<AArch64Subtarget>();
270   const AArch64RegisterInfo &TRI = *Subtarget.getRegisterInfo();
271   LivePhysRegs LiveRegs(TRI);
272   LiveRegs.addLiveIns(*MBB);
273
274   // Mark callee saved registers as used so we will not choose them.
275   const MCPhysReg *CSRegs = TRI.getCalleeSavedRegs(MF);
276   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i)
277     LiveRegs.addReg(CSRegs[i]);
278
279   // Prefer X9 since it was historically used for the prologue scratch reg.
280   const MachineRegisterInfo &MRI = MF->getRegInfo();
281   if (LiveRegs.available(MRI, AArch64::X9))
282     return AArch64::X9;
283
284   for (unsigned Reg : AArch64::GPR64RegClass) {
285     if (LiveRegs.available(MRI, Reg))
286       return Reg;
287   }
288   return AArch64::NoRegister;
289 }
290
291 bool AArch64FrameLowering::canUseAsPrologue(
292     const MachineBasicBlock &MBB) const {
293   const MachineFunction *MF = MBB.getParent();
294   MachineBasicBlock *TmpMBB = const_cast<MachineBasicBlock *>(&MBB);
295   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF->getSubtarget<AArch64Subtarget>();
296   const AArch64RegisterInfo *RegInfo = Subtarget.getRegisterInfo();
297
298   // Don't need a scratch register if we're not going to re-align the stack.
299   if (!RegInfo->needsStackRealignment(*MF))
300     return true;
301   // Otherwise, we can use any block as long as it has a scratch register
302   // available.
303   return findScratchNonCalleeSaveRegister(TmpMBB) != AArch64::NoRegister;
304 }
305
306 bool AArch64FrameLowering::shouldCombineCSRLocalStackBump(
307     MachineFunction &MF, unsigned StackBumpBytes) const {
308   AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
309   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
310   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF.getSubtarget<AArch64Subtarget>();
311   const AArch64RegisterInfo *RegInfo = Subtarget.getRegisterInfo();
312
313   if (AFI->getLocalStackSize() == 0)
314     return false;
315
316   // 512 is the maximum immediate for stp/ldp that will be used for
317   // callee-save save/restores
318   if (StackBumpBytes >= 512)
319     return false;
320
321   if (MFI.hasVarSizedObjects())
322     return false;
323
324   if (RegInfo->needsStackRealignment(MF))
325     return false;
326
327   // This isn't strictly necessary, but it simplifies things a bit since the
328   // current RedZone handling code assumes the SP is adjusted by the
329   // callee-save save/restore code.
330   if (canUseRedZone(MF))
331     return false;
332
333   return true;
334 }
335
336 // Convert callee-save register save/restore instruction to do stack pointer
337 // decrement/increment to allocate/deallocate the callee-save stack area by
338 // converting store/load to use pre/post increment version.
339 static MachineBasicBlock::iterator convertCalleeSaveRestoreToSPPrePostIncDec(
340     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
341     const DebugLoc &DL, const TargetInstrInfo *TII, int CSStackSizeInc) {
342   unsigned NewOpc;
343   bool NewIsUnscaled = false;
344   switch (MBBI->getOpcode()) {
345   default:
346     llvm_unreachable("Unexpected callee-save save/restore opcode!");
347   case AArch64::STPXi:
348     NewOpc = AArch64::STPXpre;
349     break;
350   case AArch64::STPDi:
351     NewOpc = AArch64::STPDpre;
352     break;
353   case AArch64::STRXui:
354     NewOpc = AArch64::STRXpre;
355     NewIsUnscaled = true;
356     break;
357   case AArch64::STRDui:
358     NewOpc = AArch64::STRDpre;
359     NewIsUnscaled = true;
360     break;
361   case AArch64::LDPXi:
362     NewOpc = AArch64::LDPXpost;
363     break;
364   case AArch64::LDPDi:
365     NewOpc = AArch64::LDPDpost;
366     break;
367   case AArch64::LDRXui:
368     NewOpc = AArch64::LDRXpost;
369     NewIsUnscaled = true;
370     break;
371   case AArch64::LDRDui:
372     NewOpc = AArch64::LDRDpost;
373     NewIsUnscaled = true;
374     break;
375   }
376
377   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(NewOpc));
378   MIB.addReg(AArch64::SP, RegState::Define);
379
380   // Copy all operands other than the immediate offset.
381   unsigned OpndIdx = 0;
382   for (unsigned OpndEnd = MBBI->getNumOperands() - 1; OpndIdx < OpndEnd;
383        ++OpndIdx)
384     MIB.add(MBBI->getOperand(OpndIdx));
385
386   assert(MBBI->getOperand(OpndIdx).getImm() == 0 &&
387          "Unexpected immediate offset in first/last callee-save save/restore "
388          "instruction!");
389   assert(MBBI->getOperand(OpndIdx - 1).getReg() == AArch64::SP &&
390          "Unexpected base register in callee-save save/restore instruction!");
391   // Last operand is immediate offset that needs fixing.
392   assert(CSStackSizeInc % 8 == 0);
393   int64_t CSStackSizeIncImm = CSStackSizeInc;
394   if (!NewIsUnscaled)
395     CSStackSizeIncImm /= 8;
396   MIB.addImm(CSStackSizeIncImm);
397
398   MIB.setMIFlags(MBBI->getFlags());
399   MIB.setMemRefs(MBBI->memoperands_begin(), MBBI->memoperands_end());
400
401   return std::prev(MBB.erase(MBBI));
402 }
403
404 // Fixup callee-save register save/restore instructions to take into account
405 // combined SP bump by adding the local stack size to the stack offsets.
406 static void fixupCalleeSaveRestoreStackOffset(MachineInstr &MI,
407                                               unsigned LocalStackSize) {
408   unsigned Opc = MI.getOpcode();
409   (void)Opc;
410   assert((Opc == AArch64::STPXi || Opc == AArch64::STPDi ||
411           Opc == AArch64::STRXui || Opc == AArch64::STRDui ||
412           Opc == AArch64::LDPXi || Opc == AArch64::LDPDi ||
413           Opc == AArch64::LDRXui || Opc == AArch64::LDRDui) &&
414          "Unexpected callee-save save/restore opcode!");
415
416   unsigned OffsetIdx = MI.getNumExplicitOperands() - 1;
417   assert(MI.getOperand(OffsetIdx - 1).getReg() == AArch64::SP &&
418          "Unexpected base register in callee-save save/restore instruction!");
419   // Last operand is immediate offset that needs fixing.
420   MachineOperand &OffsetOpnd = MI.getOperand(OffsetIdx);
421   // All generated opcodes have scaled offsets.
422   assert(LocalStackSize % 8 == 0);
423   OffsetOpnd.setImm(OffsetOpnd.getImm() + LocalStackSize / 8);
424 }
425
426 void AArch64FrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF,
427                                         MachineBasicBlock &MBB) const {
428   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
429   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
430   const Function *Fn = MF.getFunction();
431   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF.getSubtarget<AArch64Subtarget>();
432   const AArch64RegisterInfo *RegInfo = Subtarget.getRegisterInfo();
433   const TargetInstrInfo *TII = Subtarget.getInstrInfo();
434   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
435   AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
436   bool needsFrameMoves = MMI.hasDebugInfo() || Fn->needsUnwindTableEntry();
437   bool HasFP = hasFP(MF);
438
439   // Debug location must be unknown since the first debug location is used
440   // to determine the end of the prologue.
441   DebugLoc DL;
442
443   // All calls are tail calls in GHC calling conv, and functions have no
444   // prologue/epilogue.
445   if (MF.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::GHC)
446     return;
447
448   int NumBytes = (int)MFI.getStackSize();
449   if (!AFI->hasStackFrame()) {
450     assert(!HasFP && "unexpected function without stack frame but with FP");
451
452     // All of the stack allocation is for locals.
453     AFI->setLocalStackSize(NumBytes);
454
455     if (!NumBytes)
456       return;
457     // REDZONE: If the stack size is less than 128 bytes, we don't need
458     // to actually allocate.
459     if (canUseRedZone(MF))
460       ++NumRedZoneFunctions;
461     else {
462       emitFrameOffset(MBB, MBBI, DL, AArch64::SP, AArch64::SP, -NumBytes, TII,
463                       MachineInstr::FrameSetup);
464
465       // Label used to tie together the PROLOG_LABEL and the MachineMoves.
466       MCSymbol *FrameLabel = MMI.getContext().createTempSymbol();
467       // Encode the stack size of the leaf function.
468       unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
469           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(FrameLabel, -NumBytes));
470       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
471           .addCFIIndex(CFIIndex)
472           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
473     }
474     return;
475   }
476
477   auto CSStackSize = AFI->getCalleeSavedStackSize();
478   // All of the remaining stack allocations are for locals.
479   AFI->setLocalStackSize(NumBytes - CSStackSize);
480
481   bool CombineSPBump = shouldCombineCSRLocalStackBump(MF, NumBytes);
482   if (CombineSPBump) {
483     emitFrameOffset(MBB, MBBI, DL, AArch64::SP, AArch64::SP, -NumBytes, TII,
484                     MachineInstr::FrameSetup);
485     NumBytes = 0;
486   } else if (CSStackSize != 0) {
487     MBBI = convertCalleeSaveRestoreToSPPrePostIncDec(MBB, MBBI, DL, TII,
488                                                      -CSStackSize);
489     NumBytes -= CSStackSize;
490   }
491   assert(NumBytes >= 0 && "Negative stack allocation size!?");
492
493   // Move past the saves of the callee-saved registers, fixing up the offsets
494   // and pre-inc if we decided to combine the callee-save and local stack
495   // pointer bump above.
496   MachineBasicBlock::iterator End = MBB.end();
497   while (MBBI != End && MBBI->getFlag(MachineInstr::FrameSetup)) {
498     if (CombineSPBump)
499       fixupCalleeSaveRestoreStackOffset(*MBBI, AFI->getLocalStackSize());
500     ++MBBI;
501   }
502   if (HasFP) {
503     // Only set up FP if we actually need to. Frame pointer is fp = sp - 16.
504     int FPOffset = CSStackSize - 16;
505     if (CombineSPBump)
506       FPOffset += AFI->getLocalStackSize();
507
508     // Issue    sub fp, sp, FPOffset or
509     //          mov fp,sp          when FPOffset is zero.
510     // Note: All stores of callee-saved registers are marked as "FrameSetup".
511     // This code marks the instruction(s) that set the FP also.
512     emitFrameOffset(MBB, MBBI, DL, AArch64::FP, AArch64::SP, FPOffset, TII,
513                     MachineInstr::FrameSetup);
514   }
515
516   // Allocate space for the rest of the frame.
517   if (NumBytes) {
518     const bool NeedsRealignment = RegInfo->needsStackRealignment(MF);
519     unsigned scratchSPReg = AArch64::SP;
520
521     if (NeedsRealignment) {
522       scratchSPReg = findScratchNonCalleeSaveRegister(&MBB);
523       assert(scratchSPReg != AArch64::NoRegister);
524     }
525
526     // If we're a leaf function, try using the red zone.
527     if (!canUseRedZone(MF))
528       // FIXME: in the case of dynamic re-alignment, NumBytes doesn't have
529       // the correct value here, as NumBytes also includes padding bytes,
530       // which shouldn't be counted here.
531       emitFrameOffset(MBB, MBBI, DL, scratchSPReg, AArch64::SP, -NumBytes, TII,
532                       MachineInstr::FrameSetup);
533
534     if (NeedsRealignment) {
535       const unsigned Alignment = MFI.getMaxAlignment();
536       const unsigned NrBitsToZero = countTrailingZeros(Alignment);
537       assert(NrBitsToZero > 1);
538       assert(scratchSPReg != AArch64::SP);
539
540       // SUB X9, SP, NumBytes
541       //   -- X9 is temporary register, so shouldn't contain any live data here,
542       //   -- free to use. This is already produced by emitFrameOffset above.
543       // AND SP, X9, 0b11111...0000
544       // The logical immediates have a non-trivial encoding. The following
545       // formula computes the encoded immediate with all ones but
546       // NrBitsToZero zero bits as least significant bits.
547       uint32_t andMaskEncoded = (1 << 12)                         // = N
548                                 | ((64 - NrBitsToZero) << 6)      // immr
549                                 | ((64 - NrBitsToZero - 1) << 0); // imms
550
551       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(AArch64::ANDXri), AArch64::SP)
552           .addReg(scratchSPReg, RegState::Kill)
553           .addImm(andMaskEncoded);
554       AFI->setStackRealigned(true);
555     }
556   }
557
558   // If we need a base pointer, set it up here. It's whatever the value of the
559   // stack pointer is at this point. Any variable size objects will be allocated
560   // after this, so we can still use the base pointer to reference locals.
561   //
562   // FIXME: Clarify FrameSetup flags here.
563   // Note: Use emitFrameOffset() like above for FP if the FrameSetup flag is
564   // needed.
565   if (RegInfo->hasBasePointer(MF)) {
566     TII->copyPhysReg(MBB, MBBI, DL, RegInfo->getBaseRegister(), AArch64::SP,
567                      false);
568   }
569
570   if (needsFrameMoves) {
571     const DataLayout &TD = MF.getDataLayout();
572     const int StackGrowth = -TD.getPointerSize(0);
573     unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
574     // An example of the prologue:
575     //
576     //     .globl __foo
577     //     .align 2
578     //  __foo:
579     // Ltmp0:
580     //     .cfi_startproc
581     //     .cfi_personality 155, ___gxx_personality_v0
582     // Leh_func_begin:
583     //     .cfi_lsda 16, Lexception33
584     //
585     //     stp  xa,bx, [sp, -#offset]!
586     //     ...
587     //     stp  x28, x27, [sp, #offset-32]
588     //     stp  fp, lr, [sp, #offset-16]
589     //     add  fp, sp, #offset - 16
590     //     sub  sp, sp, #1360
591     //
592     // The Stack:
593     //       +-------------------------------------------+
594     // 10000 | ........ | ........ | ........ | ........ |
595     // 10004 | ........ | ........ | ........ | ........ |
596     //       +-------------------------------------------+
597     // 10008 | ........ | ........ | ........ | ........ |
598     // 1000c | ........ | ........ | ........ | ........ |
599     //       +===========================================+
600     // 10010 |                X28 Register               |
601     // 10014 |                X28 Register               |
602     //       +-------------------------------------------+
603     // 10018 |                X27 Register               |
604     // 1001c |                X27 Register               |
605     //       +===========================================+
606     // 10020 |                Frame Pointer              |
607     // 10024 |                Frame Pointer              |
608     //       +-------------------------------------------+
609     // 10028 |                Link Register              |
610     // 1002c |                Link Register              |
611     //       +===========================================+
612     // 10030 | ........ | ........ | ........ | ........ |
613     // 10034 | ........ | ........ | ........ | ........ |
614     //       +-------------------------------------------+
615     // 10038 | ........ | ........ | ........ | ........ |
616     // 1003c | ........ | ........ | ........ | ........ |
617     //       +-------------------------------------------+
618     //
619     //     [sp] = 10030        ::    >>initial value<<
620     //     sp = 10020          ::  stp fp, lr, [sp, #-16]!
621     //     fp = sp == 10020    ::  mov fp, sp
622     //     [sp] == 10020       ::  stp x28, x27, [sp, #-16]!
623     //     sp == 10010         ::    >>final value<<
624     //
625     // The frame pointer (w29) points to address 10020. If we use an offset of
626     // '16' from 'w29', we get the CFI offsets of -8 for w30, -16 for w29, -24
627     // for w27, and -32 for w28:
628     //
629     //  Ltmp1:
630     //     .cfi_def_cfa w29, 16
631     //  Ltmp2:
632     //     .cfi_offset w30, -8
633     //  Ltmp3:
634     //     .cfi_offset w29, -16
635     //  Ltmp4:
636     //     .cfi_offset w27, -24
637     //  Ltmp5:
638     //     .cfi_offset w28, -32
639
640     if (HasFP) {
641       // Define the current CFA rule to use the provided FP.
642       unsigned Reg = RegInfo->getDwarfRegNum(FramePtr, true);
643       unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
644           MCCFIInstruction::createDefCfa(nullptr, Reg, 2 * StackGrowth));
645       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
646           .addCFIIndex(CFIIndex)
647           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
648     } else {
649       // Encode the stack size of the leaf function.
650       unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
651           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, -MFI.getStackSize()));
652       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII->get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
653           .addCFIIndex(CFIIndex)
654           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
655     }
656
657     // Now emit the moves for whatever callee saved regs we have (including FP,
658     // LR if those are saved).
659     emitCalleeSavedFrameMoves(MBB, MBBI);
660   }
661 }
662
663 void AArch64FrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
664                                         MachineBasicBlock &MBB) const {
665   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
666   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
667   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF.getSubtarget<AArch64Subtarget>();
668   const TargetInstrInfo *TII = Subtarget.getInstrInfo();
669   DebugLoc DL;
670   bool IsTailCallReturn = false;
671   if (MBB.end() != MBBI) {
672     DL = MBBI->getDebugLoc();
673     unsigned RetOpcode = MBBI->getOpcode();
674     IsTailCallReturn = RetOpcode == AArch64::TCRETURNdi ||
675       RetOpcode == AArch64::TCRETURNri;
676   }
677   int NumBytes = MFI.getStackSize();
678   const AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
679
680   // All calls are tail calls in GHC calling conv, and functions have no
681   // prologue/epilogue.
682   if (MF.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::GHC)
683     return;
684
685   // Initial and residual are named for consistency with the prologue. Note that
686   // in the epilogue, the residual adjustment is executed first.
687   uint64_t ArgumentPopSize = 0;
688   if (IsTailCallReturn) {
689     MachineOperand &StackAdjust = MBBI->getOperand(1);
690
691     // For a tail-call in a callee-pops-arguments environment, some or all of
692     // the stack may actually be in use for the call's arguments, this is
693     // calculated during LowerCall and consumed here...
694     ArgumentPopSize = StackAdjust.getImm();
695   } else {
696     // ... otherwise the amount to pop is *all* of the argument space,
697     // conveniently stored in the MachineFunctionInfo by
698     // LowerFormalArguments. This will, of course, be zero for the C calling
699     // convention.
700     ArgumentPopSize = AFI->getArgumentStackToRestore();
701   }
702
703   // The stack frame should be like below,
704   //
705   //      ----------------------                     ---
706   //      |                    |                      |
707   //      | BytesInStackArgArea|              CalleeArgStackSize
708   //      | (NumReusableBytes) |                (of tail call)
709   //      |                    |                     ---
710   //      |                    |                      |
711   //      ---------------------|        ---           |
712   //      |                    |         |            |
713   //      |   CalleeSavedReg   |         |            |
714   //      | (CalleeSavedStackSize)|      |            |
715   //      |                    |         |            |
716   //      ---------------------|         |         NumBytes
717   //      |                    |     StackSize  (StackAdjustUp)
718   //      |   LocalStackSize   |         |            |
719   //      | (covering callee   |         |            |
720   //      |       args)        |         |            |
721   //      |                    |         |            |
722   //      ----------------------        ---          ---
723   //
724   // So NumBytes = StackSize + BytesInStackArgArea - CalleeArgStackSize
725   //             = StackSize + ArgumentPopSize
726   //
727   // AArch64TargetLowering::LowerCall figures out ArgumentPopSize and keeps
728   // it as the 2nd argument of AArch64ISD::TC_RETURN.
729
730   auto CSStackSize = AFI->getCalleeSavedStackSize();
731   bool CombineSPBump = shouldCombineCSRLocalStackBump(MF, NumBytes);
732
733   if (!CombineSPBump && CSStackSize != 0)
734     convertCalleeSaveRestoreToSPPrePostIncDec(
735         MBB, std::prev(MBB.getFirstTerminator()), DL, TII, CSStackSize);
736
737   // Move past the restores of the callee-saved registers.
738   MachineBasicBlock::iterator LastPopI = MBB.getFirstTerminator();
739   MachineBasicBlock::iterator Begin = MBB.begin();
740   while (LastPopI != Begin) {
741     --LastPopI;
742     if (!LastPopI->getFlag(MachineInstr::FrameDestroy)) {
743       ++LastPopI;
744       break;
745     } else if (CombineSPBump)
746       fixupCalleeSaveRestoreStackOffset(*LastPopI, AFI->getLocalStackSize());
747   }
748
749   // If there is a single SP update, insert it before the ret and we're done.
750   if (CombineSPBump) {
751     emitFrameOffset(MBB, MBB.getFirstTerminator(), DL, AArch64::SP, AArch64::SP,
752                     NumBytes + ArgumentPopSize, TII,
753                     MachineInstr::FrameDestroy);
754     return;
755   }
756
757   NumBytes -= CSStackSize;
758   assert(NumBytes >= 0 && "Negative stack allocation size!?");
759
760   if (!hasFP(MF)) {
761     bool RedZone = canUseRedZone(MF);
762     // If this was a redzone leaf function, we don't need to restore the
763     // stack pointer (but we may need to pop stack args for fastcc).
764     if (RedZone && ArgumentPopSize == 0)
765       return;
766
767     bool NoCalleeSaveRestore = CSStackSize == 0;
768     int StackRestoreBytes = RedZone ? 0 : NumBytes;
769     if (NoCalleeSaveRestore)
770       StackRestoreBytes += ArgumentPopSize;
771     emitFrameOffset(MBB, LastPopI, DL, AArch64::SP, AArch64::SP,
772                     StackRestoreBytes, TII, MachineInstr::FrameDestroy);
773     // If we were able to combine the local stack pop with the argument pop,
774     // then we're done.
775     if (NoCalleeSaveRestore || ArgumentPopSize == 0)
776       return;
777     NumBytes = 0;
778   }
779
780   // Restore the original stack pointer.
781   // FIXME: Rather than doing the math here, we should instead just use
782   // non-post-indexed loads for the restores if we aren't actually going to
783   // be able to save any instructions.
784   if (MFI.hasVarSizedObjects() || AFI->isStackRealigned())
785     emitFrameOffset(MBB, LastPopI, DL, AArch64::SP, AArch64::FP,
786                     -CSStackSize + 16, TII, MachineInstr::FrameDestroy);
787   else if (NumBytes)
788     emitFrameOffset(MBB, LastPopI, DL, AArch64::SP, AArch64::SP, NumBytes, TII,
789                     MachineInstr::FrameDestroy);
790
791   // This must be placed after the callee-save restore code because that code
792   // assumes the SP is at the same location as it was after the callee-save save
793   // code in the prologue.
794   if (ArgumentPopSize)
795     emitFrameOffset(MBB, MBB.getFirstTerminator(), DL, AArch64::SP, AArch64::SP,
796                     ArgumentPopSize, TII, MachineInstr::FrameDestroy);
797 }
798
799 /// getFrameIndexReference - Provide a base+offset reference to an FI slot for
800 /// debug info.  It's the same as what we use for resolving the code-gen
801 /// references for now.  FIXME: This can go wrong when references are
802 /// SP-relative and simple call frames aren't used.
803 int AArch64FrameLowering::getFrameIndexReference(const MachineFunction &MF,
804                                                  int FI,
805                                                  unsigned &FrameReg) const {
806   return resolveFrameIndexReference(MF, FI, FrameReg);
807 }
808
809 int AArch64FrameLowering::resolveFrameIndexReference(const MachineFunction &MF,
810                                                      int FI, unsigned &FrameReg,
811                                                      bool PreferFP) const {
812   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
813   const AArch64RegisterInfo *RegInfo = static_cast<const AArch64RegisterInfo *>(
814       MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
815   const AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
816   int FPOffset = MFI.getObjectOffset(FI) + 16;
817   int Offset = MFI.getObjectOffset(FI) + MFI.getStackSize();
818   bool isFixed = MFI.isFixedObjectIndex(FI);
819
820   // Use frame pointer to reference fixed objects. Use it for locals if
821   // there are VLAs or a dynamically realigned SP (and thus the SP isn't
822   // reliable as a base). Make sure useFPForScavengingIndex() does the
823   // right thing for the emergency spill slot.
824   bool UseFP = false;
825   if (AFI->hasStackFrame()) {
826     // Note: Keeping the following as multiple 'if' statements rather than
827     // merging to a single expression for readability.
828     //
829     // Argument access should always use the FP.
830     if (isFixed) {
831       UseFP = hasFP(MF);
832     } else if (hasFP(MF) && !RegInfo->hasBasePointer(MF) &&
833                !RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
834       // Use SP or FP, whichever gives us the best chance of the offset
835       // being in range for direct access. If the FPOffset is positive,
836       // that'll always be best, as the SP will be even further away.
837       // If the FPOffset is negative, we have to keep in mind that the
838       // available offset range for negative offsets is smaller than for
839       // positive ones. If we have variable sized objects, we're stuck with
840       // using the FP regardless, though, as the SP offset is unknown
841       // and we don't have a base pointer available. If an offset is
842       // available via the FP and the SP, use whichever is closest.
843       if (PreferFP || MFI.hasVarSizedObjects() || FPOffset >= 0 ||
844           (FPOffset >= -256 && Offset > -FPOffset))
845         UseFP = true;
846     }
847   }
848
849   assert((isFixed || !RegInfo->needsStackRealignment(MF) || !UseFP) &&
850          "In the presence of dynamic stack pointer realignment, "
851          "non-argument objects cannot be accessed through the frame pointer");
852
853   if (UseFP) {
854     FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
855     return FPOffset;
856   }
857
858   // Use the base pointer if we have one.
859   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
860     FrameReg = RegInfo->getBaseRegister();
861   else {
862     FrameReg = AArch64::SP;
863     // If we're using the red zone for this function, the SP won't actually
864     // be adjusted, so the offsets will be negative. They're also all
865     // within range of the signed 9-bit immediate instructions.
866     if (canUseRedZone(MF))
867       Offset -= AFI->getLocalStackSize();
868   }
869
870   return Offset;
871 }
872
873 static unsigned getPrologueDeath(MachineFunction &MF, unsigned Reg) {
874   // Do not set a kill flag on values that are also marked as live-in. This
875   // happens with the @llvm-returnaddress intrinsic and with arguments passed in
876   // callee saved registers.
877   // Omitting the kill flags is conservatively correct even if the live-in
878   // is not used after all.
879   bool IsLiveIn = MF.getRegInfo().isLiveIn(Reg);
880   return getKillRegState(!IsLiveIn);
881 }
882
883 static bool produceCompactUnwindFrame(MachineFunction &MF) {
884   const AArch64Subtarget &Subtarget = MF.getSubtarget<AArch64Subtarget>();
885   AttributeList Attrs = MF.getFunction()->getAttributes();
886   return Subtarget.isTargetMachO() &&
887          !(Subtarget.getTargetLowering()->supportSwiftError() &&
888            Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::SwiftError));
889 }
890
891 namespace {
892
893 struct RegPairInfo {
894   unsigned Reg1 = AArch64::NoRegister;
895   unsigned Reg2 = AArch64::NoRegister;
896   int FrameIdx;
897   int Offset;
898   bool IsGPR;
899
900   RegPairInfo() = default;
901
902   bool isPaired() const { return Reg2 != AArch64::NoRegister; }
903 };
904
905 } // end anonymous namespace
906
907 static void computeCalleeSaveRegisterPairs(
908     MachineFunction &MF, const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
909     const TargetRegisterInfo *TRI, SmallVectorImpl<RegPairInfo> &RegPairs) {
910
911   if (CSI.empty())
912     return;
913
914   AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
915   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
916   CallingConv::ID CC = MF.getFunction()->getCallingConv();
917   unsigned Count = CSI.size();
918   (void)CC;
919   // MachO's compact unwind format relies on all registers being stored in
920   // pairs.
921   assert((!produceCompactUnwindFrame(MF) ||
922           CC == CallingConv::PreserveMost ||
923           (Count & 1) == 0) &&
924          "Odd number of callee-saved regs to spill!");
925   unsigned Offset = AFI->getCalleeSavedStackSize();
926
927   for (unsigned i = 0; i < Count; ++i) {
928     RegPairInfo RPI;
929     RPI.Reg1 = CSI[i].getReg();
930
931     assert(AArch64::GPR64RegClass.contains(RPI.Reg1) ||
932            AArch64::FPR64RegClass.contains(RPI.Reg1));
933     RPI.IsGPR = AArch64::GPR64RegClass.contains(RPI.Reg1);
934
935     // Add the next reg to the pair if it is in the same register class.
936     if (i + 1 < Count) {
937       unsigned NextReg = CSI[i + 1].getReg();
938       if ((RPI.IsGPR && AArch64::GPR64RegClass.contains(NextReg)) ||
939           (!RPI.IsGPR && AArch64::FPR64RegClass.contains(NextReg)))
940         RPI.Reg2 = NextReg;
941     }
942
943     // GPRs and FPRs are saved in pairs of 64-bit regs. We expect the CSI
944     // list to come in sorted by frame index so that we can issue the store
945     // pair instructions directly. Assert if we see anything otherwise.
946     //
947     // The order of the registers in the list is controlled by
948     // getCalleeSavedRegs(), so they will always be in-order, as well.
949     assert((!RPI.isPaired() ||
950             (CSI[i].getFrameIdx() + 1 == CSI[i + 1].getFrameIdx())) &&
951            "Out of order callee saved regs!");
952
953     // MachO's compact unwind format relies on all registers being stored in
954     // adjacent register pairs.
955     assert((!produceCompactUnwindFrame(MF) ||
956             CC == CallingConv::PreserveMost ||
957             (RPI.isPaired() &&
958              ((RPI.Reg1 == AArch64::LR && RPI.Reg2 == AArch64::FP) ||
959               RPI.Reg1 + 1 == RPI.Reg2))) &&
960            "Callee-save registers not saved as adjacent register pair!");
961
962     RPI.FrameIdx = CSI[i].getFrameIdx();
963
964     if (Count * 8 != AFI->getCalleeSavedStackSize() && !RPI.isPaired()) {
965       // Round up size of non-pair to pair size if we need to pad the
966       // callee-save area to ensure 16-byte alignment.
967       Offset -= 16;
968       assert(MFI.getObjectAlignment(RPI.FrameIdx) <= 16);
969       MFI.setObjectAlignment(RPI.FrameIdx, 16);
970       AFI->setCalleeSaveStackHasFreeSpace(true);
971     } else
972       Offset -= RPI.isPaired() ? 16 : 8;
973     assert(Offset % 8 == 0);
974     RPI.Offset = Offset / 8;
975     assert((RPI.Offset >= -64 && RPI.Offset <= 63) &&
976            "Offset out of bounds for LDP/STP immediate");
977
978     RegPairs.push_back(RPI);
979     if (RPI.isPaired())
980       ++i;
981   }
982 }
983
984 bool AArch64FrameLowering::spillCalleeSavedRegisters(
985     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
986     const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
987     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
988   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
989   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
990   DebugLoc DL;
991   SmallVector<RegPairInfo, 8> RegPairs;
992
993   computeCalleeSaveRegisterPairs(MF, CSI, TRI, RegPairs);
994   const MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
995
996   for (auto RPII = RegPairs.rbegin(), RPIE = RegPairs.rend(); RPII != RPIE;
997        ++RPII) {
998     RegPairInfo RPI = *RPII;
999     unsigned Reg1 = RPI.Reg1;
1000     unsigned Reg2 = RPI.Reg2;
1001     unsigned StrOpc;
1002
1003     // Issue sequence of spills for cs regs.  The first spill may be converted
1004     // to a pre-decrement store later by emitPrologue if the callee-save stack
1005     // area allocation can't be combined with the local stack area allocation.
1006     // For example:
1007     //    stp     x22, x21, [sp, #0]     // addImm(+0)
1008     //    stp     x20, x19, [sp, #16]    // addImm(+2)
1009     //    stp     fp, lr, [sp, #32]      // addImm(+4)
1010     // Rationale: This sequence saves uop updates compared to a sequence of
1011     // pre-increment spills like stp xi,xj,[sp,#-16]!
1012     // Note: Similar rationale and sequence for restores in epilog.
1013     if (RPI.IsGPR)
1014       StrOpc = RPI.isPaired() ? AArch64::STPXi : AArch64::STRXui;
1015     else
1016       StrOpc = RPI.isPaired() ? AArch64::STPDi : AArch64::STRDui;
1017     DEBUG(dbgs() << "CSR spill: (" << TRI->getName(Reg1);
1018           if (RPI.isPaired())
1019             dbgs() << ", " << TRI->getName(Reg2);
1020           dbgs() << ") -> fi#(" << RPI.FrameIdx;
1021           if (RPI.isPaired())
1022             dbgs() << ", " << RPI.FrameIdx+1;
1023           dbgs() << ")\n");
1024
1025     MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(StrOpc));
1026     if (!MRI.isReserved(Reg1))
1027       MBB.addLiveIn(Reg1);
1028     if (RPI.isPaired()) {
1029       if (!MRI.isReserved(Reg2))
1030         MBB.addLiveIn(Reg2);
1031       MIB.addReg(Reg2, getPrologueDeath(MF, Reg2));
1032       MIB.addMemOperand(MF.getMachineMemOperand(
1033           MachinePointerInfo::getFixedStack(MF, RPI.FrameIdx + 1),
1034           MachineMemOperand::MOStore, 8, 8));
1035     }
1036     MIB.addReg(Reg1, getPrologueDeath(MF, Reg1))
1037         .addReg(AArch64::SP)
1038         .addImm(RPI.Offset) // [sp, #offset*8], where factor*8 is implicit
1039         .setMIFlag(MachineInstr::FrameSetup);
1040     MIB.addMemOperand(MF.getMachineMemOperand(
1041         MachinePointerInfo::getFixedStack(MF, RPI.FrameIdx),
1042         MachineMemOperand::MOStore, 8, 8));
1043   }
1044   return true;
1045 }
1046
1047 bool AArch64FrameLowering::restoreCalleeSavedRegisters(
1048     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
1049     const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1050     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1051   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1052   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1053   DebugLoc DL;
1054   SmallVector<RegPairInfo, 8> RegPairs;
1055
1056   if (MI != MBB.end())
1057     DL = MI->getDebugLoc();
1058
1059   computeCalleeSaveRegisterPairs(MF, CSI, TRI, RegPairs);
1060
1061   for (auto RPII = RegPairs.begin(), RPIE = RegPairs.end(); RPII != RPIE;
1062        ++RPII) {
1063     RegPairInfo RPI = *RPII;
1064     unsigned Reg1 = RPI.Reg1;
1065     unsigned Reg2 = RPI.Reg2;
1066
1067     // Issue sequence of restores for cs regs. The last restore may be converted
1068     // to a post-increment load later by emitEpilogue if the callee-save stack
1069     // area allocation can't be combined with the local stack area allocation.
1070     // For example:
1071     //    ldp     fp, lr, [sp, #32]       // addImm(+4)
1072     //    ldp     x20, x19, [sp, #16]     // addImm(+2)
1073     //    ldp     x22, x21, [sp, #0]      // addImm(+0)
1074     // Note: see comment in spillCalleeSavedRegisters()
1075     unsigned LdrOpc;
1076     if (RPI.IsGPR)
1077       LdrOpc = RPI.isPaired() ? AArch64::LDPXi : AArch64::LDRXui;
1078     else
1079       LdrOpc = RPI.isPaired() ? AArch64::LDPDi : AArch64::LDRDui;
1080     DEBUG(dbgs() << "CSR restore: (" << TRI->getName(Reg1);
1081           if (RPI.isPaired())
1082             dbgs() << ", " << TRI->getName(Reg2);
1083           dbgs() << ") -> fi#(" << RPI.FrameIdx;
1084           if (RPI.isPaired())
1085             dbgs() << ", " << RPI.FrameIdx+1;
1086           dbgs() << ")\n");
1087
1088     MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(LdrOpc));
1089     if (RPI.isPaired()) {
1090       MIB.addReg(Reg2, getDefRegState(true));
1091       MIB.addMemOperand(MF.getMachineMemOperand(
1092           MachinePointerInfo::getFixedStack(MF, RPI.FrameIdx + 1),
1093           MachineMemOperand::MOLoad, 8, 8));
1094     }
1095     MIB.addReg(Reg1, getDefRegState(true))
1096         .addReg(AArch64::SP)
1097         .addImm(RPI.Offset) // [sp, #offset*8] where the factor*8 is implicit
1098         .setMIFlag(MachineInstr::FrameDestroy);
1099     MIB.addMemOperand(MF.getMachineMemOperand(
1100         MachinePointerInfo::getFixedStack(MF, RPI.FrameIdx),
1101         MachineMemOperand::MOLoad, 8, 8));
1102   }
1103   return true;
1104 }
1105
1106 void AArch64FrameLowering::determineCalleeSaves(MachineFunction &MF,
1107                                                 BitVector &SavedRegs,
1108                                                 RegScavenger *RS) const {
1109   // All calls are tail calls in GHC calling conv, and functions have no
1110   // prologue/epilogue.
1111   if (MF.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::GHC)
1112     return;
1113
1114   TargetFrameLowering::determineCalleeSaves(MF, SavedRegs, RS);
1115   const AArch64RegisterInfo *RegInfo = static_cast<const AArch64RegisterInfo *>(
1116       MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1117   AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
1118   unsigned UnspilledCSGPR = AArch64::NoRegister;
1119   unsigned UnspilledCSGPRPaired = AArch64::NoRegister;
1120
1121   // The frame record needs to be created by saving the appropriate registers
1122   if (hasFP(MF)) {
1123     SavedRegs.set(AArch64::FP);
1124     SavedRegs.set(AArch64::LR);
1125   }
1126
1127   unsigned BasePointerReg = AArch64::NoRegister;
1128   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
1129     BasePointerReg = RegInfo->getBaseRegister();
1130
1131   unsigned ExtraCSSpill = 0;
1132   const MCPhysReg *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&MF);
1133   // Figure out which callee-saved registers to save/restore.
1134   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
1135     const unsigned Reg = CSRegs[i];
1136
1137     // Add the base pointer register to SavedRegs if it is callee-save.
1138     if (Reg == BasePointerReg)
1139       SavedRegs.set(Reg);
1140
1141     bool RegUsed = SavedRegs.test(Reg);
1142     unsigned PairedReg = CSRegs[i ^ 1];
1143     if (!RegUsed) {
1144       if (AArch64::GPR64RegClass.contains(Reg) &&
1145           !RegInfo->isReservedReg(MF, Reg)) {
1146         UnspilledCSGPR = Reg;
1147         UnspilledCSGPRPaired = PairedReg;
1148       }
1149       continue;
1150     }
1151
1152     // MachO's compact unwind format relies on all registers being stored in
1153     // pairs.
1154     // FIXME: the usual format is actually better if unwinding isn't needed.
1155     if (produceCompactUnwindFrame(MF) && !SavedRegs.test(PairedReg)) {
1156       SavedRegs.set(PairedReg);
1157       if (AArch64::GPR64RegClass.contains(PairedReg) &&
1158           !RegInfo->isReservedReg(MF, PairedReg))
1159         ExtraCSSpill = PairedReg;
1160     }
1161   }
1162
1163   DEBUG(dbgs() << "*** determineCalleeSaves\nUsed CSRs:";
1164         for (unsigned Reg : SavedRegs.set_bits())
1165           dbgs() << ' ' << PrintReg(Reg, RegInfo);
1166         dbgs() << "\n";);
1167
1168   // If any callee-saved registers are used, the frame cannot be eliminated.
1169   unsigned NumRegsSpilled = SavedRegs.count();
1170   bool CanEliminateFrame = NumRegsSpilled == 0;
1171
1172   // FIXME: Set BigStack if any stack slot references may be out of range.
1173   // For now, just conservatively guestimate based on unscaled indexing
1174   // range. We'll end up allocating an unnecessary spill slot a lot, but
1175   // realistically that's not a big deal at this stage of the game.
1176   // The CSR spill slots have not been allocated yet, so estimateStackSize
1177   // won't include them.
1178   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
1179   unsigned CFSize = MFI.estimateStackSize(MF) + 8 * NumRegsSpilled;
1180   DEBUG(dbgs() << "Estimated stack frame size: " << CFSize << " bytes.\n");
1181   bool BigStack = (CFSize >= 256);
1182   if (BigStack || !CanEliminateFrame || RegInfo->cannotEliminateFrame(MF))
1183     AFI->setHasStackFrame(true);
1184
1185   // Estimate if we might need to scavenge a register at some point in order
1186   // to materialize a stack offset. If so, either spill one additional
1187   // callee-saved register or reserve a special spill slot to facilitate
1188   // register scavenging. If we already spilled an extra callee-saved register
1189   // above to keep the number of spills even, we don't need to do anything else
1190   // here.
1191   if (BigStack) {
1192     if (!ExtraCSSpill && UnspilledCSGPR != AArch64::NoRegister) {
1193       DEBUG(dbgs() << "Spilling " << PrintReg(UnspilledCSGPR, RegInfo)
1194             << " to get a scratch register.\n");
1195       SavedRegs.set(UnspilledCSGPR);
1196       // MachO's compact unwind format relies on all registers being stored in
1197       // pairs, so if we need to spill one extra for BigStack, then we need to
1198       // store the pair.
1199       if (produceCompactUnwindFrame(MF))
1200         SavedRegs.set(UnspilledCSGPRPaired);
1201       ExtraCSSpill = UnspilledCSGPRPaired;
1202       NumRegsSpilled = SavedRegs.count();
1203     }
1204
1205     // If we didn't find an extra callee-saved register to spill, create
1206     // an emergency spill slot.
1207     if (!ExtraCSSpill || MF.getRegInfo().isPhysRegUsed(ExtraCSSpill)) {
1208       const TargetRegisterInfo *TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
1209       const TargetRegisterClass &RC = AArch64::GPR64RegClass;
1210       unsigned Size = TRI->getSpillSize(RC);
1211       unsigned Align = TRI->getSpillAlignment(RC);
1212       int FI = MFI.CreateStackObject(Size, Align, false);
1213       RS->addScavengingFrameIndex(FI);
1214       DEBUG(dbgs() << "No available CS registers, allocated fi#" << FI
1215                    << " as the emergency spill slot.\n");
1216     }
1217   }
1218
1219   // Round up to register pair alignment to avoid additional SP adjustment
1220   // instructions.
1221   AFI->setCalleeSavedStackSize(alignTo(8 * NumRegsSpilled, 16));
1222 }
1223
1224 bool AArch64FrameLowering::enableStackSlotScavenging(
1225     const MachineFunction &MF) const {
1226   const AArch64FunctionInfo *AFI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
1227   return AFI->hasCalleeSaveStackFreeSpace();
1228 }