contrib/llvm/lib/Target/ARM/ARMBaseRegisterInfo.cpp

   1 //===-- ARMBaseRegisterInfo.cpp - ARM Register Information ----------------===//
   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 base ARM implementation of TargetRegisterInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "ARM.h"
  15 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  16 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
  17 #include "ARMFrameLowering.h"
  18 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
  19 #include "ARMSubtarget.h"
  20 #include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
  21 #include "MCTargetDesc/ARMBaseInfo.h"
  22 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
  35 #include "llvm/IR/Attributes.h"
  36 #include "llvm/IR/Constants.h"
  37 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
  38 #include "llvm/IR/Function.h"
  39 #include "llvm/IR/Type.h"
  40 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
  41 #include "llvm/Support/Debug.h"
  42 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  43 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  44 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  45 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  46 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  47 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  48 #include <cassert>
  49 #include <utility>
  50
  51 #define DEBUG_TYPE "arm-register-info"
  52
  53 #define GET_REGINFO_TARGET_DESC
  54 #include "ARMGenRegisterInfo.inc"
  55
  56 using namespace llvm;
  57
  58 ARMBaseRegisterInfo::ARMBaseRegisterInfo()
  59     : ARMGenRegisterInfo(ARM::LR, 0, 0, ARM::PC) {}
  60
  61 static unsigned getFramePointerReg(const ARMSubtarget &STI) {
  62   return STI.useR7AsFramePointer() ? ARM::R7 : ARM::R11;
  63 }
  64
  65 const MCPhysReg*
  66 ARMBaseRegisterInfo::getCalleeSavedRegs(const MachineFunction *MF) const {
  67   const ARMSubtarget &STI = MF->getSubtarget<ARMSubtarget>();
  68   bool UseSplitPush = STI.splitFramePushPop(*MF);
  69   const MCPhysReg *RegList =
  70       STI.isTargetDarwin()
  71           ? CSR_iOS_SaveList
  72           : (UseSplitPush ? CSR_AAPCS_SplitPush_SaveList : CSR_AAPCS_SaveList);
  73
  74   const Function *F = MF->getFunction();
  75   if (F->getCallingConv() == CallingConv::GHC) {
  76     // GHC set of callee saved regs is empty as all those regs are
  77     // used for passing STG regs around
  78     return CSR_NoRegs_SaveList;
  79   } else if (F->hasFnAttribute("interrupt")) {
  80     if (STI.isMClass()) {
  81       // M-class CPUs have hardware which saves the registers needed to allow a
  82       // function conforming to the AAPCS to function as a handler.
  83       return UseSplitPush ? CSR_AAPCS_SplitPush_SaveList : CSR_AAPCS_SaveList;
  84     } else if (F->getFnAttribute("interrupt").getValueAsString() == "FIQ") {
  85       // Fast interrupt mode gives the handler a private copy of R8-R14, so less
  86       // need to be saved to restore user-mode state.
  87       return CSR_FIQ_SaveList;
  88     } else {
  89       // Generally only R13-R14 (i.e. SP, LR) are automatically preserved by
  90       // exception handling.
  91       return CSR_GenericInt_SaveList;
  92     }
  93   }
  94
  95   if (STI.isTargetDarwin() && STI.getTargetLowering()->supportSwiftError() &&
  96       F->getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::SwiftError))
  97     return CSR_iOS_SwiftError_SaveList;
  98
  99   if (STI.isTargetDarwin() && F->getCallingConv() == CallingConv::CXX_FAST_TLS)
 100     return MF->getInfo<ARMFunctionInfo>()->isSplitCSR()
 101                ? CSR_iOS_CXX_TLS_PE_SaveList
 102                : CSR_iOS_CXX_TLS_SaveList;
 103   return RegList;
 104 }
 105
 106 const MCPhysReg *ARMBaseRegisterInfo::getCalleeSavedRegsViaCopy(
 107     const MachineFunction *MF) const {
 108   assert(MF && "Invalid MachineFunction pointer.");
 109   if (MF->getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::CXX_FAST_TLS &&
 110       MF->getInfo<ARMFunctionInfo>()->isSplitCSR())
 111     return CSR_iOS_CXX_TLS_ViaCopy_SaveList;
 112   return nullptr;
 113 }
 114
 115 const uint32_t *
 116 ARMBaseRegisterInfo::getCallPreservedMask(const MachineFunction &MF,
 117                                           CallingConv::ID CC) const {
 118   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 119   if (CC == CallingConv::GHC)
 120     // This is academic becase all GHC calls are (supposed to be) tail calls
 121     return CSR_NoRegs_RegMask;
 122
 123   if (STI.isTargetDarwin() && STI.getTargetLowering()->supportSwiftError() &&
 124       MF.getFunction()->getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::SwiftError))
 125     return CSR_iOS_SwiftError_RegMask;
 126
 127   if (STI.isTargetDarwin() && CC == CallingConv::CXX_FAST_TLS)
 128     return CSR_iOS_CXX_TLS_RegMask;
 129   return STI.isTargetDarwin() ? CSR_iOS_RegMask : CSR_AAPCS_RegMask;
 130 }
 131
 132 const uint32_t*
 133 ARMBaseRegisterInfo::getNoPreservedMask() const {
 134   return CSR_NoRegs_RegMask;
 135 }
 136
 137 const uint32_t *
 138 ARMBaseRegisterInfo::getTLSCallPreservedMask(const MachineFunction &MF) const {
 139   assert(MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().isTargetDarwin() &&
 140          "only know about special TLS call on Darwin");
 141   return CSR_iOS_TLSCall_RegMask;
 142 }
 143
 144 const uint32_t *
 145 ARMBaseRegisterInfo::getSjLjDispatchPreservedMask(const MachineFunction &MF) const {
 146   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 147   if (!STI.useSoftFloat() && STI.hasVFP2() && !STI.isThumb1Only())
 148     return CSR_NoRegs_RegMask;
 149   else
 150     return CSR_FPRegs_RegMask;
 151 }
 152
 153 const uint32_t *
 154 ARMBaseRegisterInfo::getThisReturnPreservedMask(const MachineFunction &MF,
 155                                                 CallingConv::ID CC) const {
 156   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 157   // This should return a register mask that is the same as that returned by
 158   // getCallPreservedMask but that additionally preserves the register used for
 159   // the first i32 argument (which must also be the register used to return a
 160   // single i32 return value)
 161   //
 162   // In case that the calling convention does not use the same register for
 163   // both or otherwise does not want to enable this optimization, the function
 164   // should return NULL
 165   if (CC == CallingConv::GHC)
 166     // This is academic becase all GHC calls are (supposed to be) tail calls
 167     return nullptr;
 168   return STI.isTargetDarwin() ? CSR_iOS_ThisReturn_RegMask
 169                               : CSR_AAPCS_ThisReturn_RegMask;
 170 }
 171
 172 BitVector ARMBaseRegisterInfo::
 173 getReservedRegs(const MachineFunction &MF) const {
 174   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 175   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 176
 177   // FIXME: avoid re-calculating this every time.
 178   BitVector Reserved(getNumRegs());
 179   markSuperRegs(Reserved, ARM::SP);
 180   markSuperRegs(Reserved, ARM::PC);
 181   markSuperRegs(Reserved, ARM::FPSCR);
 182   markSuperRegs(Reserved, ARM::APSR_NZCV);
 183   if (TFI->hasFP(MF))
 184     markSuperRegs(Reserved, getFramePointerReg(STI));
 185   if (hasBasePointer(MF))
 186     markSuperRegs(Reserved, BasePtr);
 187   // Some targets reserve R9.
 188   if (STI.isR9Reserved())
 189     markSuperRegs(Reserved, ARM::R9);
 190   // Reserve D16-D31 if the subtarget doesn't support them.
 191   if (!STI.hasVFP3() || STI.hasD16()) {
 192     static_assert(ARM::D31 == ARM::D16 + 15, "Register list not consecutive!");
 193     for (unsigned R = 0; R < 16; ++R)
 194       markSuperRegs(Reserved, ARM::D16 + R);
 195   }
 196   const TargetRegisterClass *RC  = &ARM::GPRPairRegClass;
 197   for(TargetRegisterClass::iterator I = RC->begin(), E = RC->end(); I!=E; ++I)
 198     for (MCSubRegIterator SI(*I, this); SI.isValid(); ++SI)
 199       if (Reserved.test(*SI)) markSuperRegs(Reserved, *I);
 200
 201   assert(checkAllSuperRegsMarked(Reserved));
 202   return Reserved;
 203 }
 204
 205 const TargetRegisterClass *
 206 ARMBaseRegisterInfo::getLargestLegalSuperClass(const TargetRegisterClass *RC,
 207                                                const MachineFunction &) const {
 208   const TargetRegisterClass *Super = RC;
 209   TargetRegisterClass::sc_iterator I = RC->getSuperClasses();
 210   do {
 211     switch (Super->getID()) {
 212     case ARM::GPRRegClassID:
 213     case ARM::SPRRegClassID:
 214     case ARM::DPRRegClassID:
 215     case ARM::QPRRegClassID:
 216     case ARM::QQPRRegClassID:
 217     case ARM::QQQQPRRegClassID:
 218     case ARM::GPRPairRegClassID:
 219       return Super;
 220     }
 221     Super = *I++;
 222   } while (Super);
 223   return RC;
 224 }
 225
 226 const TargetRegisterClass *
 227 ARMBaseRegisterInfo::getPointerRegClass(const MachineFunction &MF, unsigned Kind)
 228                                                                          const {
 229   return &ARM::GPRRegClass;
 230 }
 231
 232 const TargetRegisterClass *
 233 ARMBaseRegisterInfo::getCrossCopyRegClass(const TargetRegisterClass *RC) const {
 234   if (RC == &ARM::CCRRegClass)
 235     return &ARM::rGPRRegClass;  // Can't copy CCR registers.
 236   return RC;
 237 }
 238
 239 unsigned
 240 ARMBaseRegisterInfo::getRegPressureLimit(const TargetRegisterClass *RC,
 241                                          MachineFunction &MF) const {
 242   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 243   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 244
 245   switch (RC->getID()) {
 246   default:
 247     return 0;
 248   case ARM::tGPRRegClassID: {
 249     // hasFP ends up calling getMaxCallFrameComputed() which may not be
 250     // available when getPressureLimit() is called as part of
 251     // ScheduleDAGRRList.
 252     bool HasFP = MF.getFrameInfo().isMaxCallFrameSizeComputed()
 253                  ? TFI->hasFP(MF) : true;
 254     return 5 - HasFP;
 255   }
 256   case ARM::GPRRegClassID: {
 257     bool HasFP = MF.getFrameInfo().isMaxCallFrameSizeComputed()
 258                  ? TFI->hasFP(MF) : true;
 259     return 10 - HasFP - (STI.isR9Reserved() ? 1 : 0);
 260   }
 261   case ARM::SPRRegClassID:  // Currently not used as 'rep' register class.
 262   case ARM::DPRRegClassID:
 263     return 32 - 10;
 264   }
 265 }
 266
 267 // Get the other register in a GPRPair.
 268 static unsigned getPairedGPR(unsigned Reg, bool Odd, const MCRegisterInfo *RI) {
 269   for (MCSuperRegIterator Supers(Reg, RI); Supers.isValid(); ++Supers)
 270     if (ARM::GPRPairRegClass.contains(*Supers))
 271       return RI->getSubReg(*Supers, Odd ? ARM::gsub_1 : ARM::gsub_0);
 272   return 0;
 273 }
 274
 275 // Resolve the RegPairEven / RegPairOdd register allocator hints.
 276 void
 277 ARMBaseRegisterInfo::getRegAllocationHints(unsigned VirtReg,
 278                                            ArrayRef<MCPhysReg> Order,
 279                                            SmallVectorImpl<MCPhysReg> &Hints,
 280                                            const MachineFunction &MF,
 281                                            const VirtRegMap *VRM,
 282                                            const LiveRegMatrix *Matrix) const {
 283   const MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
 284   std::pair<unsigned, unsigned> Hint = MRI.getRegAllocationHint(VirtReg);
 285
 286   unsigned Odd;
 287   switch (Hint.first) {
 288   case ARMRI::RegPairEven:
 289     Odd = 0;
 290     break;
 291   case ARMRI::RegPairOdd:
 292     Odd = 1;
 293     break;
 294   default:
 295     TargetRegisterInfo::getRegAllocationHints(VirtReg, Order, Hints, MF, VRM);
 296     return;
 297   }
 298
 299   // This register should preferably be even (Odd == 0) or odd (Odd == 1).
 300   // Check if the other part of the pair has already been assigned, and provide
 301   // the paired register as the first hint.
 302   unsigned Paired = Hint.second;
 303   if (Paired == 0)
 304     return;
 305
 306   unsigned PairedPhys = 0;
 307   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Paired)) {
 308     PairedPhys = Paired;
 309   } else if (VRM && VRM->hasPhys(Paired)) {
 310     PairedPhys = getPairedGPR(VRM->getPhys(Paired), Odd, this);
 311   }
 312
 313   // First prefer the paired physreg.
 314   if (PairedPhys && is_contained(Order, PairedPhys))
 315     Hints.push_back(PairedPhys);
 316
 317   // Then prefer even or odd registers.
 318   for (unsigned I = 0, E = Order.size(); I != E; ++I) {
 319     unsigned Reg = Order[I];
 320     if (Reg == PairedPhys || (getEncodingValue(Reg) & 1) != Odd)
 321       continue;
 322     // Don't provide hints that are paired to a reserved register.
 323     unsigned Paired = getPairedGPR(Reg, !Odd, this);
 324     if (!Paired || MRI.isReserved(Paired))
 325       continue;
 326     Hints.push_back(Reg);
 327   }
 328 }
 329
 330 void
 331 ARMBaseRegisterInfo::updateRegAllocHint(unsigned Reg, unsigned NewReg,
 332                                         MachineFunction &MF) const {
 333   MachineRegisterInfo *MRI = &MF.getRegInfo();
 334   std::pair<unsigned, unsigned> Hint = MRI->getRegAllocationHint(Reg);
 335   if ((Hint.first == (unsigned)ARMRI::RegPairOdd ||
 336        Hint.first == (unsigned)ARMRI::RegPairEven) &&
 337       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Hint.second)) {
 338     // If 'Reg' is one of the even / odd register pair and it's now changed
 339     // (e.g. coalesced) into a different register. The other register of the
 340     // pair allocation hint must be updated to reflect the relationship
 341     // change.
 342     unsigned OtherReg = Hint.second;
 343     Hint = MRI->getRegAllocationHint(OtherReg);
 344     // Make sure the pair has not already divorced.
 345     if (Hint.second == Reg) {
 346       MRI->setRegAllocationHint(OtherReg, Hint.first, NewReg);
 347       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(NewReg))
 348         MRI->setRegAllocationHint(NewReg,
 349             Hint.first == (unsigned)ARMRI::RegPairOdd ? ARMRI::RegPairEven
 350             : ARMRI::RegPairOdd, OtherReg);
 351     }
 352   }
 353 }
 354
 355 bool ARMBaseRegisterInfo::hasBasePointer(const MachineFunction &MF) const {
 356   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
 357   const ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 358   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 359
 360   // When outgoing call frames are so large that we adjust the stack pointer
 361   // around the call, we can no longer use the stack pointer to reach the
 362   // emergency spill slot.
 363   if (needsStackRealignment(MF) && !TFI->hasReservedCallFrame(MF))
 364     return true;
 365
 366   // Thumb has trouble with negative offsets from the FP. Thumb2 has a limited
 367   // negative range for ldr/str (255), and thumb1 is positive offsets only.
 368   // It's going to be better to use the SP or Base Pointer instead. When there
 369   // are variable sized objects, we can't reference off of the SP, so we
 370   // reserve a Base Pointer.
 371   if (AFI->isThumbFunction() && MFI.hasVarSizedObjects()) {
 372     // Conservatively estimate whether the negative offset from the frame
 373     // pointer will be sufficient to reach. If a function has a smallish
 374     // frame, it's less likely to have lots of spills and callee saved
 375     // space, so it's all more likely to be within range of the frame pointer.
 376     // If it's wrong, the scavenger will still enable access to work, it just
 377     // won't be optimal.
 378     if (AFI->isThumb2Function() && MFI.getLocalFrameSize() < 128)
 379       return false;
 380     return true;
 381   }
 382
 383   return false;
 384 }
 385
 386 bool ARMBaseRegisterInfo::canRealignStack(const MachineFunction &MF) const {
 387   const MachineRegisterInfo *MRI = &MF.getRegInfo();
 388   const ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 389   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 390   // We can't realign the stack if:
 391   // 1. Dynamic stack realignment is explicitly disabled,
 392   // 2. This is a Thumb1 function (it's not useful, so we don't bother), or
 393   // 3. There are VLAs in the function and the base pointer is disabled.
 394   if (!TargetRegisterInfo::canRealignStack(MF))
 395     return false;
 396   if (AFI->isThumb1OnlyFunction())
 397     return false;
 398   // Stack realignment requires a frame pointer.  If we already started
 399   // register allocation with frame pointer elimination, it is too late now.
 400   if (!MRI->canReserveReg(getFramePointerReg(MF.getSubtarget<ARMSubtarget>())))
 401     return false;
 402   // We may also need a base pointer if there are dynamic allocas or stack
 403   // pointer adjustments around calls.
 404   if (TFI->hasReservedCallFrame(MF))
 405     return true;
 406   // A base pointer is required and allowed.  Check that it isn't too late to
 407   // reserve it.
 408   return MRI->canReserveReg(BasePtr);
 409 }
 410
 411 bool ARMBaseRegisterInfo::
 412 cannotEliminateFrame(const MachineFunction &MF) const {
 413   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
 414   if (MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF) && MFI.adjustsStack())
 415     return true;
 416   return MFI.hasVarSizedObjects() || MFI.isFrameAddressTaken()
 417     || needsStackRealignment(MF);
 418 }
 419
 420 unsigned
 421 ARMBaseRegisterInfo::getFrameRegister(const MachineFunction &MF) const {
 422   const ARMSubtarget &STI = MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 423   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 424
 425   if (TFI->hasFP(MF))
 426     return getFramePointerReg(STI);
 427   return ARM::SP;
 428 }
 429
 430 /// emitLoadConstPool - Emits a load from constpool to materialize the
 431 /// specified immediate.
 432 void ARMBaseRegisterInfo::emitLoadConstPool(
 433     MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 434     const DebugLoc &dl, unsigned DestReg, unsigned SubIdx, int Val,
 435     ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg, unsigned MIFlags) const {
 436   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 437   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
 438   MachineConstantPool *ConstantPool = MF.getConstantPool();
 439   const Constant *C =
 440         ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(MF.getFunction()->getContext()), Val);
 441   unsigned Idx = ConstantPool->getConstantPoolIndex(C, 4);
 442
 443   BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::LDRcp))
 444       .addReg(DestReg, getDefRegState(true), SubIdx)
 445       .addConstantPoolIndex(Idx)
 446       .addImm(0)
 447       .add(predOps(Pred, PredReg))
 448       .setMIFlags(MIFlags);
 449 }
 450
 451 bool ARMBaseRegisterInfo::
 452 requiresRegisterScavenging(const MachineFunction &MF) const {
 453   return true;
 454 }
 455
 456 bool ARMBaseRegisterInfo::
 457 trackLivenessAfterRegAlloc(const MachineFunction &MF) const {
 458   return true;
 459 }
 460
 461 bool ARMBaseRegisterInfo::
 462 requiresFrameIndexScavenging(const MachineFunction &MF) const {
 463   return true;
 464 }
 465
 466 bool ARMBaseRegisterInfo::
 467 requiresVirtualBaseRegisters(const MachineFunction &MF) const {
 468   return true;
 469 }
 470
 471 int64_t ARMBaseRegisterInfo::
 472 getFrameIndexInstrOffset(const MachineInstr *MI, int Idx) const {
 473   const MCInstrDesc &Desc = MI->getDesc();
 474   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 475   int64_t InstrOffs = 0;
 476   int Scale = 1;
 477   unsigned ImmIdx = 0;
 478   switch (AddrMode) {
 479   case ARMII::AddrModeT2_i8:
 480   case ARMII::AddrModeT2_i12:
 481   case ARMII::AddrMode_i12:
 482     InstrOffs = MI->getOperand(Idx+1).getImm();
 483     Scale = 1;
 484     break;
 485   case ARMII::AddrMode5: {
 486     // VFP address mode.
 487     const MachineOperand &OffOp = MI->getOperand(Idx+1);
 488     InstrOffs = ARM_AM::getAM5Offset(OffOp.getImm());
 489     if (ARM_AM::getAM5Op(OffOp.getImm()) == ARM_AM::sub)
 490       InstrOffs = -InstrOffs;
 491     Scale = 4;
 492     break;
 493   }
 494   case ARMII::AddrMode2:
 495     ImmIdx = Idx+2;
 496     InstrOffs = ARM_AM::getAM2Offset(MI->getOperand(ImmIdx).getImm());
 497     if (ARM_AM::getAM2Op(MI->getOperand(ImmIdx).getImm()) == ARM_AM::sub)
 498       InstrOffs = -InstrOffs;
 499     break;
 500   case ARMII::AddrMode3:
 501     ImmIdx = Idx+2;
 502     InstrOffs = ARM_AM::getAM3Offset(MI->getOperand(ImmIdx).getImm());
 503     if (ARM_AM::getAM3Op(MI->getOperand(ImmIdx).getImm()) == ARM_AM::sub)
 504       InstrOffs = -InstrOffs;
 505     break;
 506   case ARMII::AddrModeT1_s:
 507     ImmIdx = Idx+1;
 508     InstrOffs = MI->getOperand(ImmIdx).getImm();
 509     Scale = 4;
 510     break;
 511   default:
 512     llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 513   }
 514
 515   return InstrOffs * Scale;
 516 }
 517
 518 /// needsFrameBaseReg - Returns true if the instruction's frame index
 519 /// reference would be better served by a base register other than FP
 520 /// or SP. Used by LocalStackFrameAllocation to determine which frame index
 521 /// references it should create new base registers for.
 522 bool ARMBaseRegisterInfo::
 523 needsFrameBaseReg(MachineInstr *MI, int64_t Offset) const {
 524   for (unsigned i = 0; !MI->getOperand(i).isFI(); ++i) {
 525     assert(i < MI->getNumOperands() &&"Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 526   }
 527
 528   // It's the load/store FI references that cause issues, as it can be difficult
 529   // to materialize the offset if it won't fit in the literal field. Estimate
 530   // based on the size of the local frame and some conservative assumptions
 531   // about the rest of the stack frame (note, this is pre-regalloc, so
 532   // we don't know everything for certain yet) whether this offset is likely
 533   // to be out of range of the immediate. Return true if so.
 534
 535   // We only generate virtual base registers for loads and stores, so
 536   // return false for everything else.
 537   unsigned Opc = MI->getOpcode();
 538   switch (Opc) {
 539   case ARM::LDRi12: case ARM::LDRH: case ARM::LDRBi12:
 540   case ARM::STRi12: case ARM::STRH: case ARM::STRBi12:
 541   case ARM::t2LDRi12: case ARM::t2LDRi8:
 542   case ARM::t2STRi12: case ARM::t2STRi8:
 543   case ARM::VLDRS: case ARM::VLDRD:
 544   case ARM::VSTRS: case ARM::VSTRD:
 545   case ARM::tSTRspi: case ARM::tLDRspi:
 546     break;
 547   default:
 548     return false;
 549   }
 550
 551   // Without a virtual base register, if the function has variable sized
 552   // objects, all fixed-size local references will be via the frame pointer,
 553   // Approximate the offset and see if it's legal for the instruction.
 554   // Note that the incoming offset is based on the SP value at function entry,
 555   // so it'll be negative.
 556   MachineFunction &MF = *MI->getParent()->getParent();
 557   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 558   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
 559   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 560
 561   // Estimate an offset from the frame pointer.
 562   // Conservatively assume all callee-saved registers get pushed. R4-R6
 563   // will be earlier than the FP, so we ignore those.
 564   // R7, LR
 565   int64_t FPOffset = Offset - 8;
 566   // ARM and Thumb2 functions also need to consider R8-R11 and D8-D15
 567   if (!AFI->isThumbFunction() || !AFI->isThumb1OnlyFunction())
 568     FPOffset -= 80;
 569   // Estimate an offset from the stack pointer.
 570   // The incoming offset is relating to the SP at the start of the function,
 571   // but when we access the local it'll be relative to the SP after local
 572   // allocation, so adjust our SP-relative offset by that allocation size.
 573   Offset += MFI.getLocalFrameSize();
 574   // Assume that we'll have at least some spill slots allocated.
 575   // FIXME: This is a total SWAG number. We should run some statistics
 576   //        and pick a real one.
 577   Offset += 128; // 128 bytes of spill slots
 578
 579   // If there's a frame pointer and the addressing mode allows it, try using it.
 580   // The FP is only available if there is no dynamic realignment. We
 581   // don't know for sure yet whether we'll need that, so we guess based
 582   // on whether there are any local variables that would trigger it.
 583   unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
 584   if (TFI->hasFP(MF) &&
 585       !((MFI.getLocalFrameMaxAlign() > StackAlign) && canRealignStack(MF))) {
 586     if (isFrameOffsetLegal(MI, getFrameRegister(MF), FPOffset))
 587       return false;
 588   }
 589   // If we can reference via the stack pointer, try that.
 590   // FIXME: This (and the code that resolves the references) can be improved
 591   //        to only disallow SP relative references in the live range of
 592   //        the VLA(s). In practice, it's unclear how much difference that
 593   //        would make, but it may be worth doing.
 594   if (!MFI.hasVarSizedObjects() && isFrameOffsetLegal(MI, ARM::SP, Offset))
 595     return false;
 596
 597   // The offset likely isn't legal, we want to allocate a virtual base register.
 598   return true;
 599 }
 600
 601 /// materializeFrameBaseRegister - Insert defining instruction(s) for BaseReg to
 602 /// be a pointer to FrameIdx at the beginning of the basic block.
 603 void ARMBaseRegisterInfo::
 604 materializeFrameBaseRegister(MachineBasicBlock *MBB,
 605                              unsigned BaseReg, int FrameIdx,
 606                              int64_t Offset) const {
 607   ARMFunctionInfo *AFI = MBB->getParent()->getInfo<ARMFunctionInfo>();
 608   unsigned ADDriOpc = !AFI->isThumbFunction() ? ARM::ADDri :
 609     (AFI->isThumb1OnlyFunction() ? ARM::tADDframe : ARM::t2ADDri);
 610
 611   MachineBasicBlock::iterator Ins = MBB->begin();
 612   DebugLoc DL;                  // Defaults to "unknown"
 613   if (Ins != MBB->end())
 614     DL = Ins->getDebugLoc();
 615
 616   const MachineFunction &MF = *MBB->getParent();
 617   MachineRegisterInfo &MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
 618   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
 619   const MCInstrDesc &MCID = TII.get(ADDriOpc);
 620   MRI.constrainRegClass(BaseReg, TII.getRegClass(MCID, 0, this, MF));
 621
 622   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MBB, Ins, DL, MCID, BaseReg)
 623     .addFrameIndex(FrameIdx).addImm(Offset);
 624
 625   if (!AFI->isThumb1OnlyFunction())
 626     MIB.add(predOps(ARMCC::AL)).add(condCodeOp());
 627 }
 628
 629 void ARMBaseRegisterInfo::resolveFrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned BaseReg,
 630                                             int64_t Offset) const {
 631   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 632   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 633   const ARMBaseInstrInfo &TII =
 634       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
 635   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 636   int Off = Offset; // ARM doesn't need the general 64-bit offsets
 637   unsigned i = 0;
 638
 639   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() &&
 640          "This resolveFrameIndex does not support Thumb1!");
 641
 642   while (!MI.getOperand(i).isFI()) {
 643     ++i;
 644     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 645   }
 646   bool Done = false;
 647   if (!AFI->isThumbFunction())
 648     Done = rewriteARMFrameIndex(MI, i, BaseReg, Off, TII);
 649   else {
 650     assert(AFI->isThumb2Function());
 651     Done = rewriteT2FrameIndex(MI, i, BaseReg, Off, TII);
 652   }
 653   assert(Done && "Unable to resolve frame index!");
 654   (void)Done;
 655 }
 656
 657 bool ARMBaseRegisterInfo::isFrameOffsetLegal(const MachineInstr *MI, unsigned BaseReg,
 658                                              int64_t Offset) const {
 659   const MCInstrDesc &Desc = MI->getDesc();
 660   unsigned AddrMode = (Desc.TSFlags & ARMII::AddrModeMask);
 661   unsigned i = 0;
 662
 663   while (!MI->getOperand(i).isFI()) {
 664     ++i;
 665     assert(i < MI->getNumOperands() &&"Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 666   }
 667
 668   // AddrMode4 and AddrMode6 cannot handle any offset.
 669   if (AddrMode == ARMII::AddrMode4 || AddrMode == ARMII::AddrMode6)
 670     return Offset == 0;
 671
 672   unsigned NumBits = 0;
 673   unsigned Scale = 1;
 674   bool isSigned = true;
 675   switch (AddrMode) {
 676   case ARMII::AddrModeT2_i8:
 677   case ARMII::AddrModeT2_i12:
 678     // i8 supports only negative, and i12 supports only positive, so
 679     // based on Offset sign, consider the appropriate instruction
 680     Scale = 1;
 681     if (Offset < 0) {
 682       NumBits = 8;
 683       Offset = -Offset;
 684     } else {
 685       NumBits = 12;
 686     }
 687     break;
 688   case ARMII::AddrMode5:
 689     // VFP address mode.
 690     NumBits = 8;
 691     Scale = 4;
 692     break;
 693   case ARMII::AddrMode_i12:
 694   case ARMII::AddrMode2:
 695     NumBits = 12;
 696     break;
 697   case ARMII::AddrMode3:
 698     NumBits = 8;
 699     break;
 700   case ARMII::AddrModeT1_s:
 701     NumBits = (BaseReg == ARM::SP ? 8 : 5);
 702     Scale = 4;
 703     isSigned = false;
 704     break;
 705   default:
 706     llvm_unreachable("Unsupported addressing mode!");
 707   }
 708
 709   Offset += getFrameIndexInstrOffset(MI, i);
 710   // Make sure the offset is encodable for instructions that scale the
 711   // immediate.
 712   if ((Offset & (Scale-1)) != 0)
 713     return false;
 714
 715   if (isSigned && Offset < 0)
 716     Offset = -Offset;
 717
 718   unsigned Mask = (1 << NumBits) - 1;
 719   if ((unsigned)Offset <= Mask * Scale)
 720     return true;
 721
 722   return false;
 723 }
 724
 725 void
 726 ARMBaseRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II,
 727                                          int SPAdj, unsigned FIOperandNum,
 728                                          RegScavenger *RS) const {
 729   MachineInstr &MI = *II;
 730   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 731   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 732   const ARMBaseInstrInfo &TII =
 733       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
 734   const ARMFrameLowering *TFI = getFrameLowering(MF);
 735   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
 736   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() &&
 737          "This eliminateFrameIndex does not support Thumb1!");
 738   int FrameIndex = MI.getOperand(FIOperandNum).getIndex();
 739   unsigned FrameReg;
 740
 741   int Offset = TFI->ResolveFrameIndexReference(MF, FrameIndex, FrameReg, SPAdj);
 742
 743   // PEI::scavengeFrameVirtualRegs() cannot accurately track SPAdj because the
 744   // call frame setup/destroy instructions have already been eliminated.  That
 745   // means the stack pointer cannot be used to access the emergency spill slot
 746   // when !hasReservedCallFrame().
 747 #ifndef NDEBUG
 748   if (RS && FrameReg == ARM::SP && RS->isScavengingFrameIndex(FrameIndex)){
 749     assert(TFI->hasReservedCallFrame(MF) &&
 750            "Cannot use SP to access the emergency spill slot in "
 751            "functions without a reserved call frame");
 752     assert(!MF.getFrameInfo().hasVarSizedObjects() &&
 753            "Cannot use SP to access the emergency spill slot in "
 754            "functions with variable sized frame objects");
 755   }
 756 #endif // NDEBUG
 757
 758   assert(!MI.isDebugValue() && "DBG_VALUEs should be handled in target-independent code");
 759
 760   // Modify MI as necessary to handle as much of 'Offset' as possible
 761   bool Done = false;
 762   if (!AFI->isThumbFunction())
 763     Done = rewriteARMFrameIndex(MI, FIOperandNum, FrameReg, Offset, TII);
 764   else {
 765     assert(AFI->isThumb2Function());
 766     Done = rewriteT2FrameIndex(MI, FIOperandNum, FrameReg, Offset, TII);
 767   }
 768   if (Done)
 769     return;
 770
 771   // If we get here, the immediate doesn't fit into the instruction.  We folded
 772   // as much as possible above, handle the rest, providing a register that is
 773   // SP+LargeImm.
 774   assert((Offset ||
 775           (MI.getDesc().TSFlags & ARMII::AddrModeMask) == ARMII::AddrMode4 ||
 776           (MI.getDesc().TSFlags & ARMII::AddrModeMask) == ARMII::AddrMode6) &&
 777          "This code isn't needed if offset already handled!");
 778
 779   unsigned ScratchReg = 0;
 780   int PIdx = MI.findFirstPredOperandIdx();
 781   ARMCC::CondCodes Pred = (PIdx == -1)
 782     ? ARMCC::AL : (ARMCC::CondCodes)MI.getOperand(PIdx).getImm();
 783   unsigned PredReg = (PIdx == -1) ? 0 : MI.getOperand(PIdx+1).getReg();
 784   if (Offset == 0)
 785     // Must be addrmode4/6.
 786     MI.getOperand(FIOperandNum).ChangeToRegister(FrameReg, false, false, false);
 787   else {
 788     ScratchReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(&ARM::GPRRegClass);
 789     if (!AFI->isThumbFunction())
 790       emitARMRegPlusImmediate(MBB, II, MI.getDebugLoc(), ScratchReg, FrameReg,
 791                               Offset, Pred, PredReg, TII);
 792     else {
 793       assert(AFI->isThumb2Function());
 794       emitT2RegPlusImmediate(MBB, II, MI.getDebugLoc(), ScratchReg, FrameReg,
 795                              Offset, Pred, PredReg, TII);
 796     }
 797     // Update the original instruction to use the scratch register.
 798     MI.getOperand(FIOperandNum).ChangeToRegister(ScratchReg, false, false,true);
 799   }
 800 }
 801
 802 bool ARMBaseRegisterInfo::shouldCoalesce(MachineInstr *MI,
 803                                   const TargetRegisterClass *SrcRC,
 804                                   unsigned SubReg,
 805                                   const TargetRegisterClass *DstRC,
 806                                   unsigned DstSubReg,
 807                                   const TargetRegisterClass *NewRC) const {
 808   auto MBB = MI->getParent();
 809   auto MF = MBB->getParent();
 810   const MachineRegisterInfo &MRI = MF->getRegInfo();
 811   // If not copying into a sub-register this should be ok because we shouldn't
 812   // need to split the reg.
 813   if (!DstSubReg)
 814     return true;
 815   // Small registers don't frequently cause a problem, so we can coalesce them.
 816   if (getRegSizeInBits(*NewRC) < 256 && getRegSizeInBits(*DstRC) < 256 &&
 817       getRegSizeInBits(*SrcRC) < 256)
 818     return true;
 819
 820   auto NewRCWeight =
 821               MRI.getTargetRegisterInfo()->getRegClassWeight(NewRC);
 822   auto SrcRCWeight =
 823               MRI.getTargetRegisterInfo()->getRegClassWeight(SrcRC);
 824   auto DstRCWeight =
 825               MRI.getTargetRegisterInfo()->getRegClassWeight(DstRC);
 826   // If the source register class is more expensive than the destination, the
 827   // coalescing is probably profitable.
 828   if (SrcRCWeight.RegWeight > NewRCWeight.RegWeight)
 829     return true;
 830   if (DstRCWeight.RegWeight > NewRCWeight.RegWeight)
 831     return true;
 832
 833   // If the register allocator isn't constrained, we can always allow coalescing
 834   // unfortunately we don't know yet if we will be constrained.
 835   // The goal of this heuristic is to restrict how many expensive registers
 836   // we allow to coalesce in a given basic block.
 837   auto AFI = MF->getInfo<ARMFunctionInfo>();
 838   auto It = AFI->getCoalescedWeight(MBB);
 839
 840   DEBUG(dbgs() << "\tARM::shouldCoalesce - Coalesced Weight: "
 841     << It->second << "\n");
 842   DEBUG(dbgs() << "\tARM::shouldCoalesce - Reg Weight: "
 843     << NewRCWeight.RegWeight << "\n");
 844
 845   // This number is the largest round number that which meets the criteria:
 846   //  (1) addresses PR18825
 847   //  (2) generates better code in some test cases (like vldm-shed-a9.ll)
 848   //  (3) Doesn't regress any test cases (in-tree, test-suite, and SPEC)
 849   // In practice the SizeMultiplier will only factor in for straight line code
 850   // that uses a lot of NEON vectors, which isn't terribly common.
 851   unsigned SizeMultiplier = MBB->size()/100;
 852   SizeMultiplier = SizeMultiplier ? SizeMultiplier : 1;
 853   if (It->second < NewRCWeight.WeightLimit * SizeMultiplier) {
 854     It->second += NewRCWeight.RegWeight;
 855     return true;
 856   }
 857   return false;
 858 }