]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Target/ARM/ARMFrameLowering.cpp
Merge ^/head r317216 through r317280.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Target / ARM / ARMFrameLowering.cpp
1 //===-- ARMFrameLowering.cpp - ARM Frame 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 ARM implementation of TargetFrameLowering class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "ARMFrameLowering.h"
15 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
16 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
17 #include "ARMConstantPoolValue.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/SmallPtrSet.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
25 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
36 #include "llvm/IR/Attributes.h"
37 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
38 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
39 #include "llvm/IR/Function.h"
40 #include "llvm/MC/MCContext.h"
41 #include "llvm/MC/MCDwarf.h"
42 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
43 #include "llvm/Support/CodeGen.h"
44 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
45 #include "llvm/Support/Compiler.h"
46 #include "llvm/Support/Debug.h"
47 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
48 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
49 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
50 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
51 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
52 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
53 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
54 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
55 #include <algorithm>
56 #include <cassert>
57 #include <cstddef>
58 #include <cstdint>
59 #include <iterator>
60 #include <utility>
61 #include <vector>
62
63 #define DEBUG_TYPE "arm-frame-lowering"
64
65 using namespace llvm;
66
67 static cl::opt<bool>
68 SpillAlignedNEONRegs("align-neon-spills", cl::Hidden, cl::init(true),
69                      cl::desc("Align ARM NEON spills in prolog and epilog"));
70
71 static MachineBasicBlock::iterator
72 skipAlignedDPRCS2Spills(MachineBasicBlock::iterator MI,
73                         unsigned NumAlignedDPRCS2Regs);
74
75 ARMFrameLowering::ARMFrameLowering(const ARMSubtarget &sti)
76     : TargetFrameLowering(StackGrowsDown, sti.getStackAlignment(), 0, 4),
77       STI(sti) {}
78
79 bool ARMFrameLowering::noFramePointerElim(const MachineFunction &MF) const {
80   // iOS always has a FP for backtracking, force other targets to keep their FP
81   // when doing FastISel. The emitted code is currently superior, and in cases
82   // like test-suite's lencod FastISel isn't quite correct when FP is eliminated.
83   return TargetFrameLowering::noFramePointerElim(MF) ||
84          MF.getSubtarget<ARMSubtarget>().useFastISel();
85 }
86
87 /// hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
88 /// pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas
89 /// or if frame pointer elimination is disabled.
90 bool ARMFrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
91   const TargetRegisterInfo *RegInfo = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
92   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
93
94   // ABI-required frame pointer.
95   if (MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF))
96     return true;
97
98   // Frame pointer required for use within this function.
99   return (RegInfo->needsStackRealignment(MF) ||
100           MFI.hasVarSizedObjects() ||
101           MFI.isFrameAddressTaken());
102 }
103
104 /// hasReservedCallFrame - Under normal circumstances, when a frame pointer is
105 /// not required, we reserve argument space for call sites in the function
106 /// immediately on entry to the current function.  This eliminates the need for
107 /// add/sub sp brackets around call sites.  Returns true if the call frame is
108 /// included as part of the stack frame.
109 bool ARMFrameLowering::hasReservedCallFrame(const MachineFunction &MF) const {
110   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
111   unsigned CFSize = MFI.getMaxCallFrameSize();
112   // It's not always a good idea to include the call frame as part of the
113   // stack frame. ARM (especially Thumb) has small immediate offset to
114   // address the stack frame. So a large call frame can cause poor codegen
115   // and may even makes it impossible to scavenge a register.
116   if (CFSize >= ((1 << 12) - 1) / 2)  // Half of imm12
117     return false;
118
119   return !MFI.hasVarSizedObjects();
120 }
121
122 /// canSimplifyCallFramePseudos - If there is a reserved call frame, the
123 /// call frame pseudos can be simplified.  Unlike most targets, having a FP
124 /// is not sufficient here since we still may reference some objects via SP
125 /// even when FP is available in Thumb2 mode.
126 bool
127 ARMFrameLowering::canSimplifyCallFramePseudos(const MachineFunction &MF) const {
128   return hasReservedCallFrame(MF) || MF.getFrameInfo().hasVarSizedObjects();
129 }
130
131 static bool isCSRestore(MachineInstr &MI, const ARMBaseInstrInfo &TII,
132                         const MCPhysReg *CSRegs) {
133   // Integer spill area is handled with "pop".
134   if (isPopOpcode(MI.getOpcode())) {
135     // The first two operands are predicates. The last two are
136     // imp-def and imp-use of SP. Check everything in between.
137     for (int i = 5, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i)
138       if (!isCalleeSavedRegister(MI.getOperand(i).getReg(), CSRegs))
139         return false;
140     return true;
141   }
142   if ((MI.getOpcode() == ARM::LDR_POST_IMM ||
143        MI.getOpcode() == ARM::LDR_POST_REG ||
144        MI.getOpcode() == ARM::t2LDR_POST) &&
145       isCalleeSavedRegister(MI.getOperand(0).getReg(), CSRegs) &&
146       MI.getOperand(1).getReg() == ARM::SP)
147     return true;
148
149   return false;
150 }
151
152 static void emitRegPlusImmediate(
153     bool isARM, MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
154     const DebugLoc &dl, const ARMBaseInstrInfo &TII, unsigned DestReg,
155     unsigned SrcReg, int NumBytes, unsigned MIFlags = MachineInstr::NoFlags,
156     ARMCC::CondCodes Pred = ARMCC::AL, unsigned PredReg = 0) {
157   if (isARM)
158     emitARMRegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, DestReg, SrcReg, NumBytes,
159                             Pred, PredReg, TII, MIFlags);
160   else
161     emitT2RegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, DestReg, SrcReg, NumBytes,
162                            Pred, PredReg, TII, MIFlags);
163 }
164
165 static void emitSPUpdate(bool isARM, MachineBasicBlock &MBB,
166                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI, const DebugLoc &dl,
167                          const ARMBaseInstrInfo &TII, int NumBytes,
168                          unsigned MIFlags = MachineInstr::NoFlags,
169                          ARMCC::CondCodes Pred = ARMCC::AL,
170                          unsigned PredReg = 0) {
171   emitRegPlusImmediate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, ARM::SP, ARM::SP, NumBytes,
172                        MIFlags, Pred, PredReg);
173 }
174
175 static int sizeOfSPAdjustment(const MachineInstr &MI) {
176   int RegSize;
177   switch (MI.getOpcode()) {
178   case ARM::VSTMDDB_UPD:
179     RegSize = 8;
180     break;
181   case ARM::STMDB_UPD:
182   case ARM::t2STMDB_UPD:
183     RegSize = 4;
184     break;
185   case ARM::t2STR_PRE:
186   case ARM::STR_PRE_IMM:
187     return 4;
188   default:
189     llvm_unreachable("Unknown push or pop like instruction");
190   }
191
192   int count = 0;
193   // ARM and Thumb2 push/pop insts have explicit "sp, sp" operands (+
194   // pred) so the list starts at 4.
195   for (int i = MI.getNumOperands() - 1; i >= 4; --i)
196     count += RegSize;
197   return count;
198 }
199
200 static bool WindowsRequiresStackProbe(const MachineFunction &MF,
201                                       size_t StackSizeInBytes) {
202   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
203   const Function *F = MF.getFunction();
204   unsigned StackProbeSize = (MFI.getStackProtectorIndex() > 0) ? 4080 : 4096;
205   if (F->hasFnAttribute("stack-probe-size"))
206     F->getFnAttribute("stack-probe-size")
207         .getValueAsString()
208         .getAsInteger(0, StackProbeSize);
209   return StackSizeInBytes >= StackProbeSize;
210 }
211
212 namespace {
213
214 struct StackAdjustingInsts {
215   struct InstInfo {
216     MachineBasicBlock::iterator I;
217     unsigned SPAdjust;
218     bool BeforeFPSet;
219   };
220
221   SmallVector<InstInfo, 4> Insts;
222
223   void addInst(MachineBasicBlock::iterator I, unsigned SPAdjust,
224                bool BeforeFPSet = false) {
225     InstInfo Info = {I, SPAdjust, BeforeFPSet};
226     Insts.push_back(Info);
227   }
228
229   void addExtraBytes(const MachineBasicBlock::iterator I, unsigned ExtraBytes) {
230     auto Info =
231         llvm::find_if(Insts, [&](InstInfo &Info) { return Info.I == I; });
232     assert(Info != Insts.end() && "invalid sp adjusting instruction");
233     Info->SPAdjust += ExtraBytes;
234   }
235
236   void emitDefCFAOffsets(MachineBasicBlock &MBB, const DebugLoc &dl,
237                          const ARMBaseInstrInfo &TII, bool HasFP) {
238     MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
239     unsigned CFAOffset = 0;
240     for (auto &Info : Insts) {
241       if (HasFP && !Info.BeforeFPSet)
242         return;
243
244       CFAOffset -= Info.SPAdjust;
245       unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
246           MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, CFAOffset));
247       BuildMI(MBB, std::next(Info.I), dl,
248               TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
249               .addCFIIndex(CFIIndex)
250               .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
251     }
252   }
253 };
254
255 } // end anonymous namespace
256
257 /// Emit an instruction sequence that will align the address in
258 /// register Reg by zero-ing out the lower bits.  For versions of the
259 /// architecture that support Neon, this must be done in a single
260 /// instruction, since skipAlignedDPRCS2Spills assumes it is done in a
261 /// single instruction. That function only gets called when optimizing
262 /// spilling of D registers on a core with the Neon instruction set
263 /// present.
264 static void emitAligningInstructions(MachineFunction &MF, ARMFunctionInfo *AFI,
265                                      const TargetInstrInfo &TII,
266                                      MachineBasicBlock &MBB,
267                                      MachineBasicBlock::iterator MBBI,
268                                      const DebugLoc &DL, const unsigned Reg,
269                                      const unsigned Alignment,
270                                      const bool MustBeSingleInstruction) {
271   const ARMSubtarget &AST =
272       static_cast<const ARMSubtarget &>(MF.getSubtarget());
273   const bool CanUseBFC = AST.hasV6T2Ops() || AST.hasV7Ops();
274   const unsigned AlignMask = Alignment - 1;
275   const unsigned NrBitsToZero = countTrailingZeros(Alignment);
276   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() && "Thumb1 not supported");
277   if (!AFI->isThumbFunction()) {
278     // if the BFC instruction is available, use that to zero the lower
279     // bits:
280     //   bfc Reg, #0, log2(Alignment)
281     // otherwise use BIC, if the mask to zero the required number of bits
282     // can be encoded in the bic immediate field
283     //   bic Reg, Reg, Alignment-1
284     // otherwise, emit
285     //   lsr Reg, Reg, log2(Alignment)
286     //   lsl Reg, Reg, log2(Alignment)
287     if (CanUseBFC) {
288       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(ARM::BFC), Reg)
289           .addReg(Reg, RegState::Kill)
290           .addImm(~AlignMask)
291           .add(predOps(ARMCC::AL));
292     } else if (AlignMask <= 255) {
293       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(ARM::BICri), Reg)
294           .addReg(Reg, RegState::Kill)
295           .addImm(AlignMask)
296           .add(predOps(ARMCC::AL))
297           .add(condCodeOp());
298     } else {
299       assert(!MustBeSingleInstruction &&
300              "Shouldn't call emitAligningInstructions demanding a single "
301              "instruction to be emitted for large stack alignment for a target "
302              "without BFC.");
303       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(ARM::MOVsi), Reg)
304           .addReg(Reg, RegState::Kill)
305           .addImm(ARM_AM::getSORegOpc(ARM_AM::lsr, NrBitsToZero))
306           .add(predOps(ARMCC::AL))
307           .add(condCodeOp());
308       BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(ARM::MOVsi), Reg)
309           .addReg(Reg, RegState::Kill)
310           .addImm(ARM_AM::getSORegOpc(ARM_AM::lsl, NrBitsToZero))
311           .add(predOps(ARMCC::AL))
312           .add(condCodeOp());
313     }
314   } else {
315     // Since this is only reached for Thumb-2 targets, the BFC instruction
316     // should always be available.
317     assert(CanUseBFC);
318     BuildMI(MBB, MBBI, DL, TII.get(ARM::t2BFC), Reg)
319         .addReg(Reg, RegState::Kill)
320         .addImm(~AlignMask)
321         .add(predOps(ARMCC::AL));
322   }
323 }
324
325 /// We need the offset of the frame pointer relative to other MachineFrameInfo
326 /// offsets which are encoded relative to SP at function begin.
327 /// See also emitPrologue() for how the FP is set up.
328 /// Unfortunately we cannot determine this value in determineCalleeSaves() yet
329 /// as assignCalleeSavedSpillSlots() hasn't run at this point. Instead we use
330 /// this to produce a conservative estimate that we check in an assert() later.
331 static int getMaxFPOffset(const Function &F, const ARMFunctionInfo &AFI) {
332   // This is a conservative estimation: Assume the frame pointer being r7 and
333   // pc("r15") up to r8 getting spilled before (= 8 registers).
334   return -AFI.getArgRegsSaveSize() - (8 * 4);
335 }
336
337 void ARMFrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF,
338                                     MachineBasicBlock &MBB) const {
339   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
340   MachineFrameInfo  &MFI = MF.getFrameInfo();
341   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
342   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
343   MCContext &Context = MMI.getContext();
344   const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
345   const MCRegisterInfo *MRI = Context.getRegisterInfo();
346   const ARMBaseRegisterInfo *RegInfo = STI.getRegisterInfo();
347   const ARMBaseInstrInfo &TII = *STI.getInstrInfo();
348   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() &&
349          "This emitPrologue does not support Thumb1!");
350   bool isARM = !AFI->isThumbFunction();
351   unsigned Align = STI.getFrameLowering()->getStackAlignment();
352   unsigned ArgRegsSaveSize = AFI->getArgRegsSaveSize();
353   unsigned NumBytes = MFI.getStackSize();
354   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI.getCalleeSavedInfo();
355
356   // Debug location must be unknown since the first debug location is used
357   // to determine the end of the prologue.
358   DebugLoc dl;
359   
360   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
361
362   // Determine the sizes of each callee-save spill areas and record which frame
363   // belongs to which callee-save spill areas.
364   unsigned GPRCS1Size = 0, GPRCS2Size = 0, DPRCSSize = 0;
365   int FramePtrSpillFI = 0;
366   int D8SpillFI = 0;
367
368   // All calls are tail calls in GHC calling conv, and functions have no
369   // prologue/epilogue.
370   if (MF.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::GHC)
371     return;
372
373   StackAdjustingInsts DefCFAOffsetCandidates;
374   bool HasFP = hasFP(MF);
375
376   // Allocate the vararg register save area.
377   if (ArgRegsSaveSize) {
378     emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, -ArgRegsSaveSize,
379                  MachineInstr::FrameSetup);
380     DefCFAOffsetCandidates.addInst(std::prev(MBBI), ArgRegsSaveSize, true);
381   }
382
383   if (!AFI->hasStackFrame() &&
384       (!STI.isTargetWindows() || !WindowsRequiresStackProbe(MF, NumBytes))) {
385     if (NumBytes - ArgRegsSaveSize != 0) {
386       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, -(NumBytes - ArgRegsSaveSize),
387                    MachineInstr::FrameSetup);
388       DefCFAOffsetCandidates.addInst(std::prev(MBBI),
389                                      NumBytes - ArgRegsSaveSize, true);
390     }
391     DefCFAOffsetCandidates.emitDefCFAOffsets(MBB, dl, TII, HasFP);
392     return;
393   }
394
395   // Determine spill area sizes.
396   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
397     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
398     int FI = CSI[i].getFrameIdx();
399     switch (Reg) {
400     case ARM::R8:
401     case ARM::R9:
402     case ARM::R10:
403     case ARM::R11:
404     case ARM::R12:
405       if (STI.splitFramePushPop(MF)) {
406         GPRCS2Size += 4;
407         break;
408       }
409       LLVM_FALLTHROUGH;
410     case ARM::R0:
411     case ARM::R1:
412     case ARM::R2:
413     case ARM::R3:
414     case ARM::R4:
415     case ARM::R5:
416     case ARM::R6:
417     case ARM::R7:
418     case ARM::LR:
419       if (Reg == FramePtr)
420         FramePtrSpillFI = FI;
421       GPRCS1Size += 4;
422       break;
423     default:
424       // This is a DPR. Exclude the aligned DPRCS2 spills.
425       if (Reg == ARM::D8)
426         D8SpillFI = FI;
427       if (Reg < ARM::D8 || Reg >= ARM::D8 + AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs())
428         DPRCSSize += 8;
429     }
430   }
431
432   // Move past area 1.
433   MachineBasicBlock::iterator LastPush = MBB.end(), GPRCS1Push, GPRCS2Push;
434   if (GPRCS1Size > 0) {
435     GPRCS1Push = LastPush = MBBI++;
436     DefCFAOffsetCandidates.addInst(LastPush, GPRCS1Size, true);
437   }
438
439   // Determine starting offsets of spill areas.
440   unsigned GPRCS1Offset = NumBytes - ArgRegsSaveSize - GPRCS1Size;
441   unsigned GPRCS2Offset = GPRCS1Offset - GPRCS2Size;
442   unsigned DPRAlign = DPRCSSize ? std::min(8U, Align) : 4U;
443   unsigned DPRGapSize = (GPRCS1Size + GPRCS2Size + ArgRegsSaveSize) % DPRAlign;
444   unsigned DPRCSOffset = GPRCS2Offset - DPRGapSize - DPRCSSize;
445   int FramePtrOffsetInPush = 0;
446   if (HasFP) {
447     int FPOffset = MFI.getObjectOffset(FramePtrSpillFI);
448     assert(getMaxFPOffset(*MF.getFunction(), *AFI) <= FPOffset &&
449            "Max FP estimation is wrong");
450     FramePtrOffsetInPush = FPOffset + ArgRegsSaveSize;
451     AFI->setFramePtrSpillOffset(MFI.getObjectOffset(FramePtrSpillFI) +
452                                 NumBytes);
453   }
454   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Offset(GPRCS1Offset);
455   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Offset(GPRCS2Offset);
456   AFI->setDPRCalleeSavedAreaOffset(DPRCSOffset);
457
458   // Move past area 2.
459   if (GPRCS2Size > 0) {
460     GPRCS2Push = LastPush = MBBI++;
461     DefCFAOffsetCandidates.addInst(LastPush, GPRCS2Size);
462   }
463
464   // Prolog/epilog inserter assumes we correctly align DPRs on the stack, so our
465   // .cfi_offset operations will reflect that.
466   if (DPRGapSize) {
467     assert(DPRGapSize == 4 && "unexpected alignment requirements for DPRs");
468     if (LastPush != MBB.end() &&
469         tryFoldSPUpdateIntoPushPop(STI, MF, &*LastPush, DPRGapSize))
470       DefCFAOffsetCandidates.addExtraBytes(LastPush, DPRGapSize);
471     else {
472       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, -DPRGapSize,
473                    MachineInstr::FrameSetup);
474       DefCFAOffsetCandidates.addInst(std::prev(MBBI), DPRGapSize);
475     }
476   }
477
478   // Move past area 3.
479   if (DPRCSSize > 0) {
480     // Since vpush register list cannot have gaps, there may be multiple vpush
481     // instructions in the prologue.
482     while (MBBI->getOpcode() == ARM::VSTMDDB_UPD) {
483       DefCFAOffsetCandidates.addInst(MBBI, sizeOfSPAdjustment(*MBBI));
484       LastPush = MBBI++;
485     }
486   }
487
488   // Move past the aligned DPRCS2 area.
489   if (AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs() > 0) {
490     MBBI = skipAlignedDPRCS2Spills(MBBI, AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs());
491     // The code inserted by emitAlignedDPRCS2Spills realigns the stack, and
492     // leaves the stack pointer pointing to the DPRCS2 area.
493     //
494     // Adjust NumBytes to represent the stack slots below the DPRCS2 area.
495     NumBytes += MFI.getObjectOffset(D8SpillFI);
496   } else
497     NumBytes = DPRCSOffset;
498
499   if (STI.isTargetWindows() && WindowsRequiresStackProbe(MF, NumBytes)) {
500     uint32_t NumWords = NumBytes >> 2;
501
502     if (NumWords < 65536)
503       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::t2MOVi16), ARM::R4)
504           .addImm(NumWords)
505           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup)
506           .add(predOps(ARMCC::AL));
507     else
508       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::t2MOVi32imm), ARM::R4)
509         .addImm(NumWords)
510         .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
511
512     switch (TM.getCodeModel()) {
513     case CodeModel::Small:
514     case CodeModel::Medium:
515     case CodeModel::Default:
516     case CodeModel::Kernel:
517       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tBL))
518           .add(predOps(ARMCC::AL))
519           .addExternalSymbol("__chkstk")
520           .addReg(ARM::R4, RegState::Implicit)
521           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
522       break;
523     case CodeModel::Large:
524     case CodeModel::JITDefault:
525       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::t2MOVi32imm), ARM::R12)
526         .addExternalSymbol("__chkstk")
527         .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
528
529       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tBLXr))
530           .add(predOps(ARMCC::AL))
531           .addReg(ARM::R12, RegState::Kill)
532           .addReg(ARM::R4, RegState::Implicit)
533           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
534       break;
535     }
536
537     BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::t2SUBrr), ARM::SP)
538         .addReg(ARM::SP, RegState::Kill)
539         .addReg(ARM::R4, RegState::Kill)
540         .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup)
541         .add(predOps(ARMCC::AL))
542         .add(condCodeOp());
543     NumBytes = 0;
544   }
545
546   if (NumBytes) {
547     // Adjust SP after all the callee-save spills.
548     if (AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs() == 0 &&
549         tryFoldSPUpdateIntoPushPop(STI, MF, &*LastPush, NumBytes))
550       DefCFAOffsetCandidates.addExtraBytes(LastPush, NumBytes);
551     else {
552       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, -NumBytes,
553                    MachineInstr::FrameSetup);
554       DefCFAOffsetCandidates.addInst(std::prev(MBBI), NumBytes);
555     }
556
557     if (HasFP && isARM)
558       // Restore from fp only in ARM mode: e.g. sub sp, r7, #24
559       // Note it's not safe to do this in Thumb2 mode because it would have
560       // taken two instructions:
561       // mov sp, r7
562       // sub sp, #24
563       // If an interrupt is taken between the two instructions, then sp is in
564       // an inconsistent state (pointing to the middle of callee-saved area).
565       // The interrupt handler can end up clobbering the registers.
566       AFI->setShouldRestoreSPFromFP(true);
567   }
568
569   // Set FP to point to the stack slot that contains the previous FP.
570   // For iOS, FP is R7, which has now been stored in spill area 1.
571   // Otherwise, if this is not iOS, all the callee-saved registers go
572   // into spill area 1, including the FP in R11.  In either case, it
573   // is in area one and the adjustment needs to take place just after
574   // that push.
575   if (HasFP) {
576     MachineBasicBlock::iterator AfterPush = std::next(GPRCS1Push);
577     unsigned PushSize = sizeOfSPAdjustment(*GPRCS1Push);
578     emitRegPlusImmediate(!AFI->isThumbFunction(), MBB, AfterPush,
579                          dl, TII, FramePtr, ARM::SP,
580                          PushSize + FramePtrOffsetInPush,
581                          MachineInstr::FrameSetup);
582     if (FramePtrOffsetInPush + PushSize != 0) {
583       unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfa(
584           nullptr, MRI->getDwarfRegNum(FramePtr, true),
585           -(ArgRegsSaveSize - FramePtrOffsetInPush)));
586       BuildMI(MBB, AfterPush, dl, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
587           .addCFIIndex(CFIIndex)
588           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
589     } else {
590       unsigned CFIIndex =
591           MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfaRegister(
592               nullptr, MRI->getDwarfRegNum(FramePtr, true)));
593       BuildMI(MBB, AfterPush, dl, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
594           .addCFIIndex(CFIIndex)
595           .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
596     }
597   }
598
599   // Now that the prologue's actual instructions are finalised, we can insert
600   // the necessary DWARF cf instructions to describe the situation. Start by
601   // recording where each register ended up:
602   if (GPRCS1Size > 0) {
603     MachineBasicBlock::iterator Pos = std::next(GPRCS1Push);
604     int CFIIndex;
605     for (const auto &Entry : CSI) {
606       unsigned Reg = Entry.getReg();
607       int FI = Entry.getFrameIdx();
608       switch (Reg) {
609       case ARM::R8:
610       case ARM::R9:
611       case ARM::R10:
612       case ARM::R11:
613       case ARM::R12:
614         if (STI.splitFramePushPop(MF))
615           break;
616         LLVM_FALLTHROUGH;
617       case ARM::R0:
618       case ARM::R1:
619       case ARM::R2:
620       case ARM::R3:
621       case ARM::R4:
622       case ARM::R5:
623       case ARM::R6:
624       case ARM::R7:
625       case ARM::LR:
626         CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
627             nullptr, MRI->getDwarfRegNum(Reg, true), MFI.getObjectOffset(FI)));
628         BuildMI(MBB, Pos, dl, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
629             .addCFIIndex(CFIIndex)
630             .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
631         break;
632       }
633     }
634   }
635
636   if (GPRCS2Size > 0) {
637     MachineBasicBlock::iterator Pos = std::next(GPRCS2Push);
638     for (const auto &Entry : CSI) {
639       unsigned Reg = Entry.getReg();
640       int FI = Entry.getFrameIdx();
641       switch (Reg) {
642       case ARM::R8:
643       case ARM::R9:
644       case ARM::R10:
645       case ARM::R11:
646       case ARM::R12:
647         if (STI.splitFramePushPop(MF)) {
648           unsigned DwarfReg =  MRI->getDwarfRegNum(Reg, true);
649           unsigned Offset = MFI.getObjectOffset(FI);
650           unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
651               MCCFIInstruction::createOffset(nullptr, DwarfReg, Offset));
652           BuildMI(MBB, Pos, dl, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
653               .addCFIIndex(CFIIndex)
654               .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
655         }
656         break;
657       }
658     }
659   }
660
661   if (DPRCSSize > 0) {
662     // Since vpush register list cannot have gaps, there may be multiple vpush
663     // instructions in the prologue.
664     MachineBasicBlock::iterator Pos = std::next(LastPush);
665     for (const auto &Entry : CSI) {
666       unsigned Reg = Entry.getReg();
667       int FI = Entry.getFrameIdx();
668       if ((Reg >= ARM::D0 && Reg <= ARM::D31) &&
669           (Reg < ARM::D8 || Reg >= ARM::D8 + AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs())) {
670         unsigned DwarfReg = MRI->getDwarfRegNum(Reg, true);
671         unsigned Offset = MFI.getObjectOffset(FI);
672         unsigned CFIIndex = MF.addFrameInst(
673             MCCFIInstruction::createOffset(nullptr, DwarfReg, Offset));
674         BuildMI(MBB, Pos, dl, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
675             .addCFIIndex(CFIIndex)
676             .setMIFlags(MachineInstr::FrameSetup);
677       }
678     }
679   }
680
681   // Now we can emit descriptions of where the canonical frame address was
682   // throughout the process. If we have a frame pointer, it takes over the job
683   // half-way through, so only the first few .cfi_def_cfa_offset instructions
684   // actually get emitted.
685   DefCFAOffsetCandidates.emitDefCFAOffsets(MBB, dl, TII, HasFP);
686
687   if (STI.isTargetELF() && hasFP(MF))
688     MFI.setOffsetAdjustment(MFI.getOffsetAdjustment() -
689                             AFI->getFramePtrSpillOffset());
690
691   AFI->setGPRCalleeSavedArea1Size(GPRCS1Size);
692   AFI->setGPRCalleeSavedArea2Size(GPRCS2Size);
693   AFI->setDPRCalleeSavedGapSize(DPRGapSize);
694   AFI->setDPRCalleeSavedAreaSize(DPRCSSize);
695
696   // If we need dynamic stack realignment, do it here. Be paranoid and make
697   // sure if we also have VLAs, we have a base pointer for frame access.
698   // If aligned NEON registers were spilled, the stack has already been
699   // realigned.
700   if (!AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs() && RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
701     unsigned MaxAlign = MFI.getMaxAlignment();
702     assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction());
703     if (!AFI->isThumbFunction()) {
704       emitAligningInstructions(MF, AFI, TII, MBB, MBBI, dl, ARM::SP, MaxAlign,
705                                false);
706     } else {
707       // We cannot use sp as source/dest register here, thus we're using r4 to
708       // perform the calculations. We're emitting the following sequence:
709       // mov r4, sp
710       // -- use emitAligningInstructions to produce best sequence to zero
711       // -- out lower bits in r4
712       // mov sp, r4
713       // FIXME: It will be better just to find spare register here.
714       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), ARM::R4)
715           .addReg(ARM::SP, RegState::Kill)
716           .add(predOps(ARMCC::AL));
717       emitAligningInstructions(MF, AFI, TII, MBB, MBBI, dl, ARM::R4, MaxAlign,
718                                false);
719       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), ARM::SP)
720           .addReg(ARM::R4, RegState::Kill)
721           .add(predOps(ARMCC::AL));
722     }
723
724     AFI->setShouldRestoreSPFromFP(true);
725   }
726
727   // If we need a base pointer, set it up here. It's whatever the value
728   // of the stack pointer is at this point. Any variable size objects
729   // will be allocated after this, so we can still use the base pointer
730   // to reference locals.
731   // FIXME: Clarify FrameSetup flags here.
732   if (RegInfo->hasBasePointer(MF)) {
733     if (isARM)
734       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::MOVr), RegInfo->getBaseRegister())
735           .addReg(ARM::SP)
736           .add(predOps(ARMCC::AL))
737           .add(condCodeOp());
738     else
739       BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), RegInfo->getBaseRegister())
740           .addReg(ARM::SP)
741           .add(predOps(ARMCC::AL));
742   }
743
744   // If the frame has variable sized objects then the epilogue must restore
745   // the sp from fp. We can assume there's an FP here since hasFP already
746   // checks for hasVarSizedObjects.
747   if (MFI.hasVarSizedObjects())
748     AFI->setShouldRestoreSPFromFP(true);
749 }
750
751 void ARMFrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
752                                     MachineBasicBlock &MBB) const {
753   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
754   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
755   const TargetRegisterInfo *RegInfo = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
756   const ARMBaseInstrInfo &TII =
757       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
758   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() &&
759          "This emitEpilogue does not support Thumb1!");
760   bool isARM = !AFI->isThumbFunction();
761
762   unsigned ArgRegsSaveSize = AFI->getArgRegsSaveSize();
763   int NumBytes = (int)MFI.getStackSize();
764   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
765
766   // All calls are tail calls in GHC calling conv, and functions have no
767   // prologue/epilogue.
768   if (MF.getFunction()->getCallingConv() == CallingConv::GHC)
769     return;
770
771   // First put ourselves on the first (from top) terminator instructions.
772   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getFirstTerminator();
773   DebugLoc dl = MBBI != MBB.end() ? MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc();
774
775   if (!AFI->hasStackFrame()) {
776     if (NumBytes - ArgRegsSaveSize != 0)
777       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, NumBytes - ArgRegsSaveSize);
778   } else {
779     // Unwind MBBI to point to first LDR / VLDRD.
780     const MCPhysReg *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&MF);
781     if (MBBI != MBB.begin()) {
782       do {
783         --MBBI;
784       } while (MBBI != MBB.begin() && isCSRestore(*MBBI, TII, CSRegs));
785       if (!isCSRestore(*MBBI, TII, CSRegs))
786         ++MBBI;
787     }
788
789     // Move SP to start of FP callee save spill area.
790     NumBytes -= (ArgRegsSaveSize +
791                  AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size() +
792                  AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size() +
793                  AFI->getDPRCalleeSavedGapSize() +
794                  AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize());
795
796     // Reset SP based on frame pointer only if the stack frame extends beyond
797     // frame pointer stack slot or target is ELF and the function has FP.
798     if (AFI->shouldRestoreSPFromFP()) {
799       NumBytes = AFI->getFramePtrSpillOffset() - NumBytes;
800       if (NumBytes) {
801         if (isARM)
802           emitARMRegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, ARM::SP, FramePtr, -NumBytes,
803                                   ARMCC::AL, 0, TII);
804         else {
805           // It's not possible to restore SP from FP in a single instruction.
806           // For iOS, this looks like:
807           // mov sp, r7
808           // sub sp, #24
809           // This is bad, if an interrupt is taken after the mov, sp is in an
810           // inconsistent state.
811           // Use the first callee-saved register as a scratch register.
812           assert(!MFI.getPristineRegs(MF).test(ARM::R4) &&
813                  "No scratch register to restore SP from FP!");
814           emitT2RegPlusImmediate(MBB, MBBI, dl, ARM::R4, FramePtr, -NumBytes,
815                                  ARMCC::AL, 0, TII);
816           BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), ARM::SP)
817               .addReg(ARM::R4)
818               .add(predOps(ARMCC::AL));
819         }
820       } else {
821         // Thumb2 or ARM.
822         if (isARM)
823           BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::MOVr), ARM::SP)
824               .addReg(FramePtr)
825               .add(predOps(ARMCC::AL))
826               .add(condCodeOp());
827         else
828           BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(ARM::tMOVr), ARM::SP)
829               .addReg(FramePtr)
830               .add(predOps(ARMCC::AL));
831       }
832     } else if (NumBytes &&
833                !tryFoldSPUpdateIntoPushPop(STI, MF, &*MBBI, NumBytes))
834       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, NumBytes);
835
836     // Increment past our save areas.
837     if (MBBI != MBB.end() && AFI->getDPRCalleeSavedAreaSize()) {
838       MBBI++;
839       // Since vpop register list cannot have gaps, there may be multiple vpop
840       // instructions in the epilogue.
841       while (MBBI != MBB.end() && MBBI->getOpcode() == ARM::VLDMDIA_UPD)
842         MBBI++;
843     }
844     if (AFI->getDPRCalleeSavedGapSize()) {
845       assert(AFI->getDPRCalleeSavedGapSize() == 4 &&
846              "unexpected DPR alignment gap");
847       emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, AFI->getDPRCalleeSavedGapSize());
848     }
849
850     if (AFI->getGPRCalleeSavedArea2Size()) MBBI++;
851     if (AFI->getGPRCalleeSavedArea1Size()) MBBI++;
852   }
853
854   if (ArgRegsSaveSize)
855     emitSPUpdate(isARM, MBB, MBBI, dl, TII, ArgRegsSaveSize);
856 }
857
858 /// getFrameIndexReference - Provide a base+offset reference to an FI slot for
859 /// debug info.  It's the same as what we use for resolving the code-gen
860 /// references for now.  FIXME: This can go wrong when references are
861 /// SP-relative and simple call frames aren't used.
862 int
863 ARMFrameLowering::getFrameIndexReference(const MachineFunction &MF, int FI,
864                                          unsigned &FrameReg) const {
865   return ResolveFrameIndexReference(MF, FI, FrameReg, 0);
866 }
867
868 int
869 ARMFrameLowering::ResolveFrameIndexReference(const MachineFunction &MF,
870                                              int FI, unsigned &FrameReg,
871                                              int SPAdj) const {
872   const MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
873   const ARMBaseRegisterInfo *RegInfo = static_cast<const ARMBaseRegisterInfo *>(
874       MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
875   const ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
876   int Offset = MFI.getObjectOffset(FI) + MFI.getStackSize();
877   int FPOffset = Offset - AFI->getFramePtrSpillOffset();
878   bool isFixed = MFI.isFixedObjectIndex(FI);
879
880   FrameReg = ARM::SP;
881   Offset += SPAdj;
882
883   // SP can move around if there are allocas.  We may also lose track of SP
884   // when emergency spilling inside a non-reserved call frame setup.
885   bool hasMovingSP = !hasReservedCallFrame(MF);
886
887   // When dynamically realigning the stack, use the frame pointer for
888   // parameters, and the stack/base pointer for locals.
889   if (RegInfo->needsStackRealignment(MF)) {
890     assert(hasFP(MF) && "dynamic stack realignment without a FP!");
891     if (isFixed) {
892       FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
893       Offset = FPOffset;
894     } else if (hasMovingSP) {
895       assert(RegInfo->hasBasePointer(MF) &&
896              "VLAs and dynamic stack alignment, but missing base pointer!");
897       FrameReg = RegInfo->getBaseRegister();
898     }
899     return Offset;
900   }
901
902   // If there is a frame pointer, use it when we can.
903   if (hasFP(MF) && AFI->hasStackFrame()) {
904     // Use frame pointer to reference fixed objects. Use it for locals if
905     // there are VLAs (and thus the SP isn't reliable as a base).
906     if (isFixed || (hasMovingSP && !RegInfo->hasBasePointer(MF))) {
907       FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
908       return FPOffset;
909     } else if (hasMovingSP) {
910       assert(RegInfo->hasBasePointer(MF) && "missing base pointer!");
911       if (AFI->isThumb2Function()) {
912         // Try to use the frame pointer if we can, else use the base pointer
913         // since it's available. This is handy for the emergency spill slot, in
914         // particular.
915         if (FPOffset >= -255 && FPOffset < 0) {
916           FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
917           return FPOffset;
918         }
919       }
920     } else if (AFI->isThumb2Function()) {
921       // Use  add <rd>, sp, #<imm8>
922       //      ldr <rd>, [sp, #<imm8>]
923       // if at all possible to save space.
924       if (Offset >= 0 && (Offset & 3) == 0 && Offset <= 1020)
925         return Offset;
926       // In Thumb2 mode, the negative offset is very limited. Try to avoid
927       // out of range references. ldr <rt>,[<rn>, #-<imm8>]
928       if (FPOffset >= -255 && FPOffset < 0) {
929         FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
930         return FPOffset;
931       }
932     } else if (Offset > (FPOffset < 0 ? -FPOffset : FPOffset)) {
933       // Otherwise, use SP or FP, whichever is closer to the stack slot.
934       FrameReg = RegInfo->getFrameRegister(MF);
935       return FPOffset;
936     }
937   }
938   // Use the base pointer if we have one.
939   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
940     FrameReg = RegInfo->getBaseRegister();
941   return Offset;
942 }
943
944 void ARMFrameLowering::emitPushInst(MachineBasicBlock &MBB,
945                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
946                                     const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
947                                     unsigned StmOpc, unsigned StrOpc,
948                                     bool NoGap,
949                                     bool(*Func)(unsigned, bool),
950                                     unsigned NumAlignedDPRCS2Regs,
951                                     unsigned MIFlags) const {
952   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
953   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
954   const TargetRegisterInfo &TRI = *STI.getRegisterInfo();
955
956   DebugLoc DL;
957
958   typedef std::pair<unsigned, bool> RegAndKill;
959   SmallVector<RegAndKill, 4> Regs;
960   unsigned i = CSI.size();
961   while (i != 0) {
962     unsigned LastReg = 0;
963     for (; i != 0; --i) {
964       unsigned Reg = CSI[i-1].getReg();
965       if (!(Func)(Reg, STI.splitFramePushPop(MF))) continue;
966
967       // D-registers in the aligned area DPRCS2 are NOT spilled here.
968       if (Reg >= ARM::D8 && Reg < ARM::D8 + NumAlignedDPRCS2Regs)
969         continue;
970
971       bool isLiveIn = MF.getRegInfo().isLiveIn(Reg);
972       if (!isLiveIn)
973         MBB.addLiveIn(Reg);
974       // If NoGap is true, push consecutive registers and then leave the rest
975       // for other instructions. e.g.
976       // vpush {d8, d10, d11} -> vpush {d8}, vpush {d10, d11}
977       if (NoGap && LastReg && LastReg != Reg-1)
978         break;
979       LastReg = Reg;
980       // Do not set a kill flag on values that are also marked as live-in. This
981       // happens with the @llvm-returnaddress intrinsic and with arguments
982       // passed in callee saved registers.
983       // Omitting the kill flags is conservatively correct even if the live-in
984       // is not used after all.
985       Regs.push_back(std::make_pair(Reg, /*isKill=*/!isLiveIn));
986     }
987
988     if (Regs.empty())
989       continue;
990
991     std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), [&](const RegAndKill &LHS,
992                                             const RegAndKill &RHS) {
993       return TRI.getEncodingValue(LHS.first) < TRI.getEncodingValue(RHS.first);
994     });
995
996     if (Regs.size() > 1 || StrOpc== 0) {
997       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(StmOpc), ARM::SP)
998                                     .addReg(ARM::SP)
999                                     .setMIFlags(MIFlags)
1000                                     .add(predOps(ARMCC::AL));
1001       for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i < e; ++i)
1002         MIB.addReg(Regs[i].first, getKillRegState(Regs[i].second));
1003     } else if (Regs.size() == 1) {
1004       BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(StrOpc), ARM::SP)
1005           .addReg(Regs[0].first, getKillRegState(Regs[0].second))
1006           .addReg(ARM::SP)
1007           .setMIFlags(MIFlags)
1008           .addImm(-4)
1009           .add(predOps(ARMCC::AL));
1010     }
1011     Regs.clear();
1012
1013     // Put any subsequent vpush instructions before this one: they will refer to
1014     // higher register numbers so need to be pushed first in order to preserve
1015     // monotonicity.
1016     if (MI != MBB.begin())
1017       --MI;
1018   }
1019 }
1020
1021 void ARMFrameLowering::emitPopInst(MachineBasicBlock &MBB,
1022                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
1023                                    const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1024                                    unsigned LdmOpc, unsigned LdrOpc,
1025                                    bool isVarArg, bool NoGap,
1026                                    bool(*Func)(unsigned, bool),
1027                                    unsigned NumAlignedDPRCS2Regs) const {
1028   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1029   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1030   const TargetRegisterInfo &TRI = *STI.getRegisterInfo();
1031   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1032   DebugLoc DL;
1033   bool isTailCall = false;
1034   bool isInterrupt = false;
1035   bool isTrap = false;
1036   if (MBB.end() != MI) {
1037     DL = MI->getDebugLoc();
1038     unsigned RetOpcode = MI->getOpcode();
1039     isTailCall = (RetOpcode == ARM::TCRETURNdi || RetOpcode == ARM::TCRETURNri);
1040     isInterrupt =
1041         RetOpcode == ARM::SUBS_PC_LR || RetOpcode == ARM::t2SUBS_PC_LR;
1042     isTrap =
1043         RetOpcode == ARM::TRAP || RetOpcode == ARM::TRAPNaCl ||
1044         RetOpcode == ARM::tTRAP;
1045   }
1046
1047   SmallVector<unsigned, 4> Regs;
1048   unsigned i = CSI.size();
1049   while (i != 0) {
1050     unsigned LastReg = 0;
1051     bool DeleteRet = false;
1052     for (; i != 0; --i) {
1053       unsigned Reg = CSI[i-1].getReg();
1054       if (!(Func)(Reg, STI.splitFramePushPop(MF))) continue;
1055
1056       // The aligned reloads from area DPRCS2 are not inserted here.
1057       if (Reg >= ARM::D8 && Reg < ARM::D8 + NumAlignedDPRCS2Regs)
1058         continue;
1059
1060       if (Reg == ARM::LR && !isTailCall && !isVarArg && !isInterrupt &&
1061           !isTrap && STI.hasV5TOps()) {
1062         if (MBB.succ_empty()) {
1063           Reg = ARM::PC;
1064           DeleteRet = true;
1065           LdmOpc = AFI->isThumbFunction() ? ARM::t2LDMIA_RET : ARM::LDMIA_RET;
1066         } else
1067           LdmOpc = AFI->isThumbFunction() ? ARM::t2LDMIA_UPD : ARM::LDMIA_UPD;
1068         // Fold the return instruction into the LDM.
1069       }
1070
1071       // If NoGap is true, pop consecutive registers and then leave the rest
1072       // for other instructions. e.g.
1073       // vpop {d8, d10, d11} -> vpop {d8}, vpop {d10, d11}
1074       if (NoGap && LastReg && LastReg != Reg-1)
1075         break;
1076
1077       LastReg = Reg;
1078       Regs.push_back(Reg);
1079     }
1080
1081     if (Regs.empty())
1082       continue;
1083
1084     std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), [&](unsigned LHS, unsigned RHS) {
1085       return TRI.getEncodingValue(LHS) < TRI.getEncodingValue(RHS);
1086     });
1087
1088     if (Regs.size() > 1 || LdrOpc == 0) {
1089       MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(LdmOpc), ARM::SP)
1090                                     .addReg(ARM::SP)
1091                                     .add(predOps(ARMCC::AL));
1092       for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i < e; ++i)
1093         MIB.addReg(Regs[i], getDefRegState(true));
1094       if (DeleteRet && MI != MBB.end()) {
1095         MIB.copyImplicitOps(*MI);
1096         MI->eraseFromParent();
1097       }
1098       MI = MIB;
1099     } else if (Regs.size() == 1) {
1100       // If we adjusted the reg to PC from LR above, switch it back here. We
1101       // only do that for LDM.
1102       if (Regs[0] == ARM::PC)
1103         Regs[0] = ARM::LR;
1104       MachineInstrBuilder MIB =
1105         BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(LdrOpc), Regs[0])
1106           .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
1107           .addReg(ARM::SP);
1108       // ARM mode needs an extra reg0 here due to addrmode2. Will go away once
1109       // that refactoring is complete (eventually).
1110       if (LdrOpc == ARM::LDR_POST_REG || LdrOpc == ARM::LDR_POST_IMM) {
1111         MIB.addReg(0);
1112         MIB.addImm(ARM_AM::getAM2Opc(ARM_AM::add, 4, ARM_AM::no_shift));
1113       } else
1114         MIB.addImm(4);
1115       MIB.add(predOps(ARMCC::AL));
1116     }
1117     Regs.clear();
1118
1119     // Put any subsequent vpop instructions after this one: they will refer to
1120     // higher register numbers so need to be popped afterwards.
1121     if (MI != MBB.end())
1122       ++MI;
1123   }
1124 }
1125
1126 /// Emit aligned spill instructions for NumAlignedDPRCS2Regs D-registers
1127 /// starting from d8.  Also insert stack realignment code and leave the stack
1128 /// pointer pointing to the d8 spill slot.
1129 static void emitAlignedDPRCS2Spills(MachineBasicBlock &MBB,
1130                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
1131                                     unsigned NumAlignedDPRCS2Regs,
1132                                     const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1133                                     const TargetRegisterInfo *TRI) {
1134   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1135   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1136   DebugLoc DL = MI != MBB.end() ? MI->getDebugLoc() : DebugLoc();
1137   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1138   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
1139
1140   // Mark the D-register spill slots as properly aligned.  Since MFI computes
1141   // stack slot layout backwards, this can actually mean that the d-reg stack
1142   // slot offsets can be wrong. The offset for d8 will always be correct.
1143   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
1144     unsigned DNum = CSI[i].getReg() - ARM::D8;
1145     if (DNum > NumAlignedDPRCS2Regs - 1)
1146       continue;
1147     int FI = CSI[i].getFrameIdx();
1148     // The even-numbered registers will be 16-byte aligned, the odd-numbered
1149     // registers will be 8-byte aligned.
1150     MFI.setObjectAlignment(FI, DNum % 2 ? 8 : 16);
1151
1152     // The stack slot for D8 needs to be maximally aligned because this is
1153     // actually the point where we align the stack pointer.  MachineFrameInfo
1154     // computes all offsets relative to the incoming stack pointer which is a
1155     // bit weird when realigning the stack.  Any extra padding for this
1156     // over-alignment is not realized because the code inserted below adjusts
1157     // the stack pointer by numregs * 8 before aligning the stack pointer.
1158     if (DNum == 0)
1159       MFI.setObjectAlignment(FI, MFI.getMaxAlignment());
1160   }
1161
1162   // Move the stack pointer to the d8 spill slot, and align it at the same
1163   // time. Leave the stack slot address in the scratch register r4.
1164   //
1165   //   sub r4, sp, #numregs * 8
1166   //   bic r4, r4, #align - 1
1167   //   mov sp, r4
1168   //
1169   bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
1170   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() && "Can't realign stack for thumb1");
1171   AFI->setShouldRestoreSPFromFP(true);
1172
1173   // sub r4, sp, #numregs * 8
1174   // The immediate is <= 64, so it doesn't need any special encoding.
1175   unsigned Opc = isThumb ? ARM::t2SUBri : ARM::SUBri;
1176   BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc), ARM::R4)
1177       .addReg(ARM::SP)
1178       .addImm(8 * NumAlignedDPRCS2Regs)
1179       .add(predOps(ARMCC::AL))
1180       .add(condCodeOp());
1181
1182   unsigned MaxAlign = MF.getFrameInfo().getMaxAlignment();
1183   // We must set parameter MustBeSingleInstruction to true, since
1184   // skipAlignedDPRCS2Spills expects exactly 3 instructions to perform
1185   // stack alignment.  Luckily, this can always be done since all ARM
1186   // architecture versions that support Neon also support the BFC
1187   // instruction.
1188   emitAligningInstructions(MF, AFI, TII, MBB, MI, DL, ARM::R4, MaxAlign, true);
1189
1190   // mov sp, r4
1191   // The stack pointer must be adjusted before spilling anything, otherwise
1192   // the stack slots could be clobbered by an interrupt handler.
1193   // Leave r4 live, it is used below.
1194   Opc = isThumb ? ARM::tMOVr : ARM::MOVr;
1195   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc), ARM::SP)
1196                                 .addReg(ARM::R4)
1197                                 .add(predOps(ARMCC::AL));
1198   if (!isThumb)
1199     MIB.add(condCodeOp());
1200
1201   // Now spill NumAlignedDPRCS2Regs registers starting from d8.
1202   // r4 holds the stack slot address.
1203   unsigned NextReg = ARM::D8;
1204
1205   // 16-byte aligned vst1.64 with 4 d-regs and address writeback.
1206   // The writeback is only needed when emitting two vst1.64 instructions.
1207   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 6) {
1208     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1209                                                &ARM::QQPRRegClass);
1210     MBB.addLiveIn(SupReg);
1211     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VST1d64Qwb_fixed), ARM::R4)
1212         .addReg(ARM::R4, RegState::Kill)
1213         .addImm(16)
1214         .addReg(NextReg)
1215         .addReg(SupReg, RegState::ImplicitKill)
1216         .add(predOps(ARMCC::AL));
1217     NextReg += 4;
1218     NumAlignedDPRCS2Regs -= 4;
1219   }
1220
1221   // We won't modify r4 beyond this point.  It currently points to the next
1222   // register to be spilled.
1223   unsigned R4BaseReg = NextReg;
1224
1225   // 16-byte aligned vst1.64 with 4 d-regs, no writeback.
1226   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 4) {
1227     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1228                                                &ARM::QQPRRegClass);
1229     MBB.addLiveIn(SupReg);
1230     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VST1d64Q))
1231         .addReg(ARM::R4)
1232         .addImm(16)
1233         .addReg(NextReg)
1234         .addReg(SupReg, RegState::ImplicitKill)
1235         .add(predOps(ARMCC::AL));
1236     NextReg += 4;
1237     NumAlignedDPRCS2Regs -= 4;
1238   }
1239
1240   // 16-byte aligned vst1.64 with 2 d-regs.
1241   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 2) {
1242     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1243                                                &ARM::QPRRegClass);
1244     MBB.addLiveIn(SupReg);
1245     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VST1q64))
1246         .addReg(ARM::R4)
1247         .addImm(16)
1248         .addReg(SupReg)
1249         .add(predOps(ARMCC::AL));
1250     NextReg += 2;
1251     NumAlignedDPRCS2Regs -= 2;
1252   }
1253
1254   // Finally, use a vanilla vstr.64 for the odd last register.
1255   if (NumAlignedDPRCS2Regs) {
1256     MBB.addLiveIn(NextReg);
1257     // vstr.64 uses addrmode5 which has an offset scale of 4.
1258     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VSTRD))
1259         .addReg(NextReg)
1260         .addReg(ARM::R4)
1261         .addImm((NextReg - R4BaseReg) * 2)
1262         .add(predOps(ARMCC::AL));
1263   }
1264
1265   // The last spill instruction inserted should kill the scratch register r4.
1266   std::prev(MI)->addRegisterKilled(ARM::R4, TRI);
1267 }
1268
1269 /// Skip past the code inserted by emitAlignedDPRCS2Spills, and return an
1270 /// iterator to the following instruction.
1271 static MachineBasicBlock::iterator
1272 skipAlignedDPRCS2Spills(MachineBasicBlock::iterator MI,
1273                         unsigned NumAlignedDPRCS2Regs) {
1274   //   sub r4, sp, #numregs * 8
1275   //   bic r4, r4, #align - 1
1276   //   mov sp, r4
1277   ++MI; ++MI; ++MI;
1278   assert(MI->mayStore() && "Expecting spill instruction");
1279
1280   // These switches all fall through.
1281   switch(NumAlignedDPRCS2Regs) {
1282   case 7:
1283     ++MI;
1284     assert(MI->mayStore() && "Expecting spill instruction");
1285   default:
1286     ++MI;
1287     assert(MI->mayStore() && "Expecting spill instruction");
1288   case 1:
1289   case 2:
1290   case 4:
1291     assert(MI->killsRegister(ARM::R4) && "Missed kill flag");
1292     ++MI;
1293   }
1294   return MI;
1295 }
1296
1297 /// Emit aligned reload instructions for NumAlignedDPRCS2Regs D-registers
1298 /// starting from d8.  These instructions are assumed to execute while the
1299 /// stack is still aligned, unlike the code inserted by emitPopInst.
1300 static void emitAlignedDPRCS2Restores(MachineBasicBlock &MBB,
1301                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
1302                                       unsigned NumAlignedDPRCS2Regs,
1303                                       const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1304                                       const TargetRegisterInfo *TRI) {
1305   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1306   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1307   DebugLoc DL = MI != MBB.end() ? MI->getDebugLoc() : DebugLoc();
1308   const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1309
1310   // Find the frame index assigned to d8.
1311   int D8SpillFI = 0;
1312   for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i)
1313     if (CSI[i].getReg() == ARM::D8) {
1314       D8SpillFI = CSI[i].getFrameIdx();
1315       break;
1316     }
1317
1318   // Materialize the address of the d8 spill slot into the scratch register r4.
1319   // This can be fairly complicated if the stack frame is large, so just use
1320   // the normal frame index elimination mechanism to do it.  This code runs as
1321   // the initial part of the epilog where the stack and base pointers haven't
1322   // been changed yet.
1323   bool isThumb = AFI->isThumbFunction();
1324   assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() && "Can't realign stack for thumb1");
1325
1326   unsigned Opc = isThumb ? ARM::t2ADDri : ARM::ADDri;
1327   BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Opc), ARM::R4)
1328       .addFrameIndex(D8SpillFI)
1329       .addImm(0)
1330       .add(predOps(ARMCC::AL))
1331       .add(condCodeOp());
1332
1333   // Now restore NumAlignedDPRCS2Regs registers starting from d8.
1334   unsigned NextReg = ARM::D8;
1335
1336   // 16-byte aligned vld1.64 with 4 d-regs and writeback.
1337   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 6) {
1338     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1339                                                &ARM::QQPRRegClass);
1340     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VLD1d64Qwb_fixed), NextReg)
1341         .addReg(ARM::R4, RegState::Define)
1342         .addReg(ARM::R4, RegState::Kill)
1343         .addImm(16)
1344         .addReg(SupReg, RegState::ImplicitDefine)
1345         .add(predOps(ARMCC::AL));
1346     NextReg += 4;
1347     NumAlignedDPRCS2Regs -= 4;
1348   }
1349
1350   // We won't modify r4 beyond this point.  It currently points to the next
1351   // register to be spilled.
1352   unsigned R4BaseReg = NextReg;
1353
1354   // 16-byte aligned vld1.64 with 4 d-regs, no writeback.
1355   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 4) {
1356     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1357                                                &ARM::QQPRRegClass);
1358     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VLD1d64Q), NextReg)
1359         .addReg(ARM::R4)
1360         .addImm(16)
1361         .addReg(SupReg, RegState::ImplicitDefine)
1362         .add(predOps(ARMCC::AL));
1363     NextReg += 4;
1364     NumAlignedDPRCS2Regs -= 4;
1365   }
1366
1367   // 16-byte aligned vld1.64 with 2 d-regs.
1368   if (NumAlignedDPRCS2Regs >= 2) {
1369     unsigned SupReg = TRI->getMatchingSuperReg(NextReg, ARM::dsub_0,
1370                                                &ARM::QPRRegClass);
1371     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VLD1q64), SupReg)
1372         .addReg(ARM::R4)
1373         .addImm(16)
1374         .add(predOps(ARMCC::AL));
1375     NextReg += 2;
1376     NumAlignedDPRCS2Regs -= 2;
1377   }
1378
1379   // Finally, use a vanilla vldr.64 for the remaining odd register.
1380   if (NumAlignedDPRCS2Regs)
1381     BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ARM::VLDRD), NextReg)
1382         .addReg(ARM::R4)
1383         .addImm(2 * (NextReg - R4BaseReg))
1384         .add(predOps(ARMCC::AL));
1385
1386   // Last store kills r4.
1387   std::prev(MI)->addRegisterKilled(ARM::R4, TRI);
1388 }
1389
1390 bool ARMFrameLowering::spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
1391                                         MachineBasicBlock::iterator MI,
1392                                         const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1393                                         const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1394   if (CSI.empty())
1395     return false;
1396
1397   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1398   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1399
1400   unsigned PushOpc = AFI->isThumbFunction() ? ARM::t2STMDB_UPD : ARM::STMDB_UPD;
1401   unsigned PushOneOpc = AFI->isThumbFunction() ?
1402     ARM::t2STR_PRE : ARM::STR_PRE_IMM;
1403   unsigned FltOpc = ARM::VSTMDDB_UPD;
1404   unsigned NumAlignedDPRCS2Regs = AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs();
1405   emitPushInst(MBB, MI, CSI, PushOpc, PushOneOpc, false, &isARMArea1Register, 0,
1406                MachineInstr::FrameSetup);
1407   emitPushInst(MBB, MI, CSI, PushOpc, PushOneOpc, false, &isARMArea2Register, 0,
1408                MachineInstr::FrameSetup);
1409   emitPushInst(MBB, MI, CSI, FltOpc, 0, true, &isARMArea3Register,
1410                NumAlignedDPRCS2Regs, MachineInstr::FrameSetup);
1411
1412   // The code above does not insert spill code for the aligned DPRCS2 registers.
1413   // The stack realignment code will be inserted between the push instructions
1414   // and these spills.
1415   if (NumAlignedDPRCS2Regs)
1416     emitAlignedDPRCS2Spills(MBB, MI, NumAlignedDPRCS2Regs, CSI, TRI);
1417
1418   return true;
1419 }
1420
1421 bool ARMFrameLowering::restoreCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
1422                                         MachineBasicBlock::iterator MI,
1423                                         const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
1424                                         const TargetRegisterInfo *TRI) const {
1425   if (CSI.empty())
1426     return false;
1427
1428   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
1429   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1430   bool isVarArg = AFI->getArgRegsSaveSize() > 0;
1431   unsigned NumAlignedDPRCS2Regs = AFI->getNumAlignedDPRCS2Regs();
1432
1433   // The emitPopInst calls below do not insert reloads for the aligned DPRCS2
1434   // registers. Do that here instead.
1435   if (NumAlignedDPRCS2Regs)
1436     emitAlignedDPRCS2Restores(MBB, MI, NumAlignedDPRCS2Regs, CSI, TRI);
1437
1438   unsigned PopOpc = AFI->isThumbFunction() ? ARM::t2LDMIA_UPD : ARM::LDMIA_UPD;
1439   unsigned LdrOpc = AFI->isThumbFunction() ? ARM::t2LDR_POST :ARM::LDR_POST_IMM;
1440   unsigned FltOpc = ARM::VLDMDIA_UPD;
1441   emitPopInst(MBB, MI, CSI, FltOpc, 0, isVarArg, true, &isARMArea3Register,
1442               NumAlignedDPRCS2Regs);
1443   emitPopInst(MBB, MI, CSI, PopOpc, LdrOpc, isVarArg, false,
1444               &isARMArea2Register, 0);
1445   emitPopInst(MBB, MI, CSI, PopOpc, LdrOpc, isVarArg, false,
1446               &isARMArea1Register, 0);
1447
1448   return true;
1449 }
1450
1451 // FIXME: Make generic?
1452 static unsigned GetFunctionSizeInBytes(const MachineFunction &MF,
1453                                        const ARMBaseInstrInfo &TII) {
1454   unsigned FnSize = 0;
1455   for (auto &MBB : MF) {
1456     for (auto &MI : MBB)
1457       FnSize += TII.getInstSizeInBytes(MI);
1458   }
1459   return FnSize;
1460 }
1461
1462 /// estimateRSStackSizeLimit - Look at each instruction that references stack
1463 /// frames and return the stack size limit beyond which some of these
1464 /// instructions will require a scratch register during their expansion later.
1465 // FIXME: Move to TII?
1466 static unsigned estimateRSStackSizeLimit(MachineFunction &MF,
1467                                          const TargetFrameLowering *TFI) {
1468   const ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1469   unsigned Limit = (1 << 12) - 1;
1470   for (auto &MBB : MF) {
1471     for (auto &MI : MBB) {
1472       for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1473         if (!MI.getOperand(i).isFI())
1474           continue;
1475
1476         // When using ADDri to get the address of a stack object, 255 is the
1477         // largest offset guaranteed to fit in the immediate offset.
1478         if (MI.getOpcode() == ARM::ADDri) {
1479           Limit = std::min(Limit, (1U << 8) - 1);
1480           break;
1481         }
1482
1483         // Otherwise check the addressing mode.
1484         switch (MI.getDesc().TSFlags & ARMII::AddrModeMask) {
1485         case ARMII::AddrMode3:
1486         case ARMII::AddrModeT2_i8:
1487           Limit = std::min(Limit, (1U << 8) - 1);
1488           break;
1489         case ARMII::AddrMode5:
1490         case ARMII::AddrModeT2_i8s4:
1491           Limit = std::min(Limit, ((1U << 8) - 1) * 4);
1492           break;
1493         case ARMII::AddrModeT2_i12:
1494           // i12 supports only positive offset so these will be converted to
1495           // i8 opcodes. See llvm::rewriteT2FrameIndex.
1496           if (TFI->hasFP(MF) && AFI->hasStackFrame())
1497             Limit = std::min(Limit, (1U << 8) - 1);
1498           break;
1499         case ARMII::AddrMode4:
1500         case ARMII::AddrMode6:
1501           // Addressing modes 4 & 6 (load/store) instructions can't encode an
1502           // immediate offset for stack references.
1503           return 0;
1504         default:
1505           break;
1506         }
1507         break; // At most one FI per instruction
1508       }
1509     }
1510   }
1511
1512   return Limit;
1513 }
1514
1515 // In functions that realign the stack, it can be an advantage to spill the
1516 // callee-saved vector registers after realigning the stack. The vst1 and vld1
1517 // instructions take alignment hints that can improve performance.
1518 //
1519 static void
1520 checkNumAlignedDPRCS2Regs(MachineFunction &MF, BitVector &SavedRegs) {
1521   MF.getInfo<ARMFunctionInfo>()->setNumAlignedDPRCS2Regs(0);
1522   if (!SpillAlignedNEONRegs)
1523     return;
1524
1525   // Naked functions don't spill callee-saved registers.
1526   if (MF.getFunction()->hasFnAttribute(Attribute::Naked))
1527     return;
1528
1529   // We are planning to use NEON instructions vst1 / vld1.
1530   if (!static_cast<const ARMSubtarget &>(MF.getSubtarget()).hasNEON())
1531     return;
1532
1533   // Don't bother if the default stack alignment is sufficiently high.
1534   if (MF.getSubtarget().getFrameLowering()->getStackAlignment() >= 8)
1535     return;
1536
1537   // Aligned spills require stack realignment.
1538   if (!static_cast<const ARMBaseRegisterInfo *>(
1539            MF.getSubtarget().getRegisterInfo())->canRealignStack(MF))
1540     return;
1541
1542   // We always spill contiguous d-registers starting from d8. Count how many
1543   // needs spilling.  The register allocator will almost always use the
1544   // callee-saved registers in order, but it can happen that there are holes in
1545   // the range.  Registers above the hole will be spilled to the standard DPRCS
1546   // area.
1547   unsigned NumSpills = 0;
1548   for (; NumSpills < 8; ++NumSpills)
1549     if (!SavedRegs.test(ARM::D8 + NumSpills))
1550       break;
1551
1552   // Don't do this for just one d-register. It's not worth it.
1553   if (NumSpills < 2)
1554     return;
1555
1556   // Spill the first NumSpills D-registers after realigning the stack.
1557   MF.getInfo<ARMFunctionInfo>()->setNumAlignedDPRCS2Regs(NumSpills);
1558
1559   // A scratch register is required for the vst1 / vld1 instructions.
1560   SavedRegs.set(ARM::R4);
1561 }
1562
1563 void ARMFrameLowering::determineCalleeSaves(MachineFunction &MF,
1564                                             BitVector &SavedRegs,
1565                                             RegScavenger *RS) const {
1566   TargetFrameLowering::determineCalleeSaves(MF, SavedRegs, RS);
1567   // This tells PEI to spill the FP as if it is any other callee-save register
1568   // to take advantage the eliminateFrameIndex machinery. This also ensures it
1569   // is spilled in the order specified by getCalleeSavedRegs() to make it easier
1570   // to combine multiple loads / stores.
1571   bool CanEliminateFrame = true;
1572   bool CS1Spilled = false;
1573   bool LRSpilled = false;
1574   unsigned NumGPRSpills = 0;
1575   unsigned NumFPRSpills = 0;
1576   SmallVector<unsigned, 4> UnspilledCS1GPRs;
1577   SmallVector<unsigned, 4> UnspilledCS2GPRs;
1578   const ARMBaseRegisterInfo *RegInfo = static_cast<const ARMBaseRegisterInfo *>(
1579       MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
1580   const ARMBaseInstrInfo &TII =
1581       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
1582   ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1583   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
1584   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
1585   const TargetRegisterInfo *TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
1586   (void)TRI;  // Silence unused warning in non-assert builds.
1587   unsigned FramePtr = RegInfo->getFrameRegister(MF);
1588
1589   // Spill R4 if Thumb2 function requires stack realignment - it will be used as
1590   // scratch register. Also spill R4 if Thumb2 function has varsized objects,
1591   // since it's not always possible to restore sp from fp in a single
1592   // instruction.
1593   // FIXME: It will be better just to find spare register here.
1594   if (AFI->isThumb2Function() &&
1595       (MFI.hasVarSizedObjects() || RegInfo->needsStackRealignment(MF)))
1596     SavedRegs.set(ARM::R4);
1597
1598   if (AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1599     // Spill LR if Thumb1 function uses variable length argument lists.
1600     if (AFI->getArgRegsSaveSize() > 0)
1601       SavedRegs.set(ARM::LR);
1602
1603     // Spill R4 if Thumb1 epilogue has to restore SP from FP. We don't know
1604     // for sure what the stack size will be, but for this, an estimate is good
1605     // enough. If there anything changes it, it'll be a spill, which implies
1606     // we've used all the registers and so R4 is already used, so not marking
1607     // it here will be OK.
1608     // FIXME: It will be better just to find spare register here.
1609     unsigned StackSize = MFI.estimateStackSize(MF);
1610     if (MFI.hasVarSizedObjects() || StackSize > 508)
1611       SavedRegs.set(ARM::R4);
1612   }
1613
1614   // See if we can spill vector registers to aligned stack.
1615   checkNumAlignedDPRCS2Regs(MF, SavedRegs);
1616
1617   // Spill the BasePtr if it's used.
1618   if (RegInfo->hasBasePointer(MF))
1619     SavedRegs.set(RegInfo->getBaseRegister());
1620
1621   // Don't spill FP if the frame can be eliminated. This is determined
1622   // by scanning the callee-save registers to see if any is modified.
1623   const MCPhysReg *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&MF);
1624   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
1625     unsigned Reg = CSRegs[i];
1626     bool Spilled = false;
1627     if (SavedRegs.test(Reg)) {
1628       Spilled = true;
1629       CanEliminateFrame = false;
1630     }
1631
1632     if (!ARM::GPRRegClass.contains(Reg)) {
1633       if (Spilled) {
1634         if (ARM::SPRRegClass.contains(Reg))
1635           NumFPRSpills++;
1636         else if (ARM::DPRRegClass.contains(Reg))
1637           NumFPRSpills += 2;
1638         else if (ARM::QPRRegClass.contains(Reg))
1639           NumFPRSpills += 4;
1640       }
1641       continue;
1642     }
1643
1644     if (Spilled) {
1645       NumGPRSpills++;
1646
1647       if (!STI.splitFramePushPop(MF)) {
1648         if (Reg == ARM::LR)
1649           LRSpilled = true;
1650         CS1Spilled = true;
1651         continue;
1652       }
1653
1654       // Keep track if LR and any of R4, R5, R6, and R7 is spilled.
1655       switch (Reg) {
1656       case ARM::LR:
1657         LRSpilled = true;
1658         LLVM_FALLTHROUGH;
1659       case ARM::R0: case ARM::R1:
1660       case ARM::R2: case ARM::R3:
1661       case ARM::R4: case ARM::R5:
1662       case ARM::R6: case ARM::R7:
1663         CS1Spilled = true;
1664         break;
1665       default:
1666         break;
1667       }
1668     } else {
1669       if (!STI.splitFramePushPop(MF)) {
1670         UnspilledCS1GPRs.push_back(Reg);
1671         continue;
1672       }
1673
1674       switch (Reg) {
1675       case ARM::R0: case ARM::R1:
1676       case ARM::R2: case ARM::R3:
1677       case ARM::R4: case ARM::R5:
1678       case ARM::R6: case ARM::R7:
1679       case ARM::LR:
1680         UnspilledCS1GPRs.push_back(Reg);
1681         break;
1682       default:
1683         UnspilledCS2GPRs.push_back(Reg);
1684         break;
1685       }
1686     }
1687   }
1688
1689   bool ForceLRSpill = false;
1690   if (!LRSpilled && AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1691     unsigned FnSize = GetFunctionSizeInBytes(MF, TII);
1692     // Force LR to be spilled if the Thumb function size is > 2048. This enables
1693     // use of BL to implement far jump. If it turns out that it's not needed
1694     // then the branch fix up path will undo it.
1695     if (FnSize >= (1 << 11)) {
1696       CanEliminateFrame = false;
1697       ForceLRSpill = true;
1698     }
1699   }
1700
1701   // If any of the stack slot references may be out of range of an immediate
1702   // offset, make sure a register (or a spill slot) is available for the
1703   // register scavenger. Note that if we're indexing off the frame pointer, the
1704   // effective stack size is 4 bytes larger since the FP points to the stack
1705   // slot of the previous FP. Also, if we have variable sized objects in the
1706   // function, stack slot references will often be negative, and some of
1707   // our instructions are positive-offset only, so conservatively consider
1708   // that case to want a spill slot (or register) as well. Similarly, if
1709   // the function adjusts the stack pointer during execution and the
1710   // adjustments aren't already part of our stack size estimate, our offset
1711   // calculations may be off, so be conservative.
1712   // FIXME: We could add logic to be more precise about negative offsets
1713   //        and which instructions will need a scratch register for them. Is it
1714   //        worth the effort and added fragility?
1715   unsigned EstimatedStackSize =
1716       MFI.estimateStackSize(MF) + 4 * (NumGPRSpills + NumFPRSpills);
1717
1718   // Determine biggest (positive) SP offset in MachineFrameInfo.
1719   int MaxFixedOffset = 0;
1720   for (int I = MFI.getObjectIndexBegin(); I < 0; ++I) {
1721     int MaxObjectOffset = MFI.getObjectOffset(I) + MFI.getObjectSize(I);
1722     MaxFixedOffset = std::max(MaxFixedOffset, MaxObjectOffset);
1723   }
1724
1725   bool HasFP = hasFP(MF);
1726   if (HasFP) {
1727     if (AFI->hasStackFrame())
1728       EstimatedStackSize += 4;
1729   } else {
1730     // If FP is not used, SP will be used to access arguments, so count the
1731     // size of arguments into the estimation.
1732     EstimatedStackSize += MaxFixedOffset;
1733   }
1734   EstimatedStackSize += 16; // For possible paddings.
1735
1736   unsigned EstimatedRSStackSizeLimit = estimateRSStackSizeLimit(MF, this);
1737   int MaxFPOffset = getMaxFPOffset(*MF.getFunction(), *AFI);
1738   bool BigFrameOffsets = EstimatedStackSize >= EstimatedRSStackSizeLimit ||
1739     MFI.hasVarSizedObjects() ||
1740     (MFI.adjustsStack() && !canSimplifyCallFramePseudos(MF)) ||
1741     // For large argument stacks fp relative addressed may overflow.
1742     (HasFP && (MaxFixedOffset - MaxFPOffset) >= (int)EstimatedRSStackSizeLimit);
1743   bool ExtraCSSpill = false;
1744   if (BigFrameOffsets ||
1745       !CanEliminateFrame || RegInfo->cannotEliminateFrame(MF)) {
1746     AFI->setHasStackFrame(true);
1747
1748     if (HasFP) {
1749       SavedRegs.set(FramePtr);
1750       // If the frame pointer is required by the ABI, also spill LR so that we
1751       // emit a complete frame record.
1752       if (MF.getTarget().Options.DisableFramePointerElim(MF) && !LRSpilled) {
1753         SavedRegs.set(ARM::LR);
1754         LRSpilled = true;
1755         NumGPRSpills++;
1756         auto LRPos = llvm::find(UnspilledCS1GPRs, ARM::LR);
1757         if (LRPos != UnspilledCS1GPRs.end())
1758           UnspilledCS1GPRs.erase(LRPos);
1759       }
1760       auto FPPos = llvm::find(UnspilledCS1GPRs, FramePtr);
1761       if (FPPos != UnspilledCS1GPRs.end())
1762         UnspilledCS1GPRs.erase(FPPos);
1763       NumGPRSpills++;
1764       if (FramePtr == ARM::R7)
1765         CS1Spilled = true;
1766     }
1767
1768     if (AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1769       // For Thumb1-only targets, we need some low registers when we save and
1770       // restore the high registers (which aren't allocatable, but could be
1771       // used by inline assembly) because the push/pop instructions can not
1772       // access high registers. If necessary, we might need to push more low
1773       // registers to ensure that there is at least one free that can be used
1774       // for the saving & restoring, and preferably we should ensure that as
1775       // many as are needed are available so that fewer push/pop instructions
1776       // are required.
1777
1778       // Low registers which are not currently pushed, but could be (r4-r7).
1779       SmallVector<unsigned, 4> AvailableRegs;
1780
1781       // Unused argument registers (r0-r3) can be clobbered in the prologue for
1782       // free.
1783       int EntryRegDeficit = 0;
1784       for (unsigned Reg : {ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3}) {
1785         if (!MF.getRegInfo().isLiveIn(Reg)) {
1786           --EntryRegDeficit;
1787           DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg, TRI)
1788                        << " is unused argument register, EntryRegDeficit = "
1789                        << EntryRegDeficit << "\n");
1790         }
1791       }
1792
1793       // Unused return registers can be clobbered in the epilogue for free.
1794       int ExitRegDeficit = AFI->getReturnRegsCount() - 4;
1795       DEBUG(dbgs() << AFI->getReturnRegsCount()
1796                    << " return regs used, ExitRegDeficit = " << ExitRegDeficit
1797                    << "\n");
1798
1799       int RegDeficit = std::max(EntryRegDeficit, ExitRegDeficit);
1800       DEBUG(dbgs() << "RegDeficit = " << RegDeficit << "\n");
1801
1802       // r4-r6 can be used in the prologue if they are pushed by the first push
1803       // instruction.
1804       for (unsigned Reg : {ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6}) {
1805         if (SavedRegs.test(Reg)) {
1806           --RegDeficit;
1807           DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg, TRI)
1808                        << " is saved low register, RegDeficit = " << RegDeficit
1809                        << "\n");
1810         } else {
1811           AvailableRegs.push_back(Reg);
1812           DEBUG(dbgs()
1813                 << PrintReg(Reg, TRI)
1814                 << " is non-saved low register, adding to AvailableRegs\n");
1815         }
1816       }
1817
1818       // r7 can be used if it is not being used as the frame pointer.
1819       if (!HasFP) {
1820         if (SavedRegs.test(ARM::R7)) {
1821           --RegDeficit;
1822           DEBUG(dbgs() << "%R7 is saved low register, RegDeficit = "
1823                        << RegDeficit << "\n");
1824         } else {
1825           AvailableRegs.push_back(ARM::R7);
1826           DEBUG(dbgs()
1827                 << "%R7 is non-saved low register, adding to AvailableRegs\n");
1828         }
1829       }
1830
1831       // Each of r8-r11 needs to be copied to a low register, then pushed.
1832       for (unsigned Reg : {ARM::R8, ARM::R9, ARM::R10, ARM::R11}) {
1833         if (SavedRegs.test(Reg)) {
1834           ++RegDeficit;
1835           DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg, TRI)
1836                        << " is saved high register, RegDeficit = " << RegDeficit
1837                        << "\n");
1838         }
1839       }
1840
1841       // LR can only be used by PUSH, not POP, and can't be used at all if the
1842       // llvm.returnaddress intrinsic is used. This is only worth doing if we
1843       // are more limited at function entry than exit.
1844       if ((EntryRegDeficit > ExitRegDeficit) &&
1845           !(MF.getRegInfo().isLiveIn(ARM::LR) &&
1846             MF.getFrameInfo().isReturnAddressTaken())) {
1847         if (SavedRegs.test(ARM::LR)) {
1848           --RegDeficit;
1849           DEBUG(dbgs() << "%LR is saved register, RegDeficit = " << RegDeficit
1850                        << "\n");
1851         } else {
1852           AvailableRegs.push_back(ARM::LR);
1853           DEBUG(dbgs() << "%LR is not saved, adding to AvailableRegs\n");
1854         }
1855       }
1856
1857       // If there are more high registers that need pushing than low registers
1858       // available, push some more low registers so that we can use fewer push
1859       // instructions. This might not reduce RegDeficit all the way to zero,
1860       // because we can only guarantee that r4-r6 are available, but r8-r11 may
1861       // need saving.
1862       DEBUG(dbgs() << "Final RegDeficit = " << RegDeficit << "\n");
1863       for (; RegDeficit > 0 && !AvailableRegs.empty(); --RegDeficit) {
1864         unsigned Reg = AvailableRegs.pop_back_val();
1865         DEBUG(dbgs() << "Spilling " << PrintReg(Reg, TRI)
1866                      << " to make up reg deficit\n");
1867         SavedRegs.set(Reg);
1868         NumGPRSpills++;
1869         CS1Spilled = true;
1870         ExtraCSSpill = true;
1871         UnspilledCS1GPRs.erase(llvm::find(UnspilledCS1GPRs, Reg));
1872         if (Reg == ARM::LR)
1873           LRSpilled = true;
1874       }
1875       DEBUG(dbgs() << "After adding spills, RegDeficit = " << RegDeficit << "\n");
1876     }
1877
1878     // If LR is not spilled, but at least one of R4, R5, R6, and R7 is spilled.
1879     // Spill LR as well so we can fold BX_RET to the registers restore (LDM).
1880     if (!LRSpilled && CS1Spilled) {
1881       SavedRegs.set(ARM::LR);
1882       NumGPRSpills++;
1883       SmallVectorImpl<unsigned>::iterator LRPos;
1884       LRPos = llvm::find(UnspilledCS1GPRs, (unsigned)ARM::LR);
1885       if (LRPos != UnspilledCS1GPRs.end())
1886         UnspilledCS1GPRs.erase(LRPos);
1887
1888       ForceLRSpill = false;
1889       ExtraCSSpill = true;
1890     }
1891
1892     // If stack and double are 8-byte aligned and we are spilling an odd number
1893     // of GPRs, spill one extra callee save GPR so we won't have to pad between
1894     // the integer and double callee save areas.
1895     DEBUG(dbgs() << "NumGPRSpills = " << NumGPRSpills << "\n");
1896     unsigned TargetAlign = getStackAlignment();
1897     if (TargetAlign >= 8 && (NumGPRSpills & 1)) {
1898       if (CS1Spilled && !UnspilledCS1GPRs.empty()) {
1899         for (unsigned i = 0, e = UnspilledCS1GPRs.size(); i != e; ++i) {
1900           unsigned Reg = UnspilledCS1GPRs[i];
1901           // Don't spill high register if the function is thumb.  In the case of
1902           // Windows on ARM, accept R11 (frame pointer)
1903           if (!AFI->isThumbFunction() ||
1904               (STI.isTargetWindows() && Reg == ARM::R11) ||
1905               isARMLowRegister(Reg) || Reg == ARM::LR) {
1906             SavedRegs.set(Reg);
1907             DEBUG(dbgs() << "Spilling " << PrintReg(Reg, TRI)
1908                          << " to make up alignment\n");
1909             if (!MRI.isReserved(Reg))
1910               ExtraCSSpill = true;
1911             break;
1912           }
1913         }
1914       } else if (!UnspilledCS2GPRs.empty() && !AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1915         unsigned Reg = UnspilledCS2GPRs.front();
1916         SavedRegs.set(Reg);
1917         DEBUG(dbgs() << "Spilling " << PrintReg(Reg, TRI)
1918                      << " to make up alignment\n");
1919         if (!MRI.isReserved(Reg))
1920           ExtraCSSpill = true;
1921       }
1922     }
1923
1924     // Estimate if we might need to scavenge a register at some point in order
1925     // to materialize a stack offset. If so, either spill one additional
1926     // callee-saved register or reserve a special spill slot to facilitate
1927     // register scavenging. Thumb1 needs a spill slot for stack pointer
1928     // adjustments also, even when the frame itself is small.
1929     if (BigFrameOffsets && !ExtraCSSpill) {
1930       // If any non-reserved CS register isn't spilled, just spill one or two
1931       // extra. That should take care of it!
1932       unsigned NumExtras = TargetAlign / 4;
1933       SmallVector<unsigned, 2> Extras;
1934       while (NumExtras && !UnspilledCS1GPRs.empty()) {
1935         unsigned Reg = UnspilledCS1GPRs.back();
1936         UnspilledCS1GPRs.pop_back();
1937         if (!MRI.isReserved(Reg) &&
1938             (!AFI->isThumb1OnlyFunction() || isARMLowRegister(Reg) ||
1939              Reg == ARM::LR)) {
1940           Extras.push_back(Reg);
1941           NumExtras--;
1942         }
1943       }
1944       // For non-Thumb1 functions, also check for hi-reg CS registers
1945       if (!AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1946         while (NumExtras && !UnspilledCS2GPRs.empty()) {
1947           unsigned Reg = UnspilledCS2GPRs.back();
1948           UnspilledCS2GPRs.pop_back();
1949           if (!MRI.isReserved(Reg)) {
1950             Extras.push_back(Reg);
1951             NumExtras--;
1952           }
1953         }
1954       }
1955       if (Extras.size() && NumExtras == 0) {
1956         for (unsigned i = 0, e = Extras.size(); i != e; ++i) {
1957           SavedRegs.set(Extras[i]);
1958         }
1959       } else if (!AFI->isThumb1OnlyFunction()) {
1960         // note: Thumb1 functions spill to R12, not the stack.  Reserve a slot
1961         // closest to SP or frame pointer.
1962         assert(RS && "Register scavenging not provided");
1963         const TargetRegisterClass *RC = &ARM::GPRRegClass;
1964         RS->addScavengingFrameIndex(MFI.CreateStackObject(RC->getSize(),
1965                                                           RC->getAlignment(),
1966                                                           false));
1967       }
1968     }
1969   }
1970
1971   if (ForceLRSpill) {
1972     SavedRegs.set(ARM::LR);
1973     AFI->setLRIsSpilledForFarJump(true);
1974   }
1975 }
1976
1977 MachineBasicBlock::iterator ARMFrameLowering::eliminateCallFramePseudoInstr(
1978     MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
1979     MachineBasicBlock::iterator I) const {
1980   const ARMBaseInstrInfo &TII =
1981       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
1982   if (!hasReservedCallFrame(MF)) {
1983     // If we have alloca, convert as follows:
1984     // ADJCALLSTACKDOWN -> sub, sp, sp, amount
1985     // ADJCALLSTACKUP   -> add, sp, sp, amount
1986     MachineInstr &Old = *I;
1987     DebugLoc dl = Old.getDebugLoc();
1988     unsigned Amount = TII.getFrameSize(Old);
1989     if (Amount != 0) {
1990       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
1991       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
1992       // alignment boundary.
1993       Amount = alignSPAdjust(Amount);
1994
1995       ARMFunctionInfo *AFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
1996       assert(!AFI->isThumb1OnlyFunction() &&
1997              "This eliminateCallFramePseudoInstr does not support Thumb1!");
1998       bool isARM = !AFI->isThumbFunction();
1999
2000       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
2001       unsigned Opc = Old.getOpcode();
2002       int PIdx = Old.findFirstPredOperandIdx();
2003       ARMCC::CondCodes Pred =
2004           (PIdx == -1) ? ARMCC::AL
2005                        : (ARMCC::CondCodes)Old.getOperand(PIdx).getImm();
2006       unsigned PredReg = TII.getFramePred(Old);
2007       if (Opc == ARM::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == ARM::tADJCALLSTACKDOWN) {
2008         emitSPUpdate(isARM, MBB, I, dl, TII, -Amount, MachineInstr::NoFlags,
2009                      Pred, PredReg);
2010       } else {
2011         assert(Opc == ARM::ADJCALLSTACKUP || Opc == ARM::tADJCALLSTACKUP);
2012         emitSPUpdate(isARM, MBB, I, dl, TII, Amount, MachineInstr::NoFlags,
2013                      Pred, PredReg);
2014       }
2015     }
2016   }
2017   return MBB.erase(I);
2018 }
2019
2020 /// Get the minimum constant for ARM that is greater than or equal to the
2021 /// argument. In ARM, constants can have any value that can be produced by
2022 /// rotating an 8-bit value to the right by an even number of bits within a
2023 /// 32-bit word.
2024 static uint32_t alignToARMConstant(uint32_t Value) {
2025   unsigned Shifted = 0;
2026
2027   if (Value == 0)
2028       return 0;
2029
2030   while (!(Value & 0xC0000000)) {
2031       Value = Value << 2;
2032       Shifted += 2;
2033   }
2034
2035   bool Carry = (Value & 0x00FFFFFF);
2036   Value = ((Value & 0xFF000000) >> 24) + Carry;
2037
2038   if (Value & 0x0000100)
2039       Value = Value & 0x000001FC;
2040
2041   if (Shifted > 24)
2042       Value = Value >> (Shifted - 24);
2043   else
2044       Value = Value << (24 - Shifted);
2045
2046   return Value;
2047 }
2048
2049 // The stack limit in the TCB is set to this many bytes above the actual
2050 // stack limit.
2051 static const uint64_t kSplitStackAvailable = 256;
2052
2053 // Adjust the function prologue to enable split stacks. This currently only
2054 // supports android and linux.
2055 //
2056 // The ABI of the segmented stack prologue is a little arbitrarily chosen, but
2057 // must be well defined in order to allow for consistent implementations of the
2058 // __morestack helper function. The ABI is also not a normal ABI in that it
2059 // doesn't follow the normal calling conventions because this allows the
2060 // prologue of each function to be optimized further.
2061 //
2062 // Currently, the ABI looks like (when calling __morestack)
2063 //
2064 //  * r4 holds the minimum stack size requested for this function call
2065 //  * r5 holds the stack size of the arguments to the function
2066 //  * the beginning of the function is 3 instructions after the call to
2067 //    __morestack
2068 //
2069 // Implementations of __morestack should use r4 to allocate a new stack, r5 to
2070 // place the arguments on to the new stack, and the 3-instruction knowledge to
2071 // jump directly to the body of the function when working on the new stack.
2072 //
2073 // An old (and possibly no longer compatible) implementation of __morestack for
2074 // ARM can be found at [1].
2075 //
2076 // [1] - https://github.com/mozilla/rust/blob/86efd9/src/rt/arch/arm/morestack.S
2077 void ARMFrameLowering::adjustForSegmentedStacks(
2078     MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &PrologueMBB) const {
2079   unsigned Opcode;
2080   unsigned CFIIndex;
2081   const ARMSubtarget *ST = &MF.getSubtarget<ARMSubtarget>();
2082   bool Thumb = ST->isThumb();
2083
2084   // Sadly, this currently doesn't support varargs, platforms other than
2085   // android/linux. Note that thumb1/thumb2 are support for android/linux.
2086   if (MF.getFunction()->isVarArg())
2087     report_fatal_error("Segmented stacks do not support vararg functions.");
2088   if (!ST->isTargetAndroid() && !ST->isTargetLinux())
2089     report_fatal_error("Segmented stacks not supported on this platform.");
2090
2091   MachineFrameInfo &MFI = MF.getFrameInfo();
2092   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
2093   MCContext &Context = MMI.getContext();
2094   const MCRegisterInfo *MRI = Context.getRegisterInfo();
2095   const ARMBaseInstrInfo &TII =
2096       *static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
2097   ARMFunctionInfo *ARMFI = MF.getInfo<ARMFunctionInfo>();
2098   DebugLoc DL;
2099
2100   uint64_t StackSize = MFI.getStackSize();
2101
2102   // Do not generate a prologue for functions with a stack of size zero
2103   if (StackSize == 0)
2104     return;
2105
2106   // Use R4 and R5 as scratch registers.
2107   // We save R4 and R5 before use and restore them before leaving the function.
2108   unsigned ScratchReg0 = ARM::R4;
2109   unsigned ScratchReg1 = ARM::R5;
2110   uint64_t AlignedStackSize;
2111
2112   MachineBasicBlock *PrevStackMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
2113   MachineBasicBlock *PostStackMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
2114   MachineBasicBlock *AllocMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
2115   MachineBasicBlock *GetMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
2116   MachineBasicBlock *McrMBB = MF.CreateMachineBasicBlock();
2117
2118   // Grab everything that reaches PrologueMBB to update there liveness as well.
2119   SmallPtrSet<MachineBasicBlock *, 8> BeforePrologueRegion;
2120   SmallVector<MachineBasicBlock *, 2> WalkList;
2121   WalkList.push_back(&PrologueMBB);
2122
2123   do {
2124     MachineBasicBlock *CurMBB = WalkList.pop_back_val();
2125     for (MachineBasicBlock *PredBB : CurMBB->predecessors()) {
2126       if (BeforePrologueRegion.insert(PredBB).second)
2127         WalkList.push_back(PredBB);
2128     }
2129   } while (!WalkList.empty());
2130
2131   // The order in that list is important.
2132   // The blocks will all be inserted before PrologueMBB using that order.
2133   // Therefore the block that should appear first in the CFG should appear
2134   // first in the list.
2135   MachineBasicBlock *AddedBlocks[] = {PrevStackMBB, McrMBB, GetMBB, AllocMBB,
2136                                       PostStackMBB};
2137
2138   for (MachineBasicBlock *B : AddedBlocks)
2139     BeforePrologueRegion.insert(B);
2140
2141   for (const auto &LI : PrologueMBB.liveins()) {
2142     for (MachineBasicBlock *PredBB : BeforePrologueRegion)
2143       PredBB->addLiveIn(LI);
2144   }
2145
2146   // Remove the newly added blocks from the list, since we know
2147   // we do not have to do the following updates for them.
2148   for (MachineBasicBlock *B : AddedBlocks) {
2149     BeforePrologueRegion.erase(B);
2150     MF.insert(PrologueMBB.getIterator(), B);
2151   }
2152
2153   for (MachineBasicBlock *MBB : BeforePrologueRegion) {
2154     // Make sure the LiveIns are still sorted and unique.
2155     MBB->sortUniqueLiveIns();
2156     // Replace the edges to PrologueMBB by edges to the sequences
2157     // we are about to add.
2158     MBB->ReplaceUsesOfBlockWith(&PrologueMBB, AddedBlocks[0]);
2159   }
2160
2161   // The required stack size that is aligned to ARM constant criterion.
2162   AlignedStackSize = alignToARMConstant(StackSize);
2163
2164   // When the frame size is less than 256 we just compare the stack
2165   // boundary directly to the value of the stack pointer, per gcc.
2166   bool CompareStackPointer = AlignedStackSize < kSplitStackAvailable;
2167
2168   // We will use two of the callee save registers as scratch registers so we
2169   // need to save those registers onto the stack.
2170   // We will use SR0 to hold stack limit and SR1 to hold the stack size
2171   // requested and arguments for __morestack().
2172   // SR0: Scratch Register #0
2173   // SR1: Scratch Register #1
2174   // push {SR0, SR1}
2175   if (Thumb) {
2176     BuildMI(PrevStackMBB, DL, TII.get(ARM::tPUSH))
2177         .add(predOps(ARMCC::AL))
2178         .addReg(ScratchReg0)
2179         .addReg(ScratchReg1);
2180   } else {
2181     BuildMI(PrevStackMBB, DL, TII.get(ARM::STMDB_UPD))
2182         .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2183         .addReg(ARM::SP)
2184         .add(predOps(ARMCC::AL))
2185         .addReg(ScratchReg0)
2186         .addReg(ScratchReg1);
2187   }
2188
2189   // Emit the relevant DWARF information about the change in stack pointer as
2190   // well as where to find both r4 and r5 (the callee-save registers)
2191   CFIIndex =
2192       MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, -8));
2193   BuildMI(PrevStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2194       .addCFIIndex(CFIIndex);
2195   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
2196       nullptr, MRI->getDwarfRegNum(ScratchReg1, true), -4));
2197   BuildMI(PrevStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2198       .addCFIIndex(CFIIndex);
2199   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
2200       nullptr, MRI->getDwarfRegNum(ScratchReg0, true), -8));
2201   BuildMI(PrevStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2202       .addCFIIndex(CFIIndex);
2203
2204   // mov SR1, sp
2205   if (Thumb) {
2206     BuildMI(McrMBB, DL, TII.get(ARM::tMOVr), ScratchReg1)
2207         .addReg(ARM::SP)
2208         .add(predOps(ARMCC::AL));
2209   } else if (CompareStackPointer) {
2210     BuildMI(McrMBB, DL, TII.get(ARM::MOVr), ScratchReg1)
2211         .addReg(ARM::SP)
2212         .add(predOps(ARMCC::AL))
2213         .add(condCodeOp());
2214   }
2215
2216   // sub SR1, sp, #StackSize
2217   if (!CompareStackPointer && Thumb) {
2218     BuildMI(McrMBB, DL, TII.get(ARM::tSUBi8), ScratchReg1)
2219         .add(condCodeOp())
2220         .addReg(ScratchReg1)
2221         .addImm(AlignedStackSize)
2222         .add(predOps(ARMCC::AL));
2223   } else if (!CompareStackPointer) {
2224     BuildMI(McrMBB, DL, TII.get(ARM::SUBri), ScratchReg1)
2225         .addReg(ARM::SP)
2226         .addImm(AlignedStackSize)
2227         .add(predOps(ARMCC::AL))
2228         .add(condCodeOp());
2229   }
2230
2231   if (Thumb && ST->isThumb1Only()) {
2232     unsigned PCLabelId = ARMFI->createPICLabelUId();
2233     ARMConstantPoolValue *NewCPV = ARMConstantPoolSymbol::Create(
2234         MF.getFunction()->getContext(), "__STACK_LIMIT", PCLabelId, 0);
2235     MachineConstantPool *MCP = MF.getConstantPool();
2236     unsigned CPI = MCP->getConstantPoolIndex(NewCPV, 4);
2237
2238     // ldr SR0, [pc, offset(STACK_LIMIT)]
2239     BuildMI(GetMBB, DL, TII.get(ARM::tLDRpci), ScratchReg0)
2240         .addConstantPoolIndex(CPI)
2241         .add(predOps(ARMCC::AL));
2242
2243     // ldr SR0, [SR0]
2244     BuildMI(GetMBB, DL, TII.get(ARM::tLDRi), ScratchReg0)
2245         .addReg(ScratchReg0)
2246         .addImm(0)
2247         .add(predOps(ARMCC::AL));
2248   } else {
2249     // Get TLS base address from the coprocessor
2250     // mrc p15, #0, SR0, c13, c0, #3
2251     BuildMI(McrMBB, DL, TII.get(ARM::MRC), ScratchReg0)
2252         .addImm(15)
2253         .addImm(0)
2254         .addImm(13)
2255         .addImm(0)
2256         .addImm(3)
2257         .add(predOps(ARMCC::AL));
2258
2259     // Use the last tls slot on android and a private field of the TCP on linux.
2260     assert(ST->isTargetAndroid() || ST->isTargetLinux());
2261     unsigned TlsOffset = ST->isTargetAndroid() ? 63 : 1;
2262
2263     // Get the stack limit from the right offset
2264     // ldr SR0, [sr0, #4 * TlsOffset]
2265     BuildMI(GetMBB, DL, TII.get(ARM::LDRi12), ScratchReg0)
2266         .addReg(ScratchReg0)
2267         .addImm(4 * TlsOffset)
2268         .add(predOps(ARMCC::AL));
2269   }
2270
2271   // Compare stack limit with stack size requested.
2272   // cmp SR0, SR1
2273   Opcode = Thumb ? ARM::tCMPr : ARM::CMPrr;
2274   BuildMI(GetMBB, DL, TII.get(Opcode))
2275       .addReg(ScratchReg0)
2276       .addReg(ScratchReg1)
2277       .add(predOps(ARMCC::AL));
2278
2279   // This jump is taken if StackLimit < SP - stack required.
2280   Opcode = Thumb ? ARM::tBcc : ARM::Bcc;
2281   BuildMI(GetMBB, DL, TII.get(Opcode)).addMBB(PostStackMBB)
2282        .addImm(ARMCC::LO)
2283        .addReg(ARM::CPSR);
2284
2285
2286   // Calling __morestack(StackSize, Size of stack arguments).
2287   // __morestack knows that the stack size requested is in SR0(r4)
2288   // and amount size of stack arguments is in SR1(r5).
2289
2290   // Pass first argument for the __morestack by Scratch Register #0.
2291   //   The amount size of stack required
2292   if (Thumb) {
2293     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tMOVi8), ScratchReg0)
2294         .add(condCodeOp())
2295         .addImm(AlignedStackSize)
2296         .add(predOps(ARMCC::AL));
2297   } else {
2298     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::MOVi), ScratchReg0)
2299         .addImm(AlignedStackSize)
2300         .add(predOps(ARMCC::AL))
2301         .add(condCodeOp());
2302   }
2303   // Pass second argument for the __morestack by Scratch Register #1.
2304   //   The amount size of stack consumed to save function arguments.
2305   if (Thumb) {
2306     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tMOVi8), ScratchReg1)
2307         .add(condCodeOp())
2308         .addImm(alignToARMConstant(ARMFI->getArgumentStackSize()))
2309         .add(predOps(ARMCC::AL));
2310   } else {
2311     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::MOVi), ScratchReg1)
2312         .addImm(alignToARMConstant(ARMFI->getArgumentStackSize()))
2313         .add(predOps(ARMCC::AL))
2314         .add(condCodeOp());
2315   }
2316
2317   // push {lr} - Save return address of this function.
2318   if (Thumb) {
2319     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tPUSH))
2320         .add(predOps(ARMCC::AL))
2321         .addReg(ARM::LR);
2322   } else {
2323     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::STMDB_UPD))
2324         .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2325         .addReg(ARM::SP)
2326         .add(predOps(ARMCC::AL))
2327         .addReg(ARM::LR);
2328   }
2329
2330   // Emit the DWARF info about the change in stack as well as where to find the
2331   // previous link register
2332   CFIIndex =
2333       MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, -12));
2334   BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2335       .addCFIIndex(CFIIndex);
2336   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
2337         nullptr, MRI->getDwarfRegNum(ARM::LR, true), -12));
2338   BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2339       .addCFIIndex(CFIIndex);
2340
2341   // Call __morestack().
2342   if (Thumb) {
2343     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tBL))
2344         .add(predOps(ARMCC::AL))
2345         .addExternalSymbol("__morestack");
2346   } else {
2347     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::BL))
2348         .addExternalSymbol("__morestack");
2349   }
2350
2351   // pop {lr} - Restore return address of this original function.
2352   if (Thumb) {
2353     if (ST->isThumb1Only()) {
2354       BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tPOP))
2355           .add(predOps(ARMCC::AL))
2356           .addReg(ScratchReg0);
2357       BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tMOVr), ARM::LR)
2358           .addReg(ScratchReg0)
2359           .add(predOps(ARMCC::AL));
2360     } else {
2361       BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::t2LDR_POST))
2362           .addReg(ARM::LR, RegState::Define)
2363           .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2364           .addReg(ARM::SP)
2365           .addImm(4)
2366           .add(predOps(ARMCC::AL));
2367     }
2368   } else {
2369     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::LDMIA_UPD))
2370         .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2371         .addReg(ARM::SP)
2372         .add(predOps(ARMCC::AL))
2373         .addReg(ARM::LR);
2374   }
2375
2376   // Restore SR0 and SR1 in case of __morestack() was called.
2377   // __morestack() will skip PostStackMBB block so we need to restore
2378   // scratch registers from here.
2379   // pop {SR0, SR1}
2380   if (Thumb) {
2381     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::tPOP))
2382         .add(predOps(ARMCC::AL))
2383         .addReg(ScratchReg0)
2384         .addReg(ScratchReg1);
2385   } else {
2386     BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(ARM::LDMIA_UPD))
2387         .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2388         .addReg(ARM::SP)
2389         .add(predOps(ARMCC::AL))
2390         .addReg(ScratchReg0)
2391         .addReg(ScratchReg1);
2392   }
2393
2394   // Update the CFA offset now that we've popped
2395   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, 0));
2396   BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2397       .addCFIIndex(CFIIndex);
2398
2399   // bx lr - Return from this function.
2400   Opcode = Thumb ? ARM::tBX_RET : ARM::BX_RET;
2401   BuildMI(AllocMBB, DL, TII.get(Opcode)).add(predOps(ARMCC::AL));
2402
2403   // Restore SR0 and SR1 in case of __morestack() was not called.
2404   // pop {SR0, SR1}
2405   if (Thumb) {
2406     BuildMI(PostStackMBB, DL, TII.get(ARM::tPOP))
2407         .add(predOps(ARMCC::AL))
2408         .addReg(ScratchReg0)
2409         .addReg(ScratchReg1);
2410   } else {
2411     BuildMI(PostStackMBB, DL, TII.get(ARM::LDMIA_UPD))
2412         .addReg(ARM::SP, RegState::Define)
2413         .addReg(ARM::SP)
2414         .add(predOps(ARMCC::AL))
2415         .addReg(ScratchReg0)
2416         .addReg(ScratchReg1);
2417   }
2418
2419   // Update the CFA offset now that we've popped
2420   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfaOffset(nullptr, 0));
2421   BuildMI(PostStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2422       .addCFIIndex(CFIIndex);
2423
2424   // Tell debuggers that r4 and r5 are now the same as they were in the
2425   // previous function, that they're the "Same Value".
2426   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createSameValue(
2427       nullptr, MRI->getDwarfRegNum(ScratchReg0, true)));
2428   BuildMI(PostStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2429       .addCFIIndex(CFIIndex);
2430   CFIIndex = MF.addFrameInst(MCCFIInstruction::createSameValue(
2431       nullptr, MRI->getDwarfRegNum(ScratchReg1, true)));
2432   BuildMI(PostStackMBB, DL, TII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
2433       .addCFIIndex(CFIIndex);
2434
2435   // Organizing MBB lists
2436   PostStackMBB->addSuccessor(&PrologueMBB);
2437
2438   AllocMBB->addSuccessor(PostStackMBB);
2439
2440   GetMBB->addSuccessor(PostStackMBB);
2441   GetMBB->addSuccessor(AllocMBB);
2442
2443   McrMBB->addSuccessor(GetMBB);
2444
2445   PrevStackMBB->addSuccessor(McrMBB);
2446
2447 #ifdef EXPENSIVE_CHECKS
2448   MF.verify();
2449 #endif
2450 }