]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Target/Hexagon/RDFGraph.h
Merge llvm, clang, lld and lldb trunk r300890, and update build glue.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Target / Hexagon / RDFGraph.h
1 //===--- RDFGraph.h ---------------------------------------------*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Target-independent, SSA-based data flow graph for register data flow (RDF)
11 // for a non-SSA program representation (e.g. post-RA machine code).
12 //
13 //
14 // *** Introduction
15 //
16 // The RDF graph is a collection of nodes, each of which denotes some element
17 // of the program. There are two main types of such elements: code and refe-
18 // rences. Conceptually, "code" is something that represents the structure
19 // of the program, e.g. basic block or a statement, while "reference" is an
20 // instance of accessing a register, e.g. a definition or a use. Nodes are
21 // connected with each other based on the structure of the program (such as
22 // blocks, instructions, etc.), and based on the data flow (e.g. reaching
23 // definitions, reached uses, etc.). The single-reaching-definition principle
24 // of SSA is generally observed, although, due to the non-SSA representation
25 // of the program, there are some differences between the graph and a "pure"
26 // SSA representation.
27 //
28 //
29 // *** Implementation remarks
30 //
31 // Since the graph can contain a large number of nodes, memory consumption
32 // was one of the major design considerations. As a result, there is a single
33 // base class NodeBase which defines all members used by all possible derived
34 // classes. The members are arranged in a union, and a derived class cannot
35 // add any data members of its own. Each derived class only defines the
36 // functional interface, i.e. member functions. NodeBase must be a POD,
37 // which implies that all of its members must also be PODs.
38 // Since nodes need to be connected with other nodes, pointers have been
39 // replaced with 32-bit identifiers: each node has an id of type NodeId.
40 // There are mapping functions in the graph that translate between actual
41 // memory addresses and the corresponding identifiers.
42 // A node id of 0 is equivalent to nullptr.
43 //
44 //
45 // *** Structure of the graph
46 //
47 // A code node is always a collection of other nodes. For example, a code
48 // node corresponding to a basic block will contain code nodes corresponding
49 // to instructions. In turn, a code node corresponding to an instruction will
50 // contain a list of reference nodes that correspond to the definitions and
51 // uses of registers in that instruction. The members are arranged into a
52 // circular list, which is yet another consequence of the effort to save
53 // memory: for each member node it should be possible to obtain its owner,
54 // and it should be possible to access all other members. There are other
55 // ways to accomplish that, but the circular list seemed the most natural.
56 //
57 // +- CodeNode -+
58 // |            | <---------------------------------------------------+
59 // +-+--------+-+                                                     |
60 //   |FirstM  |LastM                                                  |
61 //   |        +-------------------------------------+                 |
62 //   |                                              |                 |
63 //   V                                              V                 |
64 //  +----------+ Next +----------+ Next       Next +----------+ Next  |
65 //  |          |----->|          |-----> ... ----->|          |----->-+
66 //  +- Member -+      +- Member -+                 +- Member -+
67 //
68 // The order of members is such that related reference nodes (see below)
69 // should be contiguous on the member list.
70 //
71 // A reference node is a node that encapsulates an access to a register,
72 // in other words, data flowing into or out of a register. There are two
73 // major kinds of reference nodes: defs and uses. A def node will contain
74 // the id of the first reached use, and the id of the first reached def.
75 // Each def and use will contain the id of the reaching def, and also the
76 // id of the next reached def (for def nodes) or use (for use nodes).
77 // The "next node sharing the same reaching def" is denoted as "sibling".
78 // In summary:
79 // - Def node contains: reaching def, sibling, first reached def, and first
80 // reached use.
81 // - Use node contains: reaching def and sibling.
82 //
83 // +-- DefNode --+
84 // | R2 = ...    | <---+--------------------+
85 // ++---------+--+     |                    |
86 //  |Reached  |Reached |                    |
87 //  |Def      |Use     |                    |
88 //  |         |        |Reaching            |Reaching
89 //  |         V        |Def                 |Def
90 //  |      +-- UseNode --+ Sib  +-- UseNode --+ Sib       Sib
91 //  |      | ... = R2    |----->| ... = R2    |----> ... ----> 0
92 //  |      +-------------+      +-------------+
93 //  V
94 // +-- DefNode --+ Sib
95 // | R2 = ...    |----> ...
96 // ++---------+--+
97 //  |         |
98 //  |         |
99 // ...       ...
100 //
101 // To get a full picture, the circular lists connecting blocks within a
102 // function, instructions within a block, etc. should be superimposed with
103 // the def-def, def-use links shown above.
104 // To illustrate this, consider a small example in a pseudo-assembly:
105 // foo:
106 //   add r2, r0, r1   ; r2 = r0+r1
107 //   addi r0, r2, 1   ; r0 = r2+1
108 //   ret r0           ; return value in r0
109 //
110 // The graph (in a format used by the debugging functions) would look like:
111 //
112 //   DFG dump:[
113 //   f1: Function foo
114 //   b2: === BB#0 === preds(0), succs(0):
115 //   p3: phi [d4<r0>(,d12,u9):]
116 //   p5: phi [d6<r1>(,,u10):]
117 //   s7: add [d8<r2>(,,u13):, u9<r0>(d4):, u10<r1>(d6):]
118 //   s11: addi [d12<r0>(d4,,u15):, u13<r2>(d8):]
119 //   s14: ret [u15<r0>(d12):]
120 //   ]
121 //
122 // The f1, b2, p3, etc. are node ids. The letter is prepended to indicate the
123 // kind of the node (i.e. f - function, b - basic block, p - phi, s - state-
124 // ment, d - def, u - use).
125 // The format of a def node is:
126 //   dN<R>(rd,d,u):sib,
127 // where
128 //   N   - numeric node id,
129 //   R   - register being defined
130 //   rd  - reaching def,
131 //   d   - reached def,
132 //   u   - reached use,
133 //   sib - sibling.
134 // The format of a use node is:
135 //   uN<R>[!](rd):sib,
136 // where
137 //   N   - numeric node id,
138 //   R   - register being used,
139 //   rd  - reaching def,
140 //   sib - sibling.
141 // Possible annotations (usually preceding the node id):
142 //   +   - preserving def,
143 //   ~   - clobbering def,
144 //   "   - shadow ref (follows the node id),
145 //   !   - fixed register (appears after register name).
146 //
147 // The circular lists are not explicit in the dump.
148 //
149 //
150 // *** Node attributes
151 //
152 // NodeBase has a member "Attrs", which is the primary way of determining
153 // the node's characteristics. The fields in this member decide whether
154 // the node is a code node or a reference node (i.e. node's "type"), then
155 // within each type, the "kind" determines what specifically this node
156 // represents. The remaining bits, "flags", contain additional information
157 // that is even more detailed than the "kind".
158 // CodeNode's kinds are:
159 // - Phi:   Phi node, members are reference nodes.
160 // - Stmt:  Statement, members are reference nodes.
161 // - Block: Basic block, members are instruction nodes (i.e. Phi or Stmt).
162 // - Func:  The whole function. The members are basic block nodes.
163 // RefNode's kinds are:
164 // - Use.
165 // - Def.
166 //
167 // Meaning of flags:
168 // - Preserving: applies only to defs. A preserving def is one that can
169 //   preserve some of the original bits among those that are included in
170 //   the register associated with that def. For example, if R0 is a 32-bit
171 //   register, but a def can only change the lower 16 bits, then it will
172 //   be marked as preserving.
173 // - Shadow: a reference that has duplicates holding additional reaching
174 //   defs (see more below).
175 // - Clobbering: applied only to defs, indicates that the value generated
176 //   by this def is unspecified. A typical example would be volatile registers
177 //   after function calls.
178 // - Fixed: the register in this def/use cannot be replaced with any other
179 //   register. A typical case would be a parameter register to a call, or
180 //   the register with the return value from a function.
181 // - Undef: the register in this reference the register is assumed to have
182 //   no pre-existing value, even if it appears to be reached by some def.
183 //   This is typically used to prevent keeping registers artificially live
184 //   in cases when they are defined via predicated instructions. For example:
185 //     r0 = add-if-true cond, r10, r11                (1)
186 //     r0 = add-if-false cond, r12, r13, r0<imp-use>  (2)
187 //     ... = r0                                       (3)
188 //   Before (1), r0 is not intended to be live, and the use of r0 in (3) is
189 //   not meant to be reached by any def preceding (1). However, since the
190 //   defs in (1) and (2) are both preserving, these properties alone would
191 //   imply that the use in (3) may indeed be reached by some prior def.
192 //   Adding Undef flag to the def in (1) prevents that. The Undef flag
193 //   may be applied to both defs and uses.
194 // - Dead: applies only to defs. The value coming out of a "dead" def is
195 //   assumed to be unused, even if the def appears to be reaching other defs
196 //   or uses. The motivation for this flag comes from dead defs on function
197 //   calls: there is no way to determine if such a def is dead without
198 //   analyzing the target's ABI. Hence the graph should contain this info,
199 //   as it is unavailable otherwise. On the other hand, a def without any
200 //   uses on a typical instruction is not the intended target for this flag.
201 //
202 // *** Shadow references
203 //
204 // It may happen that a super-register can have two (or more) non-overlapping
205 // sub-registers. When both of these sub-registers are defined and followed
206 // by a use of the super-register, the use of the super-register will not
207 // have a unique reaching def: both defs of the sub-registers need to be
208 // accounted for. In such cases, a duplicate use of the super-register is
209 // added and it points to the extra reaching def. Both uses are marked with
210 // a flag "shadow". Example:
211 // Assume t0 is a super-register of r0 and r1, r0 and r1 do not overlap:
212 //   set r0, 1        ; r0 = 1
213 //   set r1, 1        ; r1 = 1
214 //   addi t1, t0, 1   ; t1 = t0+1
215 //
216 // The DFG:
217 //   s1: set [d2<r0>(,,u9):]
218 //   s3: set [d4<r1>(,,u10):]
219 //   s5: addi [d6<t1>(,,):, u7"<t0>(d2):, u8"<t0>(d4):]
220 //
221 // The statement s5 has two use nodes for t0: u7" and u9". The quotation
222 // mark " indicates that the node is a shadow.
223 //
224
225 #ifndef LLVM_LIB_TARGET_HEXAGON_RDFGRAPH_H
226 #define LLVM_LIB_TARGET_HEXAGON_RDFGRAPH_H
227
228 #include "RDFRegisters.h"
229 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
230 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
231 #include "llvm/MC/LaneBitmask.h"
232 #include "llvm/Support/Allocator.h"
233 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
234 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
235 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
236 #include <cassert>
237 #include <cstdint>
238 #include <cstring>
239 #include <functional>
240 #include <map>
241 #include <set>
242 #include <unordered_map>
243 #include <utility>
244 #include <vector>
245
246 // RDF uses uint32_t to refer to registers. This is to ensure that the type
247 // size remains specific. In other places, registers are often stored using
248 // unsigned.
249 static_assert(sizeof(uint32_t) == sizeof(unsigned), "Those should be equal");
250
251 namespace llvm {
252
253   class MachineBasicBlock;
254   class MachineFunction;
255   class MachineInstr;
256   class MachineOperand;
257   class MachineDominanceFrontier;
258   class MachineDominatorTree;
259   class TargetInstrInfo;
260
261 namespace rdf {
262
263   typedef uint32_t NodeId;
264
265   struct DataFlowGraph;
266
267   struct NodeAttrs {
268     enum : uint16_t {
269       None          = 0x0000,   // Nothing
270
271       // Types: 2 bits
272       TypeMask      = 0x0003,
273       Code          = 0x0001,   // 01, Container
274       Ref           = 0x0002,   // 10, Reference
275
276       // Kind: 3 bits
277       KindMask      = 0x0007 << 2,
278       Def           = 0x0001 << 2,  // 001
279       Use           = 0x0002 << 2,  // 010
280       Phi           = 0x0003 << 2,  // 011
281       Stmt          = 0x0004 << 2,  // 100
282       Block         = 0x0005 << 2,  // 101
283       Func          = 0x0006 << 2,  // 110
284
285       // Flags: 7 bits for now
286       FlagMask      = 0x007F << 5,
287       Shadow        = 0x0001 << 5,  // 0000001, Has extra reaching defs.
288       Clobbering    = 0x0002 << 5,  // 0000010, Produces unspecified values.
289       PhiRef        = 0x0004 << 5,  // 0000100, Member of PhiNode.
290       Preserving    = 0x0008 << 5,  // 0001000, Def can keep original bits.
291       Fixed         = 0x0010 << 5,  // 0010000, Fixed register.
292       Undef         = 0x0020 << 5,  // 0100000, Has no pre-existing value.
293       Dead          = 0x0040 << 5,  // 1000000, Does not define a value.
294     };
295
296     static uint16_t type(uint16_t T)  { return T & TypeMask; }
297     static uint16_t kind(uint16_t T)  { return T & KindMask; }
298     static uint16_t flags(uint16_t T) { return T & FlagMask; }
299
300     static uint16_t set_type(uint16_t A, uint16_t T) {
301       return (A & ~TypeMask) | T;
302     }
303
304     static uint16_t set_kind(uint16_t A, uint16_t K) {
305       return (A & ~KindMask) | K;
306     }
307
308     static uint16_t set_flags(uint16_t A, uint16_t F) {
309       return (A & ~FlagMask) | F;
310     }
311
312     // Test if A contains B.
313     static bool contains(uint16_t A, uint16_t B) {
314       if (type(A) != Code)
315         return false;
316       uint16_t KB = kind(B);
317       switch (kind(A)) {
318         case Func:
319           return KB == Block;
320         case Block:
321           return KB == Phi || KB == Stmt;
322         case Phi:
323         case Stmt:
324           return type(B) == Ref;
325       }
326       return false;
327     }
328   };
329
330   struct BuildOptions {
331     enum : unsigned {
332       None          = 0x00,
333       KeepDeadPhis  = 0x01,   // Do not remove dead phis during build.
334     };
335   };
336
337   template <typename T> struct NodeAddr {
338     NodeAddr() : Addr(nullptr) {}
339     NodeAddr(T A, NodeId I) : Addr(A), Id(I) {}
340
341     // Type cast (casting constructor). The reason for having this class
342     // instead of std::pair.
343     template <typename S> NodeAddr(const NodeAddr<S> &NA)
344       : Addr(static_cast<T>(NA.Addr)), Id(NA.Id) {}
345
346     bool operator== (const NodeAddr<T> &NA) const {
347       assert((Addr == NA.Addr) == (Id == NA.Id));
348       return Addr == NA.Addr;
349     }
350     bool operator!= (const NodeAddr<T> &NA) const {
351       return !operator==(NA);
352     }
353
354     T Addr;
355     NodeId Id = 0;
356   };
357
358   struct NodeBase;
359
360   // Fast memory allocation and translation between node id and node address.
361   // This is really the same idea as the one underlying the "bump pointer
362   // allocator", the difference being in the translation. A node id is
363   // composed of two components: the index of the block in which it was
364   // allocated, and the index within the block. With the default settings,
365   // where the number of nodes per block is 4096, the node id (minus 1) is:
366   //
367   // bit position:                11             0
368   // +----------------------------+--------------+
369   // | Index of the block         |Index in block|
370   // +----------------------------+--------------+
371   //
372   // The actual node id is the above plus 1, to avoid creating a node id of 0.
373   //
374   // This method significantly improved the build time, compared to using maps
375   // (std::unordered_map or DenseMap) to translate between pointers and ids.
376   struct NodeAllocator {
377     // Amount of storage for a single node.
378     enum { NodeMemSize = 32 };
379
380     NodeAllocator(uint32_t NPB = 4096)
381         : NodesPerBlock(NPB), BitsPerIndex(Log2_32(NPB)),
382           IndexMask((1 << BitsPerIndex)-1) {
383       assert(isPowerOf2_32(NPB));
384     }
385
386     NodeBase *ptr(NodeId N) const {
387       uint32_t N1 = N-1;
388       uint32_t BlockN = N1 >> BitsPerIndex;
389       uint32_t Offset = (N1 & IndexMask) * NodeMemSize;
390       return reinterpret_cast<NodeBase*>(Blocks[BlockN]+Offset);
391     }
392
393     NodeId id(const NodeBase *P) const;
394     NodeAddr<NodeBase*> New();
395     void clear();
396
397   private:
398     void startNewBlock();
399     bool needNewBlock();
400
401     uint32_t makeId(uint32_t Block, uint32_t Index) const {
402       // Add 1 to the id, to avoid the id of 0, which is treated as "null".
403       return ((Block << BitsPerIndex) | Index) + 1;
404     }
405
406     const uint32_t NodesPerBlock;
407     const uint32_t BitsPerIndex;
408     const uint32_t IndexMask;
409     char *ActiveEnd = nullptr;
410     std::vector<char*> Blocks;
411     typedef BumpPtrAllocatorImpl<MallocAllocator, 65536> AllocatorTy;
412     AllocatorTy MemPool;
413   };
414
415   typedef std::set<RegisterRef> RegisterSet;
416
417   struct TargetOperandInfo {
418     TargetOperandInfo(const TargetInstrInfo &tii) : TII(tii) {}
419     virtual ~TargetOperandInfo() = default;
420
421     virtual bool isPreserving(const MachineInstr &In, unsigned OpNum) const;
422     virtual bool isClobbering(const MachineInstr &In, unsigned OpNum) const;
423     virtual bool isFixedReg(const MachineInstr &In, unsigned OpNum) const;
424
425     const TargetInstrInfo &TII;
426   };
427
428   // Packed register reference. Only used for storage.
429   struct PackedRegisterRef {
430     RegisterId Reg;
431     uint32_t MaskId;
432   };
433
434   struct LaneMaskIndex : private IndexedSet<LaneBitmask> {
435     LaneMaskIndex() = default;
436
437     LaneBitmask getLaneMaskForIndex(uint32_t K) const {
438       return K == 0 ? LaneBitmask::getAll() : get(K);
439     }
440     uint32_t getIndexForLaneMask(LaneBitmask LM) {
441       assert(LM.any());
442       return LM.all() ? 0 : insert(LM);
443     }
444     uint32_t getIndexForLaneMask(LaneBitmask LM) const {
445       assert(LM.any());
446       return LM.all() ? 0 : find(LM);
447     }
448   };
449
450   struct NodeBase {
451   public:
452     // Make sure this is a POD.
453     NodeBase() = default;
454
455     uint16_t getType()  const { return NodeAttrs::type(Attrs); }
456     uint16_t getKind()  const { return NodeAttrs::kind(Attrs); }
457     uint16_t getFlags() const { return NodeAttrs::flags(Attrs); }
458     NodeId   getNext()  const { return Next; }
459
460     uint16_t getAttrs() const { return Attrs; }
461     void setAttrs(uint16_t A) { Attrs = A; }
462     void setFlags(uint16_t F) { setAttrs(NodeAttrs::set_flags(getAttrs(), F)); }
463
464     // Insert node NA after "this" in the circular chain.
465     void append(NodeAddr<NodeBase*> NA);
466     // Initialize all members to 0.
467     void init() { memset(this, 0, sizeof *this); }
468     void setNext(NodeId N) { Next = N; }
469
470   protected:
471     uint16_t Attrs;
472     uint16_t Reserved;
473     NodeId Next;                // Id of the next node in the circular chain.
474     // Definitions of nested types. Using anonymous nested structs would make
475     // this class definition clearer, but unnamed structs are not a part of
476     // the standard.
477     struct Def_struct  {
478       NodeId DD, DU;          // Ids of the first reached def and use.
479     };
480     struct PhiU_struct  {
481       NodeId PredB;           // Id of the predecessor block for a phi use.
482     };
483     struct Code_struct {
484       void *CP;               // Pointer to the actual code.
485       NodeId FirstM, LastM;   // Id of the first member and last.
486     };
487     struct Ref_struct {
488       NodeId RD, Sib;         // Ids of the reaching def and the sibling.
489       union {
490         Def_struct Def;
491         PhiU_struct PhiU;
492       };
493       union {
494         MachineOperand *Op;   // Non-phi refs point to a machine operand.
495         PackedRegisterRef PR; // Phi refs store register info directly.
496       };
497     };
498
499     // The actual payload.
500     union {
501       Ref_struct Ref;
502       Code_struct Code;
503     };
504   };
505   // The allocator allocates chunks of 32 bytes for each node. The fact that
506   // each node takes 32 bytes in memory is used for fast translation between
507   // the node id and the node address.
508   static_assert(sizeof(NodeBase) <= NodeAllocator::NodeMemSize,
509         "NodeBase must be at most NodeAllocator::NodeMemSize bytes");
510
511 //  typedef std::vector<NodeAddr<NodeBase*>> NodeList;
512   typedef SmallVector<NodeAddr<NodeBase*>,4> NodeList;
513   typedef std::set<NodeId> NodeSet;
514
515   struct RefNode : public NodeBase {
516     RefNode() = default;
517
518     RegisterRef getRegRef(const DataFlowGraph &G) const;
519
520     MachineOperand &getOp() {
521       assert(!(getFlags() & NodeAttrs::PhiRef));
522       return *Ref.Op;
523     }
524
525     void setRegRef(RegisterRef RR, DataFlowGraph &G);
526     void setRegRef(MachineOperand *Op, DataFlowGraph &G);
527
528     NodeId getReachingDef() const {
529       return Ref.RD;
530     }
531     void setReachingDef(NodeId RD) {
532       Ref.RD = RD;
533     }
534
535     NodeId getSibling() const {
536       return Ref.Sib;
537     }
538     void setSibling(NodeId Sib) {
539       Ref.Sib = Sib;
540     }
541
542     bool isUse() const {
543       assert(getType() == NodeAttrs::Ref);
544       return getKind() == NodeAttrs::Use;
545     }
546
547     bool isDef() const {
548       assert(getType() == NodeAttrs::Ref);
549       return getKind() == NodeAttrs::Def;
550     }
551
552     template <typename Predicate>
553     NodeAddr<RefNode*> getNextRef(RegisterRef RR, Predicate P, bool NextOnly,
554         const DataFlowGraph &G);
555     NodeAddr<NodeBase*> getOwner(const DataFlowGraph &G);
556   };
557
558   struct DefNode : public RefNode {
559     NodeId getReachedDef() const {
560       return Ref.Def.DD;
561     }
562     void setReachedDef(NodeId D) {
563       Ref.Def.DD = D;
564     }
565     NodeId getReachedUse() const {
566       return Ref.Def.DU;
567     }
568     void setReachedUse(NodeId U) {
569       Ref.Def.DU = U;
570     }
571
572     void linkToDef(NodeId Self, NodeAddr<DefNode*> DA);
573   };
574
575   struct UseNode : public RefNode {
576     void linkToDef(NodeId Self, NodeAddr<DefNode*> DA);
577   };
578
579   struct PhiUseNode : public UseNode {
580     NodeId getPredecessor() const {
581       assert(getFlags() & NodeAttrs::PhiRef);
582       return Ref.PhiU.PredB;
583     }
584     void setPredecessor(NodeId B) {
585       assert(getFlags() & NodeAttrs::PhiRef);
586       Ref.PhiU.PredB = B;
587     }
588   };
589
590   struct CodeNode : public NodeBase {
591     template <typename T> T getCode() const {
592       return static_cast<T>(Code.CP);
593     }
594     void setCode(void *C) {
595       Code.CP = C;
596     }
597
598     NodeAddr<NodeBase*> getFirstMember(const DataFlowGraph &G) const;
599     NodeAddr<NodeBase*> getLastMember(const DataFlowGraph &G) const;
600     void addMember(NodeAddr<NodeBase*> NA, const DataFlowGraph &G);
601     void addMemberAfter(NodeAddr<NodeBase*> MA, NodeAddr<NodeBase*> NA,
602         const DataFlowGraph &G);
603     void removeMember(NodeAddr<NodeBase*> NA, const DataFlowGraph &G);
604
605     NodeList members(const DataFlowGraph &G) const;
606     template <typename Predicate>
607     NodeList members_if(Predicate P, const DataFlowGraph &G) const;
608   };
609
610   struct InstrNode : public CodeNode {
611     NodeAddr<NodeBase*> getOwner(const DataFlowGraph &G);
612   };
613
614   struct PhiNode : public InstrNode {
615     MachineInstr *getCode() const {
616       return nullptr;
617     }
618   };
619
620   struct StmtNode : public InstrNode {
621     MachineInstr *getCode() const {
622       return CodeNode::getCode<MachineInstr*>();
623     }
624   };
625
626   struct BlockNode : public CodeNode {
627     MachineBasicBlock *getCode() const {
628       return CodeNode::getCode<MachineBasicBlock*>();
629     }
630
631     void addPhi(NodeAddr<PhiNode*> PA, const DataFlowGraph &G);
632   };
633
634   struct FuncNode : public CodeNode {
635     MachineFunction *getCode() const {
636       return CodeNode::getCode<MachineFunction*>();
637     }
638
639     NodeAddr<BlockNode*> findBlock(const MachineBasicBlock *BB,
640         const DataFlowGraph &G) const;
641     NodeAddr<BlockNode*> getEntryBlock(const DataFlowGraph &G);
642   };
643
644   struct DataFlowGraph {
645     DataFlowGraph(MachineFunction &mf, const TargetInstrInfo &tii,
646         const TargetRegisterInfo &tri, const MachineDominatorTree &mdt,
647         const MachineDominanceFrontier &mdf, const TargetOperandInfo &toi);
648
649     NodeBase *ptr(NodeId N) const;
650     template <typename T> T ptr(NodeId N) const {
651       return static_cast<T>(ptr(N));
652     }
653
654     NodeId id(const NodeBase *P) const;
655
656     template <typename T> NodeAddr<T> addr(NodeId N) const {
657       return { ptr<T>(N), N };
658     }
659
660     NodeAddr<FuncNode*> getFunc() const { return Func; }
661     MachineFunction &getMF() const { return MF; }
662     const TargetInstrInfo &getTII() const { return TII; }
663     const TargetRegisterInfo &getTRI() const { return TRI; }
664     const PhysicalRegisterInfo &getPRI() const { return PRI; }
665     const MachineDominatorTree &getDT() const { return MDT; }
666     const MachineDominanceFrontier &getDF() const { return MDF; }
667     const RegisterAggr &getLiveIns() const { return LiveIns; }
668
669     struct DefStack {
670       DefStack() = default;
671
672       bool empty() const { return Stack.empty() || top() == bottom(); }
673
674     private:
675       typedef NodeAddr<DefNode*> value_type;
676       struct Iterator {
677         typedef DefStack::value_type value_type;
678
679         Iterator &up() { Pos = DS.nextUp(Pos); return *this; }
680         Iterator &down() { Pos = DS.nextDown(Pos); return *this; }
681
682         value_type operator*() const {
683           assert(Pos >= 1);
684           return DS.Stack[Pos-1];
685         }
686         const value_type *operator->() const {
687           assert(Pos >= 1);
688           return &DS.Stack[Pos-1];
689         }
690         bool operator==(const Iterator &It) const { return Pos == It.Pos; }
691         bool operator!=(const Iterator &It) const { return Pos != It.Pos; }
692
693       private:
694         Iterator(const DefStack &S, bool Top);
695
696         // Pos-1 is the index in the StorageType object that corresponds to
697         // the top of the DefStack.
698         const DefStack &DS;
699         unsigned Pos;
700         friend struct DefStack;
701       };
702
703     public:
704       typedef Iterator iterator;
705       iterator top() const { return Iterator(*this, true); }
706       iterator bottom() const { return Iterator(*this, false); }
707       unsigned size() const;
708
709       void push(NodeAddr<DefNode*> DA) { Stack.push_back(DA); }
710       void pop();
711       void start_block(NodeId N);
712       void clear_block(NodeId N);
713
714     private:
715       friend struct Iterator;
716       typedef std::vector<value_type> StorageType;
717
718       bool isDelimiter(const StorageType::value_type &P, NodeId N = 0) const {
719         return (P.Addr == nullptr) && (N == 0 || P.Id == N);
720       }
721
722       unsigned nextUp(unsigned P) const;
723       unsigned nextDown(unsigned P) const;
724
725       StorageType Stack;
726     };
727
728     // Make this std::unordered_map for speed of accessing elements.
729     // Map: Register (physical or virtual) -> DefStack
730     typedef std::unordered_map<RegisterId,DefStack> DefStackMap;
731
732     void build(unsigned Options = BuildOptions::None);
733     void pushAllDefs(NodeAddr<InstrNode*> IA, DefStackMap &DM);
734     void markBlock(NodeId B, DefStackMap &DefM);
735     void releaseBlock(NodeId B, DefStackMap &DefM);
736
737     PackedRegisterRef pack(RegisterRef RR) {
738       return { RR.Reg, LMI.getIndexForLaneMask(RR.Mask) };
739     }
740     PackedRegisterRef pack(RegisterRef RR) const {
741       return { RR.Reg, LMI.getIndexForLaneMask(RR.Mask) };
742     }
743     RegisterRef unpack(PackedRegisterRef PR) const {
744       return RegisterRef(PR.Reg, LMI.getLaneMaskForIndex(PR.MaskId));
745     }
746
747     RegisterRef makeRegRef(unsigned Reg, unsigned Sub) const;
748     RegisterRef makeRegRef(const MachineOperand &Op) const;
749     RegisterRef restrictRef(RegisterRef AR, RegisterRef BR) const;
750
751     NodeAddr<RefNode*> getNextRelated(NodeAddr<InstrNode*> IA,
752         NodeAddr<RefNode*> RA) const;
753     NodeAddr<RefNode*> getNextImp(NodeAddr<InstrNode*> IA,
754         NodeAddr<RefNode*> RA, bool Create);
755     NodeAddr<RefNode*> getNextImp(NodeAddr<InstrNode*> IA,
756         NodeAddr<RefNode*> RA) const;
757     NodeAddr<RefNode*> getNextShadow(NodeAddr<InstrNode*> IA,
758         NodeAddr<RefNode*> RA, bool Create);
759     NodeAddr<RefNode*> getNextShadow(NodeAddr<InstrNode*> IA,
760         NodeAddr<RefNode*> RA) const;
761
762     NodeList getRelatedRefs(NodeAddr<InstrNode*> IA,
763         NodeAddr<RefNode*> RA) const;
764
765     NodeAddr<BlockNode*> findBlock(MachineBasicBlock *BB) const {
766       return BlockNodes.at(BB);
767     }
768
769     void unlinkUse(NodeAddr<UseNode*> UA, bool RemoveFromOwner) {
770       unlinkUseDF(UA);
771       if (RemoveFromOwner)
772         removeFromOwner(UA);
773     }
774
775     void unlinkDef(NodeAddr<DefNode*> DA, bool RemoveFromOwner) {
776       unlinkDefDF(DA);
777       if (RemoveFromOwner)
778         removeFromOwner(DA);
779     }
780
781     // Some useful filters.
782     template <uint16_t Kind>
783     static bool IsRef(const NodeAddr<NodeBase*> BA) {
784       return BA.Addr->getType() == NodeAttrs::Ref &&
785              BA.Addr->getKind() == Kind;
786     }
787
788     template <uint16_t Kind>
789     static bool IsCode(const NodeAddr<NodeBase*> BA) {
790       return BA.Addr->getType() == NodeAttrs::Code &&
791              BA.Addr->getKind() == Kind;
792     }
793
794     static bool IsDef(const NodeAddr<NodeBase*> BA) {
795       return BA.Addr->getType() == NodeAttrs::Ref &&
796              BA.Addr->getKind() == NodeAttrs::Def;
797     }
798
799     static bool IsUse(const NodeAddr<NodeBase*> BA) {
800       return BA.Addr->getType() == NodeAttrs::Ref &&
801              BA.Addr->getKind() == NodeAttrs::Use;
802     }
803
804     static bool IsPhi(const NodeAddr<NodeBase*> BA) {
805       return BA.Addr->getType() == NodeAttrs::Code &&
806              BA.Addr->getKind() == NodeAttrs::Phi;
807     }
808
809     static bool IsPreservingDef(const NodeAddr<DefNode*> DA) {
810       uint16_t Flags = DA.Addr->getFlags();
811       return (Flags & NodeAttrs::Preserving) && !(Flags & NodeAttrs::Undef);
812     }
813
814   private:
815     void reset();
816
817     RegisterSet getLandingPadLiveIns() const;
818
819     NodeAddr<NodeBase*> newNode(uint16_t Attrs);
820     NodeAddr<NodeBase*> cloneNode(const NodeAddr<NodeBase*> B);
821     NodeAddr<UseNode*> newUse(NodeAddr<InstrNode*> Owner,
822         MachineOperand &Op, uint16_t Flags = NodeAttrs::None);
823     NodeAddr<PhiUseNode*> newPhiUse(NodeAddr<PhiNode*> Owner,
824         RegisterRef RR, NodeAddr<BlockNode*> PredB,
825         uint16_t Flags = NodeAttrs::PhiRef);
826     NodeAddr<DefNode*> newDef(NodeAddr<InstrNode*> Owner,
827         MachineOperand &Op, uint16_t Flags = NodeAttrs::None);
828     NodeAddr<DefNode*> newDef(NodeAddr<InstrNode*> Owner,
829         RegisterRef RR, uint16_t Flags = NodeAttrs::PhiRef);
830     NodeAddr<PhiNode*> newPhi(NodeAddr<BlockNode*> Owner);
831     NodeAddr<StmtNode*> newStmt(NodeAddr<BlockNode*> Owner,
832         MachineInstr *MI);
833     NodeAddr<BlockNode*> newBlock(NodeAddr<FuncNode*> Owner,
834         MachineBasicBlock *BB);
835     NodeAddr<FuncNode*> newFunc(MachineFunction *MF);
836
837     template <typename Predicate>
838     std::pair<NodeAddr<RefNode*>,NodeAddr<RefNode*>>
839     locateNextRef(NodeAddr<InstrNode*> IA, NodeAddr<RefNode*> RA,
840         Predicate P) const;
841
842     typedef std::map<NodeId,RegisterSet> BlockRefsMap;
843
844     void buildStmt(NodeAddr<BlockNode*> BA, MachineInstr &In);
845     void buildBlockRefs(NodeAddr<BlockNode*> BA, BlockRefsMap &RefM);
846     void recordDefsForDF(BlockRefsMap &PhiM, BlockRefsMap &RefM,
847         NodeAddr<BlockNode*> BA);
848     void buildPhis(BlockRefsMap &PhiM, BlockRefsMap &RefM,
849         NodeAddr<BlockNode*> BA);
850     void removeUnusedPhis();
851
852     void pushClobbers(NodeAddr<InstrNode*> IA, DefStackMap &DM);
853     void pushDefs(NodeAddr<InstrNode*> IA, DefStackMap &DM);
854     template <typename T> void linkRefUp(NodeAddr<InstrNode*> IA,
855         NodeAddr<T> TA, DefStack &DS);
856     template <typename Predicate> void linkStmtRefs(DefStackMap &DefM,
857         NodeAddr<StmtNode*> SA, Predicate P);
858     void linkBlockRefs(DefStackMap &DefM, NodeAddr<BlockNode*> BA);
859
860     void unlinkUseDF(NodeAddr<UseNode*> UA);
861     void unlinkDefDF(NodeAddr<DefNode*> DA);
862
863     void removeFromOwner(NodeAddr<RefNode*> RA) {
864       NodeAddr<InstrNode*> IA = RA.Addr->getOwner(*this);
865       IA.Addr->removeMember(RA, *this);
866     }
867
868     MachineFunction &MF;
869     const TargetInstrInfo &TII;
870     const TargetRegisterInfo &TRI;
871     const PhysicalRegisterInfo PRI;
872     const MachineDominatorTree &MDT;
873     const MachineDominanceFrontier &MDF;
874     const TargetOperandInfo &TOI;
875
876     RegisterAggr LiveIns;
877     NodeAddr<FuncNode*> Func;
878     NodeAllocator Memory;
879     // Local map:  MachineBasicBlock -> NodeAddr<BlockNode*>
880     std::map<MachineBasicBlock*,NodeAddr<BlockNode*>> BlockNodes;
881     // Lane mask map.
882     LaneMaskIndex LMI;
883   };  // struct DataFlowGraph
884
885   template <typename Predicate>
886   NodeAddr<RefNode*> RefNode::getNextRef(RegisterRef RR, Predicate P,
887         bool NextOnly, const DataFlowGraph &G) {
888     // Get the "Next" reference in the circular list that references RR and
889     // satisfies predicate "Pred".
890     auto NA = G.addr<NodeBase*>(getNext());
891
892     while (NA.Addr != this) {
893       if (NA.Addr->getType() == NodeAttrs::Ref) {
894         NodeAddr<RefNode*> RA = NA;
895         if (RA.Addr->getRegRef(G) == RR && P(NA))
896           return NA;
897         if (NextOnly)
898           break;
899         NA = G.addr<NodeBase*>(NA.Addr->getNext());
900       } else {
901         // We've hit the beginning of the chain.
902         assert(NA.Addr->getType() == NodeAttrs::Code);
903         NodeAddr<CodeNode*> CA = NA;
904         NA = CA.Addr->getFirstMember(G);
905       }
906     }
907     // Return the equivalent of "nullptr" if such a node was not found.
908     return NodeAddr<RefNode*>();
909   }
910
911   template <typename Predicate>
912   NodeList CodeNode::members_if(Predicate P, const DataFlowGraph &G) const {
913     NodeList MM;
914     auto M = getFirstMember(G);
915     if (M.Id == 0)
916       return MM;
917
918     while (M.Addr != this) {
919       if (P(M))
920         MM.push_back(M);
921       M = G.addr<NodeBase*>(M.Addr->getNext());
922     }
923     return MM;
924   }
925
926
927   template <typename T> struct Print;
928   template <typename T>
929   raw_ostream &operator<< (raw_ostream &OS, const Print<T> &P);
930
931   template <typename T>
932   struct Print {
933     Print(const T &x, const DataFlowGraph &g) : Obj(x), G(g) {}
934     const T &Obj;
935     const DataFlowGraph &G;
936   };
937
938   template <typename T>
939   struct PrintNode : Print<NodeAddr<T>> {
940     PrintNode(const NodeAddr<T> &x, const DataFlowGraph &g)
941       : Print<NodeAddr<T>>(x, g) {}
942   };
943
944 } // end namespace rdf
945
946 } // end namespace llvm
947
948 #endif // LLVM_LIB_TARGET_HEXAGON_RDFGRAPH_H