contrib/llvm/lib/Target/WebAssembly/WebAssemblyTargetMachine.cpp

   1 //===- WebAssemblyTargetMachine.cpp - Define TargetMachine for WebAssembly -==//
   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 /// \file
  11 /// \brief This file defines the WebAssembly-specific subclass of TargetMachine.
  12 ///
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "WebAssembly.h"
  16 #include "MCTargetDesc/WebAssemblyMCTargetDesc.h"
  17 #include "WebAssemblyTargetMachine.h"
  18 #include "WebAssemblyTargetObjectFile.h"
  19 #include "WebAssemblyTargetTransformInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/TargetPassConfig.h"
  24 #include "llvm/IR/Function.h"
  25 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  28 using namespace llvm;
  29
  30 #define DEBUG_TYPE "wasm"
  31
  32 // Emscripten's asm.js-style exception handling
  33 static cl::opt<bool> EnableEmException(
  34     "enable-emscripten-cxx-exceptions",
  35     cl::desc("WebAssembly Emscripten-style exception handling"),
  36     cl::init(false));
  37
  38 // Emscripten's asm.js-style setjmp/longjmp handling
  39 static cl::opt<bool> EnableEmSjLj(
  40     "enable-emscripten-sjlj",
  41     cl::desc("WebAssembly Emscripten-style setjmp/longjmp handling"),
  42     cl::init(false));
  43
  44 extern "C" void LLVMInitializeWebAssemblyTarget() {
  45   // Register the target.
  46   RegisterTargetMachine<WebAssemblyTargetMachine> X(
  47       getTheWebAssemblyTarget32());
  48   RegisterTargetMachine<WebAssemblyTargetMachine> Y(
  49       getTheWebAssemblyTarget64());
  50
  51   // Register exception handling pass to opt
  52   initializeWebAssemblyLowerEmscriptenEHSjLjPass(
  53       *PassRegistry::getPassRegistry());
  54 }
  55
  56 //===----------------------------------------------------------------------===//
  57 // WebAssembly Lowering public interface.
  58 //===----------------------------------------------------------------------===//
  59
  60 static Reloc::Model getEffectiveRelocModel(Optional<Reloc::Model> RM) {
  61   if (!RM.hasValue())
  62     return Reloc::PIC_;
  63   return *RM;
  64 }
  65
  66 /// Create an WebAssembly architecture model.
  67 ///
  68 WebAssemblyTargetMachine::WebAssemblyTargetMachine(
  69     const Target &T, const Triple &TT, StringRef CPU, StringRef FS,
  70     const TargetOptions &Options, Optional<Reloc::Model> RM,
  71     CodeModel::Model CM, CodeGenOpt::Level OL)
  72     : LLVMTargetMachine(T,
  73                         TT.isArch64Bit() ? "e-m:e-p:64:64-i64:64-n32:64-S128"
  74                                          : "e-m:e-p:32:32-i64:64-n32:64-S128",
  75                         TT, CPU, FS, Options, getEffectiveRelocModel(RM),
  76                         CM, OL),
  77       TLOF(make_unique<WebAssemblyTargetObjectFile>()) {
  78   // WebAssembly type-checks instructions, but a noreturn function with a return
  79   // type that doesn't match the context will cause a check failure. So we lower
  80   // LLVM 'unreachable' to ISD::TRAP and then lower that to WebAssembly's
  81   // 'unreachable' instructions which is meant for that case.
  82   this->Options.TrapUnreachable = true;
  83
  84   initAsmInfo();
  85
  86   // Note that we don't use setRequiresStructuredCFG(true). It disables
  87   // optimizations than we're ok with, and want, such as critical edge
  88   // splitting and tail merging.
  89 }
  90
  91 WebAssemblyTargetMachine::~WebAssemblyTargetMachine() {}
  92
  93 const WebAssemblySubtarget *
  94 WebAssemblyTargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
  95   Attribute CPUAttr = F.getFnAttribute("target-cpu");
  96   Attribute FSAttr = F.getFnAttribute("target-features");
  97
  98   std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
  99                         ? CPUAttr.getValueAsString().str()
 100                         : TargetCPU;
 101   std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 102                        ? FSAttr.getValueAsString().str()
 103                        : TargetFS;
 104
 105   auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
 106   if (!I) {
 107     // This needs to be done before we create a new subtarget since any
 108     // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
 109     // function that reside in TargetOptions.
 110     resetTargetOptions(F);
 111     I = llvm::make_unique<WebAssemblySubtarget>(TargetTriple, CPU, FS, *this);
 112   }
 113   return I.get();
 114 }
 115
 116 namespace {
 117 /// WebAssembly Code Generator Pass Configuration Options.
 118 class WebAssemblyPassConfig final : public TargetPassConfig {
 119 public:
 120   WebAssemblyPassConfig(WebAssemblyTargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 121       : TargetPassConfig(TM, PM) {}
 122
 123   WebAssemblyTargetMachine &getWebAssemblyTargetMachine() const {
 124     return getTM<WebAssemblyTargetMachine>();
 125   }
 126
 127   FunctionPass *createTargetRegisterAllocator(bool) override;
 128
 129   void addIRPasses() override;
 130   bool addInstSelector() override;
 131   void addPostRegAlloc() override;
 132   bool addGCPasses() override { return false; }
 133   void addPreEmitPass() override;
 134 };
 135 } // end anonymous namespace
 136
 137 TargetIRAnalysis WebAssemblyTargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
 138   return TargetIRAnalysis([this](const Function &F) {
 139     return TargetTransformInfo(WebAssemblyTTIImpl(this, F));
 140   });
 141 }
 142
 143 TargetPassConfig *
 144 WebAssemblyTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 145   return new WebAssemblyPassConfig(this, PM);
 146 }
 147
 148 FunctionPass *WebAssemblyPassConfig::createTargetRegisterAllocator(bool) {
 149   return nullptr; // No reg alloc
 150 }
 151
 152 //===----------------------------------------------------------------------===//
 153 // The following functions are called from lib/CodeGen/Passes.cpp to modify
 154 // the CodeGen pass sequence.
 155 //===----------------------------------------------------------------------===//
 156
 157 void WebAssemblyPassConfig::addIRPasses() {
 158   if (TM->Options.ThreadModel == ThreadModel::Single)
 159     // In "single" mode, atomics get lowered to non-atomics.
 160     addPass(createLowerAtomicPass());
 161   else
 162     // Expand some atomic operations. WebAssemblyTargetLowering has hooks which
 163     // control specifically what gets lowered.
 164     addPass(createAtomicExpandPass(TM));
 165
 166   // Fix function bitcasts, as WebAssembly requires caller and callee signatures
 167   // to match.
 168   addPass(createWebAssemblyFixFunctionBitcasts());
 169
 170   // Optimize "returned" function attributes.
 171   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 172     addPass(createWebAssemblyOptimizeReturned());
 173
 174   // If exception handling is not enabled and setjmp/longjmp handling is
 175   // enabled, we lower invokes into calls and delete unreachable landingpad
 176   // blocks. Lowering invokes when there is no EH support is done in
 177   // TargetPassConfig::addPassesToHandleExceptions, but this runs after this
 178   // function and SjLj handling expects all invokes to be lowered before.
 179   if (!EnableEmException) {
 180     addPass(createLowerInvokePass());
 181     // The lower invoke pass may create unreachable code. Remove it in order not
 182     // to process dead blocks in setjmp/longjmp handling.
 183     addPass(createUnreachableBlockEliminationPass());
 184   }
 185
 186   // Handle exceptions and setjmp/longjmp if enabled.
 187   if (EnableEmException || EnableEmSjLj)
 188     addPass(createWebAssemblyLowerEmscriptenEHSjLj(EnableEmException,
 189                                                    EnableEmSjLj));
 190
 191   TargetPassConfig::addIRPasses();
 192 }
 193
 194 bool WebAssemblyPassConfig::addInstSelector() {
 195   (void)TargetPassConfig::addInstSelector();
 196   addPass(
 197       createWebAssemblyISelDag(getWebAssemblyTargetMachine(), getOptLevel()));
 198   // Run the argument-move pass immediately after the ScheduleDAG scheduler
 199   // so that we can fix up the ARGUMENT instructions before anything else
 200   // sees them in the wrong place.
 201   addPass(createWebAssemblyArgumentMove());
 202   // Set the p2align operands. This information is present during ISel, however
 203   // it's inconvenient to collect. Collect it now, and update the immediate
 204   // operands.
 205   addPass(createWebAssemblySetP2AlignOperands());
 206   return false;
 207 }
 208
 209 void WebAssemblyPassConfig::addPostRegAlloc() {
 210   // TODO: The following CodeGen passes don't currently support code containing
 211   // virtual registers. Consider removing their restrictions and re-enabling
 212   // them.
 213
 214   // Has no asserts of its own, but was not written to handle virtual regs.
 215   disablePass(&ShrinkWrapID);
 216
 217   // These functions all require the NoVRegs property.
 218   disablePass(&MachineCopyPropagationID);
 219   disablePass(&PostRASchedulerID);
 220   disablePass(&FuncletLayoutID);
 221   disablePass(&StackMapLivenessID);
 222   disablePass(&LiveDebugValuesID);
 223   disablePass(&PatchableFunctionID);
 224
 225   TargetPassConfig::addPostRegAlloc();
 226 }
 227
 228 void WebAssemblyPassConfig::addPreEmitPass() {
 229   TargetPassConfig::addPreEmitPass();
 230
 231   // Now that we have a prologue and epilogue and all frame indices are
 232   // rewritten, eliminate SP and FP. This allows them to be stackified,
 233   // colored, and numbered with the rest of the registers.
 234   addPass(createWebAssemblyReplacePhysRegs());
 235
 236   // Rewrite pseudo call_indirect instructions as real instructions.
 237   // This needs to run before register stackification, because we change the
 238   // order of the arguments.
 239   addPass(createWebAssemblyCallIndirectFixup());
 240
 241   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None) {
 242     // LiveIntervals isn't commonly run this late. Re-establish preconditions.
 243     addPass(createWebAssemblyPrepareForLiveIntervals());
 244
 245     // Depend on LiveIntervals and perform some optimizations on it.
 246     addPass(createWebAssemblyOptimizeLiveIntervals());
 247
 248     // Prepare store instructions for register stackifying.
 249     addPass(createWebAssemblyStoreResults());
 250
 251     // Mark registers as representing wasm's value stack. This is a key
 252     // code-compression technique in WebAssembly. We run this pass (and
 253     // StoreResults above) very late, so that it sees as much code as possible,
 254     // including code emitted by PEI and expanded by late tail duplication.
 255     addPass(createWebAssemblyRegStackify());
 256
 257     // Run the register coloring pass to reduce the total number of registers.
 258     // This runs after stackification so that it doesn't consider registers
 259     // that become stackified.
 260     addPass(createWebAssemblyRegColoring());
 261   }
 262
 263   // Insert explicit get_local and set_local operators.
 264   addPass(createWebAssemblyExplicitLocals());
 265
 266   // Eliminate multiple-entry loops.
 267   addPass(createWebAssemblyFixIrreducibleControlFlow());
 268
 269   // Put the CFG in structured form; insert BLOCK and LOOP markers.
 270   addPass(createWebAssemblyCFGStackify());
 271
 272   // Lower br_unless into br_if.
 273   addPass(createWebAssemblyLowerBrUnless());
 274
 275   // Perform the very last peephole optimizations on the code.
 276   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 277     addPass(createWebAssemblyPeephole());
 278
 279   // Create a mapping from LLVM CodeGen virtual registers to wasm registers.
 280   addPass(createWebAssemblyRegNumbering());
 281 }