contrib/llvm/utils/TableGen/DAGISelMatcherOpt.cpp

   1 //===- DAGISelMatcherOpt.cpp - Optimize a DAG Matcher ---------------------===//
   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 implements the DAG Matcher optimizer.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "DAGISelMatcher.h"
  15 #include "CodeGenDAGPatterns.h"
  16 #include "llvm/ADT/StringSet.h"
  17 #include "llvm/Support/Debug.h"
  18 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  19 using namespace llvm;
  20
  21 #define DEBUG_TYPE "isel-opt"
  22
  23 /// ContractNodes - Turn multiple matcher node patterns like 'MoveChild+Record'
  24 /// into single compound nodes like RecordChild.
  25 static void ContractNodes(std::unique_ptr<Matcher> &MatcherPtr,
  26                           const CodeGenDAGPatterns &CGP) {
  27   // If we reached the end of the chain, we're done.
  28   Matcher *N = MatcherPtr.get();
  29   if (!N) return;
  30
  31   // If we have a scope node, walk down all of the children.
  32   if (ScopeMatcher *Scope = dyn_cast<ScopeMatcher>(N)) {
  33     for (unsigned i = 0, e = Scope->getNumChildren(); i != e; ++i) {
  34       std::unique_ptr<Matcher> Child(Scope->takeChild(i));
  35       ContractNodes(Child, CGP);
  36       Scope->resetChild(i, Child.release());
  37     }
  38     return;
  39   }
  40
  41   // If we found a movechild node with a node that comes in a 'foochild' form,
  42   // transform it.
  43   if (MoveChildMatcher *MC = dyn_cast<MoveChildMatcher>(N)) {
  44     Matcher *New = nullptr;
  45     if (RecordMatcher *RM = dyn_cast<RecordMatcher>(MC->getNext()))
  46       if (MC->getChildNo() < 8)  // Only have RecordChild0...7
  47         New = new RecordChildMatcher(MC->getChildNo(), RM->getWhatFor(),
  48                                      RM->getResultNo());
  49
  50     if (CheckTypeMatcher *CT = dyn_cast<CheckTypeMatcher>(MC->getNext()))
  51       if (MC->getChildNo() < 8 &&  // Only have CheckChildType0...7
  52           CT->getResNo() == 0)     // CheckChildType checks res #0
  53         New = new CheckChildTypeMatcher(MC->getChildNo(), CT->getType());
  54
  55     if (CheckSameMatcher *CS = dyn_cast<CheckSameMatcher>(MC->getNext()))
  56       if (MC->getChildNo() < 4)  // Only have CheckChildSame0...3
  57         New = new CheckChildSameMatcher(MC->getChildNo(), CS->getMatchNumber());
  58
  59     if (CheckIntegerMatcher *CS = dyn_cast<CheckIntegerMatcher>(MC->getNext()))
  60       if (MC->getChildNo() < 5)  // Only have CheckChildInteger0...4
  61         New = new CheckChildIntegerMatcher(MC->getChildNo(), CS->getValue());
  62
  63     if (New) {
  64       // Insert the new node.
  65       New->setNext(MatcherPtr.release());
  66       MatcherPtr.reset(New);
  67       // Remove the old one.
  68       MC->setNext(MC->getNext()->takeNext());
  69       return ContractNodes(MatcherPtr, CGP);
  70     }
  71   }
  72
  73   // Zap movechild -> moveparent.
  74   if (MoveChildMatcher *MC = dyn_cast<MoveChildMatcher>(N))
  75     if (MoveParentMatcher *MP =
  76           dyn_cast<MoveParentMatcher>(MC->getNext())) {
  77       MatcherPtr.reset(MP->takeNext());
  78       return ContractNodes(MatcherPtr, CGP);
  79     }
  80
  81   // Turn EmitNode->CompleteMatch into MorphNodeTo if we can.
  82   if (EmitNodeMatcher *EN = dyn_cast<EmitNodeMatcher>(N))
  83     if (CompleteMatchMatcher *CM =
  84           dyn_cast<CompleteMatchMatcher>(EN->getNext())) {
  85       // We can only use MorphNodeTo if the result values match up.
  86       unsigned RootResultFirst = EN->getFirstResultSlot();
  87       bool ResultsMatch = true;
  88       for (unsigned i = 0, e = CM->getNumResults(); i != e; ++i)
  89         if (CM->getResult(i) != RootResultFirst+i)
  90           ResultsMatch = false;
  91
  92       // If the selected node defines a subset of the glue/chain results, we
  93       // can't use MorphNodeTo.  For example, we can't use MorphNodeTo if the
  94       // matched pattern has a chain but the root node doesn't.
  95       const PatternToMatch &Pattern = CM->getPattern();
  96
  97       if (!EN->hasChain() &&
  98           Pattern.getSrcPattern()->NodeHasProperty(SDNPHasChain, CGP))
  99         ResultsMatch = false;
 100
 101       // If the matched node has glue and the output root doesn't, we can't
 102       // use MorphNodeTo.
 103       //
 104       // NOTE: Strictly speaking, we don't have to check for glue here
 105       // because the code in the pattern generator doesn't handle it right.  We
 106       // do it anyway for thoroughness.
 107       if (!EN->hasOutFlag() &&
 108           Pattern.getSrcPattern()->NodeHasProperty(SDNPOutGlue, CGP))
 109         ResultsMatch = false;
 110
 111
 112       // If the root result node defines more results than the source root node
 113       // *and* has a chain or glue input, then we can't match it because it
 114       // would end up replacing the extra result with the chain/glue.
 115 #if 0
 116       if ((EN->hasGlue() || EN->hasChain()) &&
 117           EN->getNumNonChainGlueVTs() > ... need to get no results reliably ...)
 118         ResultMatch = false;
 119 #endif
 120
 121       if (ResultsMatch) {
 122         const SmallVectorImpl<MVT::SimpleValueType> &VTs = EN->getVTList();
 123         const SmallVectorImpl<unsigned> &Operands = EN->getOperandList();
 124         MatcherPtr.reset(new MorphNodeToMatcher(EN->getOpcodeName(),
 125                                                 VTs, Operands,
 126                                                 EN->hasChain(), EN->hasInFlag(),
 127                                                 EN->hasOutFlag(),
 128                                                 EN->hasMemRefs(),
 129                                                 EN->getNumFixedArityOperands(),
 130                                                 Pattern));
 131         return;
 132       }
 133
 134       // FIXME2: Kill off all the SelectionDAG::SelectNodeTo and getMachineNode
 135       // variants.
 136     }
 137
 138   ContractNodes(N->getNextPtr(), CGP);
 139
 140
 141   // If we have a CheckType/CheckChildType/Record node followed by a
 142   // CheckOpcode, invert the two nodes.  We prefer to do structural checks
 143   // before type checks, as this opens opportunities for factoring on targets
 144   // like X86 where many operations are valid on multiple types.
 145   if ((isa<CheckTypeMatcher>(N) || isa<CheckChildTypeMatcher>(N) ||
 146        isa<RecordMatcher>(N)) &&
 147       isa<CheckOpcodeMatcher>(N->getNext())) {
 148     // Unlink the two nodes from the list.
 149     Matcher *CheckType = MatcherPtr.release();
 150     Matcher *CheckOpcode = CheckType->takeNext();
 151     Matcher *Tail = CheckOpcode->takeNext();
 152
 153     // Relink them.
 154     MatcherPtr.reset(CheckOpcode);
 155     CheckOpcode->setNext(CheckType);
 156     CheckType->setNext(Tail);
 157     return ContractNodes(MatcherPtr, CGP);
 158   }
 159 }
 160
 161 /// FindNodeWithKind - Scan a series of matchers looking for a matcher with a
 162 /// specified kind.  Return null if we didn't find one otherwise return the
 163 /// matcher.
 164 static Matcher *FindNodeWithKind(Matcher *M, Matcher::KindTy Kind) {
 165   for (; M; M = M->getNext())
 166     if (M->getKind() == Kind)
 167       return M;
 168   return nullptr;
 169 }
 170
 171
 172 /// FactorNodes - Turn matches like this:
 173 ///   Scope
 174 ///     OPC_CheckType i32
 175 ///       ABC
 176 ///     OPC_CheckType i32
 177 ///       XYZ
 178 /// into:
 179 ///   OPC_CheckType i32
 180 ///     Scope
 181 ///       ABC
 182 ///       XYZ
 183 ///
 184 static void FactorNodes(std::unique_ptr<Matcher> &InputMatcherPtr) {
 185   // Look for a push node. Iterates instead of recurses to reduce stack usage.
 186   ScopeMatcher *Scope = nullptr;
 187   std::unique_ptr<Matcher> *RebindableMatcherPtr = &InputMatcherPtr;
 188   while (!Scope) {
 189     // If we reached the end of the chain, we're done.
 190     Matcher *N = RebindableMatcherPtr->get();
 191     if (!N) return;
 192
 193     // If this is not a push node, just scan for one.
 194     Scope = dyn_cast<ScopeMatcher>(N);
 195     if (!Scope)
 196       RebindableMatcherPtr = &(N->getNextPtr());
 197   }
 198   std::unique_ptr<Matcher> &MatcherPtr = *RebindableMatcherPtr;
 199
 200   // Okay, pull together the children of the scope node into a vector so we can
 201   // inspect it more easily.
 202   SmallVector<Matcher*, 32> OptionsToMatch;
 203
 204   for (unsigned i = 0, e = Scope->getNumChildren(); i != e; ++i) {
 205     // Factor the subexpression.
 206     std::unique_ptr<Matcher> Child(Scope->takeChild(i));
 207     FactorNodes(Child);
 208
 209     if (Child) {
 210       // If the child is a ScopeMatcher we can just merge its contents.
 211       if (auto *SM = dyn_cast<ScopeMatcher>(Child.get())) {
 212         for (unsigned j = 0, e = SM->getNumChildren(); j != e; ++j)
 213           OptionsToMatch.push_back(SM->takeChild(j));
 214       } else {
 215         OptionsToMatch.push_back(Child.release());
 216       }
 217     }
 218   }
 219
 220   SmallVector<Matcher*, 32> NewOptionsToMatch;
 221
 222   // Loop over options to match, merging neighboring patterns with identical
 223   // starting nodes into a shared matcher.
 224   for (unsigned OptionIdx = 0, e = OptionsToMatch.size(); OptionIdx != e;) {
 225     // Find the set of matchers that start with this node.
 226     Matcher *Optn = OptionsToMatch[OptionIdx++];
 227
 228     if (OptionIdx == e) {
 229       NewOptionsToMatch.push_back(Optn);
 230       continue;
 231     }
 232
 233     // See if the next option starts with the same matcher.  If the two
 234     // neighbors *do* start with the same matcher, we can factor the matcher out
 235     // of at least these two patterns.  See what the maximal set we can merge
 236     // together is.
 237     SmallVector<Matcher*, 8> EqualMatchers;
 238     EqualMatchers.push_back(Optn);
 239
 240     // Factor all of the known-equal matchers after this one into the same
 241     // group.
 242     while (OptionIdx != e && OptionsToMatch[OptionIdx]->isEqual(Optn))
 243       EqualMatchers.push_back(OptionsToMatch[OptionIdx++]);
 244
 245     // If we found a non-equal matcher, see if it is contradictory with the
 246     // current node.  If so, we know that the ordering relation between the
 247     // current sets of nodes and this node don't matter.  Look past it to see if
 248     // we can merge anything else into this matching group.
 249     unsigned Scan = OptionIdx;
 250     while (1) {
 251       // If we ran out of stuff to scan, we're done.
 252       if (Scan == e) break;
 253
 254       Matcher *ScanMatcher = OptionsToMatch[Scan];
 255
 256       // If we found an entry that matches out matcher, merge it into the set to
 257       // handle.
 258       if (Optn->isEqual(ScanMatcher)) {
 259         // If is equal after all, add the option to EqualMatchers and remove it
 260         // from OptionsToMatch.
 261         EqualMatchers.push_back(ScanMatcher);
 262         OptionsToMatch.erase(OptionsToMatch.begin()+Scan);
 263         --e;
 264         continue;
 265       }
 266
 267       // If the option we're checking for contradicts the start of the list,
 268       // skip over it.
 269       if (Optn->isContradictory(ScanMatcher)) {
 270         ++Scan;
 271         continue;
 272       }
 273
 274       // If we're scanning for a simple node, see if it occurs later in the
 275       // sequence.  If so, and if we can move it up, it might be contradictory
 276       // or the same as what we're looking for.  If so, reorder it.
 277       if (Optn->isSimplePredicateOrRecordNode()) {
 278         Matcher *M2 = FindNodeWithKind(ScanMatcher, Optn->getKind());
 279         if (M2 && M2 != ScanMatcher &&
 280             M2->canMoveBefore(ScanMatcher) &&
 281             (M2->isEqual(Optn) || M2->isContradictory(Optn))) {
 282           Matcher *MatcherWithoutM2 = ScanMatcher->unlinkNode(M2);
 283           M2->setNext(MatcherWithoutM2);
 284           OptionsToMatch[Scan] = M2;
 285           continue;
 286         }
 287       }
 288
 289       // Otherwise, we don't know how to handle this entry, we have to bail.
 290       break;
 291     }
 292
 293     if (Scan != e &&
 294         // Don't print it's obvious nothing extra could be merged anyway.
 295         Scan+1 != e) {
 296       LLVM_DEBUG(errs() << "Couldn't merge this:\n"; Optn->print(errs(), 4);
 297                  errs() << "into this:\n";
 298                  OptionsToMatch[Scan]->print(errs(), 4);
 299                  if (Scan + 1 != e) OptionsToMatch[Scan + 1]->printOne(errs());
 300                  if (Scan + 2 < e) OptionsToMatch[Scan + 2]->printOne(errs());
 301                  errs() << "\n");
 302     }
 303
 304     // If we only found one option starting with this matcher, no factoring is
 305     // possible.
 306     if (EqualMatchers.size() == 1) {
 307       NewOptionsToMatch.push_back(EqualMatchers[0]);
 308       continue;
 309     }
 310
 311     // Factor these checks by pulling the first node off each entry and
 312     // discarding it.  Take the first one off the first entry to reuse.
 313     Matcher *Shared = Optn;
 314     Optn = Optn->takeNext();
 315     EqualMatchers[0] = Optn;
 316
 317     // Remove and delete the first node from the other matchers we're factoring.
 318     for (unsigned i = 1, e = EqualMatchers.size(); i != e; ++i) {
 319       Matcher *Tmp = EqualMatchers[i]->takeNext();
 320       delete EqualMatchers[i];
 321       EqualMatchers[i] = Tmp;
 322     }
 323
 324     Shared->setNext(new ScopeMatcher(EqualMatchers));
 325
 326     // Recursively factor the newly created node.
 327     FactorNodes(Shared->getNextPtr());
 328
 329     NewOptionsToMatch.push_back(Shared);
 330   }
 331
 332   // If we're down to a single pattern to match, then we don't need this scope
 333   // anymore.
 334   if (NewOptionsToMatch.size() == 1) {
 335     MatcherPtr.reset(NewOptionsToMatch[0]);
 336     return;
 337   }
 338
 339   if (NewOptionsToMatch.empty()) {
 340     MatcherPtr.reset();
 341     return;
 342   }
 343
 344   // If our factoring failed (didn't achieve anything) see if we can simplify in
 345   // other ways.
 346
 347   // Check to see if all of the leading entries are now opcode checks.  If so,
 348   // we can convert this Scope to be a OpcodeSwitch instead.
 349   bool AllOpcodeChecks = true, AllTypeChecks = true;
 350   for (unsigned i = 0, e = NewOptionsToMatch.size(); i != e; ++i) {
 351     // Check to see if this breaks a series of CheckOpcodeMatchers.
 352     if (AllOpcodeChecks &&
 353         !isa<CheckOpcodeMatcher>(NewOptionsToMatch[i])) {
 354 #if 0
 355       if (i > 3) {
 356         errs() << "FAILING OPC #" << i << "\n";
 357         NewOptionsToMatch[i]->dump();
 358       }
 359 #endif
 360       AllOpcodeChecks = false;
 361     }
 362
 363     // Check to see if this breaks a series of CheckTypeMatcher's.
 364     if (AllTypeChecks) {
 365       CheckTypeMatcher *CTM =
 366         cast_or_null<CheckTypeMatcher>(FindNodeWithKind(NewOptionsToMatch[i],
 367                                                         Matcher::CheckType));
 368       if (!CTM ||
 369           // iPTR checks could alias any other case without us knowing, don't
 370           // bother with them.
 371           CTM->getType() == MVT::iPTR ||
 372           // SwitchType only works for result #0.
 373           CTM->getResNo() != 0 ||
 374           // If the CheckType isn't at the start of the list, see if we can move
 375           // it there.
 376           !CTM->canMoveBefore(NewOptionsToMatch[i])) {
 377 #if 0
 378         if (i > 3 && AllTypeChecks) {
 379           errs() << "FAILING TYPE #" << i << "\n";
 380           NewOptionsToMatch[i]->dump();
 381         }
 382 #endif
 383         AllTypeChecks = false;
 384       }
 385     }
 386   }
 387
 388   // If all the options are CheckOpcode's, we can form the SwitchOpcode, woot.
 389   if (AllOpcodeChecks) {
 390     StringSet<> Opcodes;
 391     SmallVector<std::pair<const SDNodeInfo*, Matcher*>, 8> Cases;
 392     for (unsigned i = 0, e = NewOptionsToMatch.size(); i != e; ++i) {
 393       CheckOpcodeMatcher *COM = cast<CheckOpcodeMatcher>(NewOptionsToMatch[i]);
 394       assert(Opcodes.insert(COM->getOpcode().getEnumName()).second &&
 395              "Duplicate opcodes not factored?");
 396       Cases.push_back(std::make_pair(&COM->getOpcode(), COM->takeNext()));
 397       delete COM;
 398     }
 399
 400     MatcherPtr.reset(new SwitchOpcodeMatcher(Cases));
 401     return;
 402   }
 403
 404   // If all the options are CheckType's, we can form the SwitchType, woot.
 405   if (AllTypeChecks) {
 406     DenseMap<unsigned, unsigned> TypeEntry;
 407     SmallVector<std::pair<MVT::SimpleValueType, Matcher*>, 8> Cases;
 408     for (unsigned i = 0, e = NewOptionsToMatch.size(); i != e; ++i) {
 409       CheckTypeMatcher *CTM =
 410         cast_or_null<CheckTypeMatcher>(FindNodeWithKind(NewOptionsToMatch[i],
 411                                                         Matcher::CheckType));
 412       Matcher *MatcherWithoutCTM = NewOptionsToMatch[i]->unlinkNode(CTM);
 413       MVT::SimpleValueType CTMTy = CTM->getType();
 414       delete CTM;
 415
 416       unsigned &Entry = TypeEntry[CTMTy];
 417       if (Entry != 0) {
 418         // If we have unfactored duplicate types, then we should factor them.
 419         Matcher *PrevMatcher = Cases[Entry-1].second;
 420         if (ScopeMatcher *SM = dyn_cast<ScopeMatcher>(PrevMatcher)) {
 421           SM->setNumChildren(SM->getNumChildren()+1);
 422           SM->resetChild(SM->getNumChildren()-1, MatcherWithoutCTM);
 423           continue;
 424         }
 425
 426         Matcher *Entries[2] = { PrevMatcher, MatcherWithoutCTM };
 427         Cases[Entry-1].second = new ScopeMatcher(Entries);
 428         continue;
 429       }
 430
 431       Entry = Cases.size()+1;
 432       Cases.push_back(std::make_pair(CTMTy, MatcherWithoutCTM));
 433     }
 434
 435     // Make sure we recursively factor any scopes we may have created.
 436     for (auto &M : Cases) {
 437       if (ScopeMatcher *SM = dyn_cast<ScopeMatcher>(M.second)) {
 438         std::unique_ptr<Matcher> Scope(SM);
 439         FactorNodes(Scope);
 440         M.second = Scope.release();
 441         assert(M.second && "null matcher");
 442       }
 443     }
 444
 445     if (Cases.size() != 1) {
 446       MatcherPtr.reset(new SwitchTypeMatcher(Cases));
 447     } else {
 448       // If we factored and ended up with one case, create it now.
 449       MatcherPtr.reset(new CheckTypeMatcher(Cases[0].first, 0));
 450       MatcherPtr->setNext(Cases[0].second);
 451     }
 452     return;
 453   }
 454
 455
 456   // Reassemble the Scope node with the adjusted children.
 457   Scope->setNumChildren(NewOptionsToMatch.size());
 458   for (unsigned i = 0, e = NewOptionsToMatch.size(); i != e; ++i)
 459     Scope->resetChild(i, NewOptionsToMatch[i]);
 460 }
 461
 462 void
 463 llvm::OptimizeMatcher(std::unique_ptr<Matcher> &MatcherPtr,
 464                       const CodeGenDAGPatterns &CGP) {
 465   ContractNodes(MatcherPtr, CGP);
 466   FactorNodes(MatcherPtr);
 467 }