gcc/stupid.c

   1 /* Dummy data flow analysis for GNU compiler in nonoptimizing mode.
   2    Copyright (C) 1987, 1991, 1994, 1995, 1996, 1997 Free Software Foundation, Inc.
   3
   4 This file is part of GNU CC.
   5
   6 GNU CC is free software; you can redistribute it and/or modify
   7 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8 the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option)
   9 any later version.
  10
  11 GNU CC is distributed in the hope that it will be useful,
  12 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14 GNU General Public License for more details.
  15
  16 You should have received a copy of the GNU General Public License
  17 along with GNU CC; see the file COPYING.  If not, write to
  18 the Free Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330,
  19 Boston, MA 02111-1307, USA.  */
  20
  21
  22 /* This file performs stupid register allocation, which is used
  23    when cc1 gets the -noreg switch (which is when cc does not get -O).
  24
  25    Stupid register allocation goes in place of the the flow_analysis,
  26    local_alloc and global_alloc passes.  combine_instructions cannot
  27    be done with stupid allocation because the data flow info that it needs
  28    is not computed here.
  29
  30    In stupid allocation, the only user-defined variables that can
  31    go in registers are those declared "register".  They are assumed
  32    to have a life span equal to their scope.  Other user variables
  33    are given stack slots in the rtl-generation pass and are not
  34    represented as pseudo regs.  A compiler-generated temporary
  35    is assumed to live from its first mention to its last mention.
  36
  37    Since each pseudo-reg's life span is just an interval, it can be
  38    represented as a pair of numbers, each of which identifies an insn by
  39    its position in the function (number of insns before it).  The first
  40    thing done for stupid allocation is to compute such a number for each
  41    insn.  It is called the suid.  Then the life-interval of each
  42    pseudo reg is computed.  Then the pseudo regs are ordered by priority
  43    and assigned hard regs in priority order.  */
  44
  45 #include <stdio.h>
  46 #include "config.h"
  47 #include "rtl.h"
  48 #include "hard-reg-set.h"
  49 #include "regs.h"
  50 #include "flags.h"
  51 \f
  52 /* Vector mapping INSN_UIDs to suids.
  53    The suids are like uids but increase monotonically always.
  54    We use them to see whether a subroutine call came
  55    between a variable's birth and its death.  */
  56
  57 static int *uid_suid;
  58
  59 /* Get the suid of an insn.  */
  60
  61 #define INSN_SUID(INSN) (uid_suid[INSN_UID (INSN)])
  62
  63 /* Record the suid of the last CALL_INSN
  64    so we can tell whether a pseudo reg crosses any calls.  */
  65
  66 static int last_call_suid;
  67
  68 /* Record the suid of the last NOTE_INSN_SETJMP
  69    so we can tell whether a pseudo reg crosses any setjmp.  */
  70
  71 static int last_setjmp_suid;
  72
  73 /* Element N is suid of insn where life span of pseudo reg N ends.
  74    Element is  0 if register N has not been seen yet on backward scan.  */
  75
  76 static int *reg_where_dead;
  77
  78 /* Element N is suid of insn where life span of pseudo reg N begins.  */
  79
  80 static int *reg_where_born;
  81
  82 /* Numbers of pseudo-regs to be allocated, highest priority first.  */
  83
  84 static int *reg_order;
  85
  86 /* Indexed by reg number (hard or pseudo), nonzero if register is live
  87    at the current point in the instruction stream.  */
  88
  89 static char *regs_live;
  90
  91 /* Indexed by reg number, nonzero if reg was used in a SUBREG that changes
  92    its size.  */
  93
  94 static char *regs_change_size;
  95
  96 /* Indexed by reg number, nonzero if reg crosses a setjmp.  */
  97
  98 static char *regs_crosses_setjmp;
  99
 100 /* Indexed by insn's suid, the set of hard regs live after that insn.  */
 101
 102 static HARD_REG_SET *after_insn_hard_regs;
 103
 104 /* Record that hard reg REGNO is live after insn INSN.  */
 105
 106 #define MARK_LIVE_AFTER(INSN,REGNO)  \
 107   SET_HARD_REG_BIT (after_insn_hard_regs[INSN_SUID (INSN)], (REGNO))
 108
 109 static int stupid_reg_compare   PROTO((const GENERIC_PTR,const GENERIC_PTR));
 110 static int stupid_find_reg      PROTO((int, enum reg_class, enum machine_mode,
 111                                        int, int, int));
 112 static void stupid_mark_refs    PROTO((rtx, rtx));
 113 \f
 114 /* Stupid life analysis is for the case where only variables declared
 115    `register' go in registers.  For this case, we mark all
 116    pseudo-registers that belong to register variables as
 117    dying in the last instruction of the function, and all other
 118    pseudo registers as dying in the last place they are referenced.
 119    Hard registers are marked as dying in the last reference before
 120    the end or before each store into them.  */
 121
 122 void
 123 stupid_life_analysis (f, nregs, file)
 124      rtx f;
 125      int nregs;
 126      FILE *file;
 127 {
 128   register int i;
 129   register rtx last, insn;
 130   int max_uid, max_suid;
 131
 132   bzero (regs_ever_live, sizeof regs_ever_live);
 133
 134   regs_live = (char *) alloca (nregs);
 135
 136   /* First find the last real insn, and count the number of insns,
 137      and assign insns their suids.  */
 138
 139   for (insn = f, i = 0; insn; insn = NEXT_INSN (insn))
 140     if (INSN_UID (insn) > i)
 141       i = INSN_UID (insn);
 142
 143   max_uid = i + 1;
 144   uid_suid = (int *) alloca ((i + 1) * sizeof (int));
 145
 146   /* Compute the mapping from uids to suids.
 147      Suids are numbers assigned to insns, like uids,
 148      except that suids increase monotonically through the code.  */
 149
 150   last = 0;                     /* In case of empty function body */
 151   for (insn = f, i = 0; insn; insn = NEXT_INSN (insn))
 152     {
 153       if (GET_RTX_CLASS (GET_CODE (insn)) == 'i')
 154         last = insn;
 155
 156       INSN_SUID (insn) = ++i;
 157     }
 158
 159   last_call_suid = i + 1;
 160   last_setjmp_suid = i + 1;
 161   max_suid = i + 1;
 162
 163   max_regno = nregs;
 164
 165   /* Allocate tables to record info about regs.  */
 166
 167   reg_where_dead = (int *) alloca (nregs * sizeof (int));
 168   bzero ((char *) reg_where_dead, nregs * sizeof (int));
 169
 170   reg_where_born = (int *) alloca (nregs * sizeof (int));
 171   bzero ((char *) reg_where_born, nregs * sizeof (int));
 172
 173   reg_order = (int *) alloca (nregs * sizeof (int));
 174   bzero ((char *) reg_order, nregs * sizeof (int));
 175
 176   regs_change_size = (char *) alloca (nregs * sizeof (char));
 177   bzero ((char *) regs_change_size, nregs * sizeof (char));
 178
 179   regs_crosses_setjmp = (char *) alloca (nregs * sizeof (char));
 180   bzero ((char *) regs_crosses_setjmp, nregs * sizeof (char));
 181
 182   /* Allocate the reg_renumber array */
 183   allocate_reg_info (max_regno, FALSE, TRUE);
 184   for (i = 0; i < FIRST_PSEUDO_REGISTER; i++)
 185     reg_renumber[i] = i;
 186
 187   after_insn_hard_regs
 188     = (HARD_REG_SET *) alloca (max_suid * sizeof (HARD_REG_SET));
 189
 190   bzero ((char *) after_insn_hard_regs, max_suid * sizeof (HARD_REG_SET));
 191
 192   /* Allocate and zero out many data structures
 193      that will record the data from lifetime analysis.  */
 194
 195   allocate_for_life_analysis ();
 196
 197   for (i = 0; i < max_regno; i++)
 198     REG_N_DEATHS (i) = 1;
 199
 200   bzero (regs_live, nregs);
 201
 202   /* Find where each pseudo register is born and dies,
 203      by scanning all insns from the end to the start
 204      and noting all mentions of the registers.
 205
 206      Also find where each hard register is live
 207      and record that info in after_insn_hard_regs.
 208      regs_live[I] is 1 if hard reg I is live
 209      at the current point in the scan.  */
 210
 211   for (insn = last; insn; insn = PREV_INSN (insn))
 212     {
 213       register HARD_REG_SET *p = after_insn_hard_regs + INSN_SUID (insn);
 214
 215       /* Copy the info in regs_live into the element of after_insn_hard_regs
 216          for the current position in the rtl code.  */
 217
 218       for (i = 0; i < FIRST_PSEUDO_REGISTER; i++)
 219         if (regs_live[i])
 220           SET_HARD_REG_BIT (*p, i);
 221
 222       /* Update which hard regs are currently live
 223          and also the birth and death suids of pseudo regs
 224          based on the pattern of this insn.  */
 225
 226       if (GET_RTX_CLASS (GET_CODE (insn)) == 'i')
 227         stupid_mark_refs (PATTERN (insn), insn);
 228
 229       if (GET_CODE (insn) == NOTE
 230           && NOTE_LINE_NUMBER (insn) == NOTE_INSN_SETJMP)
 231         last_setjmp_suid = INSN_SUID (insn);
 232
 233       /* Mark all call-clobbered regs as live after each call insn
 234          so that a pseudo whose life span includes this insn
 235          will not go in one of them.
 236          Then mark those regs as all dead for the continuing scan
 237          of the insns before the call.  */
 238
 239       if (GET_CODE (insn) == CALL_INSN)
 240         {
 241           last_call_suid = INSN_SUID (insn);
 242           IOR_HARD_REG_SET (after_insn_hard_regs[last_call_suid],
 243                             call_used_reg_set);
 244
 245           for (i = 0; i < FIRST_PSEUDO_REGISTER; i++)
 246             if (call_used_regs[i])
 247               regs_live[i] = 0;
 248
 249           /* It is important that this be done after processing the insn's
 250              pattern because we want the function result register to still
 251              be live if it's also used to pass arguments.  */
 252           stupid_mark_refs (CALL_INSN_FUNCTION_USAGE (insn), insn);
 253         }
 254     }
 255
 256   /* Now decide the order in which to allocate the pseudo registers.  */
 257
 258   for (i = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1; i < max_regno; i++)
 259     reg_order[i] = i;
 260
 261   qsort (&reg_order[LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1],
 262          max_regno - LAST_VIRTUAL_REGISTER - 1, sizeof (int),
 263          stupid_reg_compare);
 264
 265   /* Now, in that order, try to find hard registers for those pseudo regs.  */
 266
 267   for (i = LAST_VIRTUAL_REGISTER + 1; i < max_regno; i++)
 268     {
 269       register int r = reg_order[i];
 270
 271       /* Some regnos disappear from the rtl.  Ignore them to avoid crash.
 272          Also don't allocate registers that cross a setjmp.  */
 273       if (regno_reg_rtx[r] == 0 || regs_crosses_setjmp[r])
 274         continue;
 275
 276       /* Now find the best hard-register class for this pseudo register */
 277       if (N_REG_CLASSES > 1)
 278         reg_renumber[r] = stupid_find_reg (REG_N_CALLS_CROSSED (r),
 279                                            reg_preferred_class (r),
 280                                            PSEUDO_REGNO_MODE (r),
 281                                            reg_where_born[r],
 282                                            reg_where_dead[r],
 283                                            regs_change_size[r]);
 284
 285       /* If no reg available in that class, try alternate class.  */
 286       if (reg_renumber[r] == -1 && reg_alternate_class (r) != NO_REGS)
 287         reg_renumber[r] = stupid_find_reg (REG_N_CALLS_CROSSED (r),
 288                                            reg_alternate_class (r),
 289                                            PSEUDO_REGNO_MODE (r),
 290                                            reg_where_born[r],
 291                                            reg_where_dead[r],
 292                                            regs_change_size[r]);
 293     }
 294
 295   if (file)
 296     dump_flow_info (file);
 297 }
 298
 299 /* Comparison function for qsort.
 300    Returns -1 (1) if register *R1P is higher priority than *R2P.  */
 301
 302 static int
 303 stupid_reg_compare (r1p, r2p)
 304      const GENERIC_PTR r1p;
 305      const GENERIC_PTR r2p;
 306 {
 307   register int r1 = *(int *)r1p, r2 = *(int *)r2p;
 308   register int len1 = reg_where_dead[r1] - reg_where_born[r1];
 309   register int len2 = reg_where_dead[r2] - reg_where_born[r2];
 310   int tem;
 311
 312   tem = len2 - len1;
 313   if (tem != 0)
 314     return tem;
 315
 316   tem = REG_N_REFS (r1) - REG_N_REFS (r2);
 317   if (tem != 0)
 318     return tem;
 319
 320   /* If regs are equally good, sort by regno,
 321      so that the results of qsort leave nothing to chance.  */
 322   return r1 - r2;
 323 }
 324 \f
 325 /* Find a block of SIZE words of hard registers in reg_class CLASS
 326    that can hold a value of machine-mode MODE
 327      (but actually we test only the first of the block for holding MODE)
 328    currently free from after insn whose suid is BORN_INSN
 329    through the insn whose suid is DEAD_INSN,
 330    and return the number of the first of them.
 331    Return -1 if such a block cannot be found.
 332
 333    If CALL_PRESERVED is nonzero, insist on registers preserved
 334    over subroutine calls, and return -1 if cannot find such.
 335
 336    If CHANGES_SIZE is nonzero, it means this register was used as the
 337    operand of a SUBREG that changes its size.  */
 338
 339 static int
 340 stupid_find_reg (call_preserved, class, mode,
 341                  born_insn, dead_insn, changes_size)
 342      int call_preserved;
 343      enum reg_class class;
 344      enum machine_mode mode;
 345      int born_insn, dead_insn;
 346      int changes_size;
 347 {
 348   register int i, ins;
 349 #ifdef HARD_REG_SET
 350   register              /* Declare them register if they are scalars.  */
 351 #endif
 352     HARD_REG_SET used, this_reg;
 353 #ifdef ELIMINABLE_REGS
 354   static struct {int from, to; } eliminables[] = ELIMINABLE_REGS;
 355 #endif
 356
 357   /* If this register's life is more than 5,000 insns, we probably
 358      can't allocate it, so don't waste the time trying.  This avoids
 359      quadratic behavior on programs that have regularly-occurring
 360      SAVE_EXPRs.  */
 361   if (dead_insn > born_insn + 5000)
 362     return -1;
 363
 364   COPY_HARD_REG_SET (used,
 365                      call_preserved ? call_used_reg_set : fixed_reg_set);
 366
 367 #ifdef ELIMINABLE_REGS
 368   for (i = 0; i < sizeof eliminables / sizeof eliminables[0]; i++)
 369     SET_HARD_REG_BIT (used, eliminables[i].from);
 370 #if HARD_FRAME_POINTER_REGNUM != FRAME_POINTER_REGNUM
 371   SET_HARD_REG_BIT (used, HARD_FRAME_POINTER_REGNUM);
 372 #endif
 373 #else
 374   SET_HARD_REG_BIT (used, FRAME_POINTER_REGNUM);
 375 #endif
 376
 377   for (ins = born_insn; ins < dead_insn; ins++)
 378     IOR_HARD_REG_SET (used, after_insn_hard_regs[ins]);
 379
 380   IOR_COMPL_HARD_REG_SET (used, reg_class_contents[(int) class]);
 381
 382 #ifdef CLASS_CANNOT_CHANGE_SIZE
 383   if (changes_size)
 384     IOR_HARD_REG_SET (used,
 385                       reg_class_contents[(int) CLASS_CANNOT_CHANGE_SIZE]);
 386 #endif
 387
 388   for (i = 0; i < FIRST_PSEUDO_REGISTER; i++)
 389     {
 390 #ifdef REG_ALLOC_ORDER
 391       int regno = reg_alloc_order[i];
 392 #else
 393       int regno = i;
 394 #endif
 395
 396       /* If a register has screwy overlap problems,
 397          don't use it at all if not optimizing.
 398          Actually this is only for the 387 stack register,
 399          and it's because subsequent code won't work.  */
 400 #ifdef OVERLAPPING_REGNO_P
 401       if (OVERLAPPING_REGNO_P (regno))
 402         continue;
 403 #endif
 404
 405       if (! TEST_HARD_REG_BIT (used, regno)
 406           && HARD_REGNO_MODE_OK (regno, mode))
 407         {
 408           register int j;
 409           register int size1 = HARD_REGNO_NREGS (regno, mode);
 410           for (j = 1; j < size1 && ! TEST_HARD_REG_BIT (used, regno + j); j++);
 411           if (j == size1)
 412             {
 413               CLEAR_HARD_REG_SET (this_reg);
 414               while (--j >= 0)
 415                 SET_HARD_REG_BIT (this_reg, regno + j);
 416               for (ins = born_insn; ins < dead_insn; ins++)
 417                 {
 418                   IOR_HARD_REG_SET (after_insn_hard_regs[ins], this_reg);
 419                 }
 420               return regno;
 421             }
 422 #ifndef REG_ALLOC_ORDER
 423           i += j;               /* Skip starting points we know will lose */
 424 #endif
 425         }
 426     }
 427
 428   return -1;
 429 }
 430 \f
 431 /* Walk X, noting all assignments and references to registers
 432    and recording what they imply about life spans.
 433    INSN is the current insn, supplied so we can find its suid.  */
 434
 435 static void
 436 stupid_mark_refs (x, insn)
 437      rtx x, insn;
 438 {
 439   register RTX_CODE code;
 440   register char *fmt;
 441   register int regno, i;
 442
 443   if (x == 0)
 444     return;
 445
 446   code = GET_CODE (x);
 447
 448   if (code == SET || code == CLOBBER)
 449     {
 450       if (SET_DEST (x) != 0
 451           && (GET_CODE (SET_DEST (x)) == REG
 452               || (GET_CODE (SET_DEST (x)) == SUBREG
 453                   && GET_CODE (SUBREG_REG (SET_DEST (x))) == REG
 454                   && (REGNO (SUBREG_REG (SET_DEST (x)))
 455                       >= FIRST_PSEUDO_REGISTER))))
 456         {
 457           /* Register is being assigned.  */
 458           /* If setting a SUBREG, we treat the entire reg as being set.  */
 459           if (GET_CODE (SET_DEST (x)) == SUBREG)
 460             regno = REGNO (SUBREG_REG (SET_DEST (x)));
 461           else
 462             regno = REGNO (SET_DEST (x));
 463
 464           /* For hard regs, update the where-live info.  */
 465           if (regno < FIRST_PSEUDO_REGISTER)
 466             {
 467               register int j
 468                 = HARD_REGNO_NREGS (regno, GET_MODE (SET_DEST (x)));
 469
 470               while (--j >= 0)
 471                 {
 472                   regs_ever_live[regno+j] = 1;
 473                   regs_live[regno+j] = 0;
 474
 475                   /* The following line is for unused outputs;
 476                      they do get stored even though never used again.  */
 477                   MARK_LIVE_AFTER (insn, regno+j);
 478
 479                   /* When a hard reg is clobbered, mark it in use
 480                      just before this insn, so it is live all through.  */
 481                   if (code == CLOBBER && INSN_SUID (insn) > 0)
 482                     SET_HARD_REG_BIT (after_insn_hard_regs[INSN_SUID (insn) - 1],
 483                                       regno+j);
 484                 }
 485             }
 486           /* For pseudo regs, record where born, where dead, number of
 487              times used, and whether live across a call.  */
 488           else
 489             {
 490               /* Update the life-interval bounds of this pseudo reg.  */
 491
 492               /* When a pseudo-reg is CLOBBERed, it is born just before
 493                  the clobbering insn.  When setting, just after.  */
 494               int where_born = INSN_SUID (insn) - (code == CLOBBER);
 495
 496               reg_where_born[regno] = where_born;
 497
 498               /* The reg must live at least one insn even
 499                  in it is never again used--because it has to go
 500                  in SOME hard reg.  Mark it as dying after the current
 501                  insn so that it will conflict with any other outputs of
 502                  this insn.  */
 503               if (reg_where_dead[regno] < where_born + 2)
 504                 {
 505                   reg_where_dead[regno] = where_born + 2;
 506                   regs_live[regno] = 1;
 507                 }
 508
 509               /* Count the refs of this reg.  */
 510               REG_N_REFS (regno)++;
 511
 512               if (last_call_suid < reg_where_dead[regno])
 513                 REG_N_CALLS_CROSSED (regno) += 1;
 514
 515               if (last_setjmp_suid < reg_where_dead[regno])
 516                 regs_crosses_setjmp[regno] = 1;
 517             }
 518         }
 519
 520       /* Record references from the value being set,
 521          or from addresses in the place being set if that's not a reg.
 522          If setting a SUBREG, we treat the entire reg as *used*.  */
 523       if (code == SET)
 524         {
 525           stupid_mark_refs (SET_SRC (x), insn);
 526           if (GET_CODE (SET_DEST (x)) != REG)
 527             stupid_mark_refs (SET_DEST (x), insn);
 528         }
 529       return;
 530     }
 531
 532   else if (code == SUBREG
 533            && GET_CODE (SUBREG_REG (x)) == REG
 534            && REGNO (SUBREG_REG (x)) >= FIRST_PSEUDO_REGISTER
 535            && (GET_MODE_SIZE (GET_MODE (x))
 536                != GET_MODE_SIZE (GET_MODE (SUBREG_REG (x))))
 537            && (INTEGRAL_MODE_P (GET_MODE (x))
 538                || INTEGRAL_MODE_P (GET_MODE (SUBREG_REG (x)))))
 539     regs_change_size[REGNO (SUBREG_REG (x))] = 1;
 540
 541   /* Register value being used, not set.  */
 542
 543   else if (code == REG)
 544     {
 545       regno = REGNO (x);
 546       if (regno < FIRST_PSEUDO_REGISTER)
 547         {
 548           /* Hard reg: mark it live for continuing scan of previous insns.  */
 549           register int j = HARD_REGNO_NREGS (regno, GET_MODE (x));
 550           while (--j >= 0)
 551             {
 552               regs_ever_live[regno+j] = 1;
 553               regs_live[regno+j] = 1;
 554             }
 555         }
 556       else
 557         {
 558           /* Pseudo reg: record first use, last use and number of uses.  */
 559
 560           reg_where_born[regno] = INSN_SUID (insn);
 561           REG_N_REFS (regno)++;
 562           if (regs_live[regno] == 0)
 563             {
 564               regs_live[regno] = 1;
 565               reg_where_dead[regno] = INSN_SUID (insn);
 566             }
 567         }
 568       return;
 569     }
 570
 571   /* Recursive scan of all other rtx's.  */
 572
 573   fmt = GET_RTX_FORMAT (code);
 574   for (i = GET_RTX_LENGTH (code) - 1; i >= 0; i--)
 575     {
 576       if (fmt[i] == 'e')
 577         stupid_mark_refs (XEXP (x, i), insn);
 578       if (fmt[i] == 'E')
 579         {
 580           register int j;
 581           for (j = XVECLEN (x, i) - 1; j >= 0; j--)
 582             stupid_mark_refs (XVECEXP (x, i, j), insn);
 583         }
 584     }
 585 }