ghc/utils/genapply/GenApply.hs

   1 {-# OPTIONS -cpp #-}
   2 module Main(main) where
   3
   4 #include "../../includes/config.h"
   5 #include "../../includes/MachRegs.h"
   6
   7 #if __GLASGOW_HASKELL__ >= 504
   8 import Text.PrettyPrint
   9 import Data.Word
  10 import Data.Bits
  11 import Data.List        ( intersperse )
  12 import Data.Char        ( toUpper )
  13 #else
  14 import Bits
  15 import Word
  16 import Pretty
  17 import List             ( intersperse )
  18 import Char             ( toUpper )
  19 #endif
  20
  21
  22 -- -----------------------------------------------------------------------------
  23 -- Argument kinds (rougly equivalent to PrimRep)
  24
  25 data ArgRep
  26   = N           -- non-ptr
  27   | P           -- ptr
  28   | V           -- void
  29   | F           -- float
  30   | D           -- double
  31   | L           -- long (64-bit)
  32
  33 -- size of a value in *words*
  34 argSize :: ArgRep -> Int
  35 argSize N = 1
  36 argSize P = 1
  37 argSize V = 0
  38 argSize F = 1
  39 argSize D = (SIZEOF_DOUBLE `quot` SIZEOF_VOID_P :: Int)
  40 argSize L = (8 `quot` SIZEOF_VOID_P :: Int)
  41
  42 showArg :: ArgRep -> Char
  43 showArg N = 'n'
  44 showArg P = 'p'
  45 showArg V = 'v'
  46 showArg F = 'f'
  47 showArg D = 'd'
  48 showArg L = 'l'
  49
  50 -- is a value a pointer?
  51 isPtr :: ArgRep -> Bool
  52 isPtr P = True
  53 isPtr _ = False
  54
  55 -- -----------------------------------------------------------------------------
  56 -- Registers
  57
  58 type Reg = String
  59
  60 availableRegs :: ([Reg],[Reg],[Reg],[Reg])
  61 availableRegs =
  62   ( vanillaRegs MAX_REAL_VANILLA_REG,
  63     floatRegs   MAX_REAL_FLOAT_REG,
  64     doubleRegs  MAX_REAL_DOUBLE_REG,
  65     longRegs    MAX_REAL_LONG_REG
  66   )
  67
  68 vanillaRegs, floatRegs, doubleRegs, longRegs :: Int -> [Reg]
  69 vanillaRegs n = [ "R" ++ show m ++ ".w" | m <- [2..n] ]  -- never use R1
  70 floatRegs   n = [ "F" ++ show m | m <- [1..n] ]
  71 doubleRegs  n = [ "D" ++ show m | m <- [1..n] ]
  72 longRegs    n = [ "L" ++ show m | m <- [1..n] ]
  73
  74 -- -----------------------------------------------------------------------------
  75 -- Loading/saving register arguments to the stack
  76
  77 loadRegArgs :: Int -> [ArgRep] -> (Doc,Int)
  78 loadRegArgs sp args = (vcat (map (uncurry assign_stk_to_reg) reg_locs), sp')
  79  where
  80   (reg_locs, sp') = assignRegs sp args
  81
  82 -- a bit like assignRegs in CgRetConv.lhs
  83 assignRegs
  84         :: Int                  -- Sp of first arg
  85         -> [ArgRep]             -- args
  86         -> ([(Reg,Int)], Int)   -- Sp and rest of args
  87 assignRegs sp args = assign sp args availableRegs []
  88
  89 assign sp [] regs doc = (doc, sp)
  90 assign sp (V : args) regs doc = assign sp args regs doc
  91 assign sp (arg : args) regs doc
  92  = case findAvailableReg arg regs of
  93     Just (reg, regs') -> assign (sp + argSize arg)  args regs'
  94                             ((reg, sp) : doc)
  95     Nothing -> (doc, sp)
  96
  97 findAvailableReg N (vreg:vregs, fregs, dregs, lregs) =
  98   Just (vreg, (vregs,fregs,dregs,lregs))
  99 findAvailableReg P (vreg:vregs, fregs, dregs, lregs) =
 100   Just (vreg, (vregs,fregs,dregs,lregs))
 101 findAvailableReg F (vregs, freg:fregs, dregs, lregs) =
 102   Just (freg, (vregs,fregs,dregs,lregs))
 103 findAvailableReg D (vregs, fregs, dreg:dregs, lregs) =
 104   Just (dreg, (vregs,fregs,dregs,lregs))
 105 findAvailableReg L (vregs, fregs, dregs, lreg:lregs) =
 106   Just (lreg, (vregs,fregs,dregs,lregs))
 107 findAvailableReg _ _ = Nothing
 108
 109 assign_reg_to_stk reg@('F':_) sp
 110    = text "ASSIGN_FLT(Sp+" <> int sp <> comma <> text reg <> text ");"
 111 assign_reg_to_stk reg@('D':_) sp
 112    = text "ASSIGN_DBL(Sp+" <> int sp <> comma <> text reg <> text ");"
 113 assign_reg_to_stk reg@('L':_) sp
 114    = text "ASSIGN_Word64(Sp+" <> int sp <> comma <> text reg <> text ");"
 115 assign_reg_to_stk reg sp
 116    = text "Sp[" <> int sp <> text "] = " <> text reg <> semi
 117
 118 assign_stk_to_reg reg@('F':_) sp
 119    = text reg <> text " = "  <> text "PK_FLT(Sp+" <> int sp <> text ");"
 120 assign_stk_to_reg reg@('D':_) sp
 121    = text reg <> text " = "  <> text "PK_DBL(Sp+" <> int sp <> text ");"
 122 assign_stk_to_reg reg@('L':_) sp
 123    = text reg <> text " = "  <> text "PK_Word64(Sp+" <> int sp <> text ");"
 124 assign_stk_to_reg reg sp
 125    = text reg <> text " = Sp[" <> int sp <> text "];"
 126
 127
 128 -- make a ptr/non-ptr bitmap from a list of argument types
 129 mkBitmap :: [ArgRep] -> Word32
 130 mkBitmap args = foldr f 0 args
 131  where f arg bm | isPtr arg = bm `shiftL` 1
 132                 | otherwise = (bm `shiftL` size) .|. ((1 `shiftL` size) - 1)
 133                 where size = argSize arg
 134
 135 -- -----------------------------------------------------------------------------
 136 -- Generating the application functions
 137
 138 mkApplyRetName args
 139   = text "stg_ap_" <> text (map showArg args) <> text "_ret"
 140
 141 mkApplyInfoName args
 142   = text "stg_ap_" <> text (map showArg args) <> text "_info"
 143
 144 genMkPAP macro jump stack_apply is_pap args all_args_size fun_info_label
 145   =  smaller_arity_cases
 146   $$ exact_arity_case
 147   $$ larger_arity_case
 148
 149   where
 150     n_args = length args
 151
 152 -- The SMALLER ARITY cases:
 153 --      if (arity == 1) {
 154 --          Sp[0] = Sp[1];
 155 --          Sp[1] = (W_)&stg_ap_1_info;
 156 --          JMP_(GET_ENTRY(R1.cl));
 157
 158     smaller_arity_cases = vcat [ smaller_arity i | i <- [1..n_args-1] ]
 159
 160     smaller_arity arity
 161         =  text "if (arity == " <> int arity <> text ") {" $$
 162            let
 163              (reg_doc, sp')
 164                 | stack_apply = (empty, 1)
 165                 | otherwise   = loadRegArgs 1 these_args
 166            in
 167            nest 4 (vcat [
 168              reg_doc,
 169              vcat [ shuffle_down j | j <- [sp'..these_args_size] ],
 170              text "Sp[" <> int these_args_size <>  text "] = (W_)&" <>
 171                 mkApplyInfoName rest_args <> semi,
 172              text "Sp += " <> int (sp' -  1) <> semi,
 173                 -- for a PAP, we have to arrange that the stack contains a
 174                 -- return address in the even that stg_PAP_entry fails its
 175                 -- heap check.  See stg_PAP_entry in Apply.hc for details.
 176              if is_pap
 177                 then text "R2.w = (W_)&" <> mkApplyInfoName these_args <> semi
 178                 else empty,
 179              text "JMP_" <> parens (text jump) <> semi
 180             ]) $$
 181            text "}"
 182         where
 183                 (these_args, rest_args) = splitAt arity args
 184                 these_args_size = sum (map argSize these_args)
 185
 186                 shuffle_down i =
 187                   text "Sp[" <> int (i-1) <> text "] = Sp["
 188                      <> int i <> text "];"
 189
 190 -- The EXACT ARITY case
 191 --
 192 --      if (arity == 1) {
 193 --          Sp++;
 194 --          JMP_(GET_ENTRY(R1.cl));
 195
 196     exact_arity_case
 197         = text "if (arity == " <> int n_args <> text ") {" $$
 198           let
 199              (reg_doc, sp')
 200                 | stack_apply = (empty, 1)
 201                 | otherwise   = loadRegArgs 1 args
 202           in
 203           nest 4 (vcat [
 204             reg_doc,
 205             text "Sp += " <> int sp' <> semi,
 206             if is_pap
 207                 then text "R2.w = (W_)&" <> fun_info_label <> semi
 208                 else empty,
 209             text "JMP_" <> parens (text jump) <> semi
 210           ])
 211
 212 -- The LARGER ARITY cases:
 213 --
 214 --      } else /* arity > 1 */ {
 215 --          BUILD_PAP(1,0,(W_)&stg_ap_v_info);
 216 --      }
 217
 218     larger_arity_case =
 219            text "} else {" $$
 220            nest 4 (
 221                 text macro <> char '(' <> int n_args <> comma <>
 222                                         int all_args_size <>
 223                                         text ",(W_)&" <> fun_info_label <>
 224                                         text ");"
 225            ) $$
 226            char '}'
 227
 228 -- -----------------------------------------------------------------------------
 229 -- generate an apply function
 230
 231 -- args is a list of 'p', 'n', 'f', 'd' or 'l'
 232
 233 genApply args =
 234    let
 235     fun_ret_label  = mkApplyRetName args
 236     fun_info_label = mkApplyInfoName args
 237     all_args_size  = sum (map argSize args)
 238    in
 239     vcat [
 240       text "INFO_TABLE_RET(" <> fun_info_label <> text "," <>
 241         fun_ret_label <> text "," <>
 242         text "MK_SMALL_BITMAP(" <> int all_args_size <> text "/*framsize*/," <>
 243         int (fromIntegral (mkBitmap args)) <> text "/*bitmap*/), " <>
 244         text "0,0,0,RET_SMALL,,EF_,0,0);",
 245       text "",
 246       text "F_ " <> fun_ret_label <> text "( void )\n{",
 247       nest 4 (vcat [
 248        text "StgInfoTable *info;",
 249        text "nat arity;",
 250
 251 --    if fast == 1:
 252 --        print "static void *lbls[] ="
 253 --        print "  { [FUN]             &&fun_lbl,"
 254 --        print "    [FUN_1_0]         &&fun_lbl,"
 255 --        print "    [FUN_0_1]        &&fun_lbl,"
 256 --        print "    [FUN_2_0]        &&fun_lbl,"
 257 --        print "    [FUN_1_1]        &&fun_lbl,"
 258 --        print "    [FUN_0_2]        &&fun_lbl,"
 259 --        print "    [FUN_STATIC]      &&fun_lbl,"
 260 --        print "    [PAP]             &&pap_lbl,"
 261 --        print "    [THUNK]           &&thunk_lbl,"
 262 --        print "    [THUNK_1_0]              &&thunk_lbl,"
 263 --        print "    [THUNK_0_1]              &&thunk_lbl,"
 264 --        print "    [THUNK_2_0]              &&thunk_lbl,"
 265 --        print "    [THUNK_1_1]              &&thunk_lbl,"
 266 --        print "    [THUNK_0_2]              &&thunk_lbl,"
 267 --        print "    [THUNK_STATIC]    &&thunk_lbl,"
 268 --        print "    [THUNK_SELECTOR]  &&thunk_lbl,"
 269 --        print "    [IND]            &&ind_lbl,"
 270 --        print "    [IND_OLDGEN]      &&ind_lbl,"
 271 --        print "    [IND_STATIC]      &&ind_lbl,"
 272 --        print "    [IND_PERM]       &&ind_lbl,"
 273 --        print "    [IND_OLDGEN_PERM] &&ind_lbl"
 274 --        print "  };"
 275
 276        text "FB_",
 277        text "",
 278        text "IF_DEBUG(apply,fprintf(stderr, \"" <> fun_ret_label <>
 279           text "... \"); printClosure(R1.cl));",
 280
 281        text "IF_DEBUG(sanity,checkStackFrame(Sp+" <> int (1 + all_args_size)
 282         <> text "));",
 283
 284 --       text "IF_DEBUG(sanity,checkStackChunk(Sp+" <> int (1 + all_args_size) <>
 285 --        text ", CurrentTSO->stack + CurrentTSO->stack_size));",
 286
 287        text "TICK_SLOW_CALL(" <> int (length args) <> text ");",
 288
 289        let do_assert [] _ = []
 290            do_assert (arg:args) offset
 291                 | isPtr arg = this : rest
 292                 | otherwise = rest
 293                 where this = text "ASSERT(LOOKS_LIKE_CLOSURE_PTR(Sp["
 294                                  <> int offset <> text "]));"
 295                       rest = do_assert args (offset + argSize arg)
 296        in
 297        vcat (do_assert args 1),
 298
 299        text  "again:",
 300        text  "info = get_itbl(R1.cl);",
 301
 302 --    if fast == 1:
 303 --        print "    goto *lbls[info->type];";
 304 --    else:
 305         text "switch (info->type) {" $$
 306          nest 4 (vcat [
 307
 308 --    if fast == 1:
 309 --        print "    bco_lbl:"
 310 --    else:
 311         text "case BCO:",
 312         nest 4 (vcat [
 313           text "arity = BCO_ARITY((StgBCO *)R1.p);",
 314           text "ASSERT(arity > 0);",
 315           genMkPAP "BUILD_PAP" "stg_BCO_entry"
 316                 True{-stack apply-} False{-not a PAP-}
 317                 args all_args_size fun_info_label
 318          ]),
 319
 320 --    if fast == 1:
 321 --        print "    fun_lbl:"
 322 --    else:
 323         text "case FUN:",
 324         text "case FUN_1_0:",
 325         text "case FUN_0_1:",
 326         text "case FUN_2_0:",
 327         text "case FUN_1_1:",
 328         text "case FUN_0_2:",
 329         text "case FUN_STATIC:",
 330         nest 4 (vcat [
 331           text "arity = itbl_to_fun_itbl(info)->arity;",
 332           text "ASSERT(arity > 0);",
 333           genMkPAP "BUILD_PAP" "GET_ENTRY(R1.cl)"
 334                 False{-reg apply-} False{-not a PAP-}
 335                 args all_args_size fun_info_label
 336          ]),
 337
 338 --    if fast == 1:
 339 --        print "    pap_lbl:"
 340 --    else:
 341
 342         text "case PAP:",
 343         nest 4 (vcat [
 344           text "arity = ((StgPAP *)R1.p)->arity;",
 345           text "ASSERT(arity > 0);",
 346           genMkPAP "NEW_PAP" "stg_PAP_entry"
 347                 True{-stack apply-} True{-is a PAP-}
 348                 args all_args_size fun_info_label
 349          ]),
 350
 351         text "",
 352
 353 --    if fast == 1:
 354 --        print "    thunk_lbl:"
 355 --    else:
 356         text "case AP:",
 357         text "case AP_STACK:",
 358         text "case CAF_BLACKHOLE:",
 359         text "case BLACKHOLE:",
 360         text "case BLACKHOLE_BQ:",
 361         text "case SE_BLACKHOLE:",
 362         text "case SE_CAF_BLACKHOLE:",
 363         text "case THUNK:",
 364         text "case THUNK_1_0:",
 365         text "case THUNK_0_1:",
 366         text "case THUNK_2_0:",
 367         text "case THUNK_1_1:",
 368         text "case THUNK_0_2:",
 369         text "case THUNK_STATIC:",
 370         text "case THUNK_SELECTOR:",
 371         nest 4 (vcat [
 372           text "Sp[0] = (W_)&" <> fun_info_label <> text ";",
 373           text "JMP_(GET_ENTRY(R1.cl));",
 374           text ""
 375          ]),
 376
 377 --    if fast == 1:
 378 --        print "    ind_lbl:"
 379 --    else:
 380         text "case IND:",
 381         text "case IND_OLDGEN:",
 382         text "case IND_STATIC:",
 383         text "case IND_PERM:",
 384         text "case IND_OLDGEN_PERM:",
 385         nest 4 (vcat [
 386           text "R1.cl = ((StgInd *)R1.p)->indirectee;",
 387           text "goto again;"
 388          ]),
 389         text "",
 390
 391 --    if fast == 0:
 392
 393        text "default:",
 394        nest 4 (
 395          text "barf(\"" <> fun_ret_label <> text "\");"
 396        ),
 397        text "}"
 398
 399         ])
 400       ]),
 401       text "FE_",
 402       text "}"
 403     ]
 404
 405 -- -----------------------------------------------------------------------------
 406 -- Making a stack apply
 407
 408 -- These little functions are like slow entry points.  They provide
 409 -- the layer between the PAP entry code and the function's fast entry
 410 -- point: namely they load arguments off the stack into registers (if
 411 -- available) and jump to the function's entry code.
 412 --
 413 -- On entry: R1 points to the function closure
 414 --           arguments are on the stack starting at Sp
 415 --
 416 -- Invariant: the list of arguments never contains void.  Since we're only
 417 -- interested in loading arguments off the stack here, we can ignore
 418 -- void arguments.
 419
 420 mkStackApplyEntryLabel:: [ArgRep] -> Doc
 421 mkStackApplyEntryLabel args = text "stg_ap_stk_" <> text (map showArg args)
 422
 423 genStackApply :: [ArgRep] -> Doc
 424 genStackApply args =
 425   let fn_entry_label = mkStackApplyEntryLabel args in
 426   vcat [
 427     text "IF_" <> parens fn_entry_label,
 428     text "{",
 429     nest 4 (text "FB_" $$ body $$ text "FE_"),
 430     text "}"
 431    ]
 432  where
 433    (assign_regs, sp') = loadRegArgs 0 args
 434    body = vcat [assign_regs,
 435                 text "Sp += " <> int sp' <> semi,
 436                 text "JMP_(GET_ENTRY(R1.cl));"
 437                 ]
 438
 439 -- -----------------------------------------------------------------------------
 440 -- Stack save entry points.
 441 --
 442 -- These code fragments are used to save registers on the stack at a heap
 443 -- check failure in the entry code for a function.  We also have to save R1
 444 -- and the return address (stg_gen_ap_info) on the stack.  See stg_fun_gc_gen
 445 -- in HeapStackCheck.hc for more details.
 446
 447 mkStackSaveEntryLabel :: [ArgRep] -> Doc
 448 mkStackSaveEntryLabel args = text "stg_stk_save_" <> text (map showArg args)
 449
 450 genStackSave :: [ArgRep] -> Doc
 451 genStackSave args =
 452   let fn_entry_label= mkStackSaveEntryLabel args in
 453   vcat [
 454     text "IF_" <> parens fn_entry_label,
 455     text "{",
 456     nest 4 (text "FB_" $$ body $$ text "FE_"),
 457     text "}"
 458    ]
 459  where
 460    body = vcat [text "Sp -= " <> int sp_offset <> semi,
 461                 vcat (map (uncurry assign_reg_to_stk) reg_locs),
 462                 text "Sp[2] = R1.w;",
 463                 text "Sp[1] =" <+> int (sp_offset - std_frame_size) <> semi,
 464                 text "Sp[0] = (W_)&stg_gc_fun_info;",
 465                 text "JMP_(stg_gc_noregs);"
 466                 ]
 467
 468    std_frame_size = 3 -- the std bits of the frame. See StgRetFun in Closures.h,
 469                       -- and the comment on stg_fun_gc_gen in HeapStackCheck.hc.
 470    (reg_locs, sp_offset) = assignRegs std_frame_size args
 471
 472 -- -----------------------------------------------------------------------------
 473 -- The prologue...
 474
 475 main = putStr (render the_code)
 476   where the_code = vcat [
 477                 text "// DO NOT EDIT!",
 478                 text "// Automatically generated by GenApply.hs",
 479                 text "",
 480                 text "#include \"Stg.h\"",
 481                 text "#include \"Rts.h\"",
 482                 text "#include \"RtsFlags.h\"",
 483                 text "#include \"Storage.h\"",
 484                 text "#include \"RtsUtils.h\"",
 485                 text "#include \"Printer.h\"",
 486                 text "#include \"Sanity.h\"",
 487                 text "#include \"Apply.h\"",
 488                 text "",
 489                 text "#include <stdio.h>",
 490
 491                 vcat (intersperse (text "") $ map genApply applyTypes),
 492                 vcat (intersperse (text "") $ map genStackFns stackApplyTypes),
 493
 494                 genStackApplyArray stackApplyTypes,
 495                 genStackSaveArray stackApplyTypes,
 496                 genBitmapArray stackApplyTypes,
 497
 498                 text ""  -- add a newline at the end of the file
 499             ]
 500
 501 -- These have been shown to cover about 99% of cases in practice...
 502 applyTypes = [
 503         [V],
 504         [F],
 505         [D],
 506         [L],
 507         [N],
 508         [P],
 509         [P,V],
 510         [P,P],
 511         [P,P,V],
 512         [P,P,P],
 513         [P,P,P,P],
 514         [P,P,P,P,P],
 515         [P,P,P,P,P,P],
 516         [P,P,P,P,P,P,P]
 517    ]
 518
 519 -- No need for V args in the stack apply cases.
 520 -- ToDo: the stack apply and stack save code doesn't make a distinction
 521 -- between N and P (they both live in the same register), only the bitmap
 522 -- changes, so we could share the apply/save code between lots of cases.
 523 stackApplyTypes = [
 524         [N],
 525         [P],
 526         [F],
 527         [D],
 528         [L],
 529         [N,N],
 530         [N,P],
 531         [P,N],
 532         [P,P],
 533         [N,N,N],
 534         [N,N,P],
 535         [N,P,N],
 536         [N,P,P],
 537         [P,N,N],
 538         [P,N,P],
 539         [P,P,N],
 540         [P,P,P],
 541         [P,P,P,P],
 542         [P,P,P,P,P],
 543         [P,P,P,P,P,P],
 544         [P,P,P,P,P,P,P],
 545         [P,P,P,P,P,P,P,P]
 546    ]
 547
 548 genStackFns args = genStackApply args $$ genStackSave args
 549
 550
 551 genStackApplyArray types =
 552   text "StgFun *stg_ap_stack_entries[] = {" $$
 553   vcat (map arr_ent types) $$
 554   text "};"
 555  where
 556   arr_ent ty = brackets (arg_const ty) <+> mkStackApplyEntryLabel ty <> comma
 557
 558 genStackSaveArray types =
 559   text "StgFun *stg_stack_save_entries[] = {" $$
 560   vcat (map arr_ent types) $$
 561   text "};"
 562  where
 563   arr_ent ty = brackets (arg_const ty) <+> mkStackSaveEntryLabel ty <> comma
 564
 565 genBitmapArray :: [[ArgRep]] -> Doc
 566 genBitmapArray types =
 567   vcat [
 568     text "StgWord stg_arg_bitmaps[] = {",
 569     vcat (map gen_bitmap types),
 570     text "};"
 571   ]
 572   where
 573    gen_bitmap ty = brackets (arg_const ty) <+>
 574                    text "MK_SMALL_BITMAP" <> parens (
 575                         int (sum (map argSize ty)) <> comma <>
 576                         text (show (mkBitmap ty))) <>
 577                    comma
 578
 579 arg_const ty = text "ARG_" <> text (map toUpper (map showArg ty))
 580