includes/stg/TailCalls.h

   1 /* -----------------------------------------------------------------------------
   2  *
   3  * (c) The GHC Team, 1998-2009
   4  *
   5  * Stuff for implementing proper tail jumps.
   6  *
   7  * Do not #include this file directly: #include "Rts.h" instead.
   8  *
   9  * To understand the structure of the RTS headers, see the wiki:
  10  *   http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/SourceTree/Includes
  11  *
  12  * ---------------------------------------------------------------------------*/
  13
  14 #ifndef TAILCALLS_H
  15 #define TAILCALLS_H
  16
  17 /* -----------------------------------------------------------------------------
  18    Unmangled tail-jumping: use the mini interpretter.
  19    -------------------------------------------------------------------------- */
  20
  21 #ifdef USE_MINIINTERPRETER
  22
  23 #define JMP_(cont) return((StgFunPtr)(cont))
  24 #define FB_
  25 #define FE_
  26
  27 #else
  28
  29 extern void __DISCARD__(void);
  30
  31 /* -----------------------------------------------------------------------------
  32    Tail calling on x86
  33    -------------------------------------------------------------------------- */
  34
  35 #if i386_HOST_ARCH
  36
  37 /* Note about discard: possibly there to fool GCC into clearing up
  38    before we do the jump eg. if there are some arguments left on the C
  39    stack that GCC hasn't popped yet.  Also possibly to fool any
  40    optimisations (a function call often acts as a barrier).  Not sure
  41    if any of this is necessary now -- SDM
  42
  43    Comment to above note: I don't think the __DISCARD__() in JMP_ is
  44    necessary.  Arguments should be popped from the C stack immediately
  45    after returning from a function, as long as we pass -fno-defer-pop
  46    to gcc.  Moreover, a goto to a first-class label acts as a barrier
  47    for optimisations in the same way a function call does.
  48    -= chak
  49    */
  50
  51 /* The goto here seems to cause gcc -O2 to delete all the code after
  52    it - including the FE_ marker and the epilogue code - exactly what
  53    we want! -- SDM
  54    */
  55
  56 #define JMP_(cont)                      \
  57     {                                   \
  58       void *__target;                   \
  59       __DISCARD__();                    \
  60       __target = (void *)(cont);        \
  61       goto *__target;                   \
  62     }
  63
  64 #endif /* i386_HOST_ARCH */
  65
  66 /* -----------------------------------------------------------------------------
  67    Tail calling on x86_64
  68    -------------------------------------------------------------------------- */
  69
  70 #if x86_64_HOST_ARCH
  71
  72 /*
  73   NOTE about __DISCARD__():
  74
  75   On x86_64 this is necessary to work around bugs in the register
  76   variable support in gcc.  Without the __DISCARD__() call, gcc will
  77   silently throw away assignements to global register variables that
  78   happen before the jump.
  79
  80   Here's the example:
  81
  82   extern void g(void);
  83   static void f(void) {
  84     R1 = g;
  85     __DISCARD__()
  86     goto *R1;
  87   }
  88
  89   without the dummy function call, gcc throws away the assignment to R1
  90   (gcc 3.4.3) gcc bug #20359.
  91 */
  92
  93 #define JMP_(cont)                      \
  94     {                                   \
  95       __DISCARD__();                    \
  96       goto *(void *)(cont);                     \
  97     }
  98
  99 #endif /* x86_64_HOST_ARCH */
 100
 101 /* -----------------------------------------------------------------------------
 102    Tail calling on Sparc
 103    -------------------------------------------------------------------------- */
 104
 105 #ifdef sparc_HOST_ARCH
 106
 107 #define JMP_(cont)      ((F_) (cont))()
 108         /* Oh so happily, the above turns into a "call" instruction,
 109            which, on a SPARC, is nothing but a "jmpl" with the
 110            return address in %o7 [which we don't care about].
 111         */
 112
 113 /* Don't need these for sparc mangling */
 114 #define FB_
 115 #define FE_
 116
 117 #endif /* sparc_HOST_ARCH */
 118
 119 /* -----------------------------------------------------------------------------
 120    Tail calling on Alpha
 121    -------------------------------------------------------------------------- */
 122
 123 #ifdef alpha_HOST_ARCH
 124
 125 #if IN_STG_CODE
 126 register void *_procedure __asm__("$27");
 127 #endif
 128
 129 #define JMP_(cont)                              \
 130     do { _procedure = (void *)(cont);           \
 131          __DISCARD__();                         \
 132          goto *_procedure;                      \
 133        } while(0)
 134
 135 /* Don't need these for alpha mangling */
 136 #define FB_
 137 #define FE_
 138
 139 #endif /* alpha_HOST_ARCH */
 140
 141 /* -----------------------------------------------------------------------------
 142    Tail calling on HP
 143
 144 Description of HP's weird procedure linkage, many thanks to Andy Bennet
 145 <andy_bennett@hp.com>:
 146
 147 I've been digging a little further into the problem of how HP-UX does
 148 dynamic procedure calls. My solution in the last e-mail inserting an extra
 149 'if' statement into the JMP_ I think is probably the best general solution I
 150 can come up with. There are still a few problems with it however: It wont
 151 work, if JMP_ ever has to call anything in a shared library, if this is
 152 likely to be required it'll need something more elaborate. It also wont work
 153 with PA-RISC 2.0 wide mode (64-bit) which uses a different format PLT.
 154
 155 I had some feedback from someone in HP's compiler lab and the problem
 156 relates to the linker on HP-UX, not gcc as I first suspected. The reason the
 157 'hsc' executable works is most likely due to a change in 'ld's behaviour for
 158 performance reasons between your revision and mine.
 159
 160 The major issue relating to this is shared libraries and how they are
 161 implented under HP-UX. The whole point of the Procedure Label Table (PLT) is
 162 to allow a function pointer to hold the address of the function and a
 163 pointer to the library's global data lookup table (DLT) used by position
 164 independent code (PIC). This makes the PLT absolutely essential for shared
 165 library calls. HP has two linker introduced assembly functions for dealing
 166 with dynamic calls, $$dyncall and $$dyncall_external. The former does a
 167 check to see if the address is a PLT pointer and dereferences if necessary
 168 or just calls the address otherwise; the latter skips the check and just
 169 does the indirect jump no matter what.
 170
 171 Since $$dyncall_external runs faster due to its not having the test, the
 172 linker nowadays prefers to generate calls to that, rather than $$dyncall. It
 173 makes this decision based on the presence of any shared library. If it even
 174 smells an sl's existence at link time, it rigs the runtime system to
 175 generate PLT references for everything on the assumption that the result
 176 will be slightly more efficient. This is what is crashing GHC since the
 177 calls it is generating have no understanding of the procedure label proper.
 178 The only way to get real addresses is to link everything archive, including
 179 system libraries, at which point it assumes you probably are going to be
 180 using calls similar to GHC's (its rigged for HP's +ESfic compiler option)
 181 but uses $$dyncall if necessary to cope, just in case you aren't.
 182
 183    -------------------------------------------------------------------------- */
 184
 185 #ifdef hppa1_1_hp_hpux_TARGET
 186
 187 #define JMP_(cont)                              \
 188     do { void *_procedure = (void *)(cont);     \
 189          if (((int) _procedure) & 2)            \
 190             _procedure = (void *)(*((int *) (_procedure - 2))); \
 191          goto *_procedure;                      \
 192        } while(0)
 193
 194 #endif /* hppa1_1_hp_hpux_TARGET */
 195
 196 /* -----------------------------------------------------------------------------
 197    Tail calling on PowerPC
 198    -------------------------------------------------------------------------- */
 199
 200 #ifdef powerpc_HOST_ARCH
 201
 202 #define JMP_(cont)                      \
 203     {                                   \
 204       void *target;                     \
 205       target = (void *)(cont);          \
 206       __DISCARD__();                    \
 207       goto *target;                     \
 208     }
 209
 210 /*
 211         The __DISCARD__ is there because Apple's April 2002 Beta of GCC 3.1
 212         sometimes generates incorrect code otherwise.
 213         It tends to "forget" to update global register variables in the presence
 214         of decrement/increment operators:
 215         JMP_(*(--Sp)) is wrongly compiled as JMP_(Sp[-1]).
 216         Calling __DISCARD__ in between works around this problem.
 217 */
 218
 219 /*
 220         I would _love_ to use the following instead,
 221         but some versions of Apple's GCC fail to generate code for it
 222         if it is called for a casted data pointer - which is exactly what
 223         we are going to do...
 224
 225         #define JMP_(cont)      ((F_) (cont))()
 226 */
 227
 228 #endif /* powerpc_HOST_ARCH */
 229
 230 #ifdef powerpc64_HOST_ARCH
 231 #define JMP_(cont) ((F_) (cont))()
 232 #endif
 233
 234 /* -----------------------------------------------------------------------------
 235    Tail calling on IA64
 236    -------------------------------------------------------------------------- */
 237
 238 #ifdef ia64_HOST_ARCH
 239
 240 /* The compiler can more intelligently decide how to do this.  We therefore
 241  * implement it as a call and optimise to a jump at mangle time.
 242  *
 243  * Sometimes GCC likes to move instructions between the function call and
 244  * the "--- TAILCALL ---".  To stop it from finding instructions to put
 245  * there, we insert a jump to the end of the function after the TAILCALL. */
 246 #define JMP_(cont)                              \
 247         ((F_) (cont))();                        \
 248         __asm__ volatile ("--- TAILCALL ---");  \
 249         goto _function_end;
 250
 251 #define FE_    _function_end: __asm__ volatile ("--- END ---");
 252
 253 /* Don't emit calls to __DISCARD__ as this causes hassles */
 254 #define __DISCARD__()
 255
 256 #endif
 257
 258 /* -----------------------------------------------------------------------------
 259    Tail calling on MIPS
 260    -------------------------------------------------------------------------- */
 261
 262 #ifdef mips_HOST_ARCH
 263
 264 #if IN_STG_CODE
 265 register void *_procedure __asm__("$25");
 266 #endif
 267
 268 #define JMP_(cont)                              \
 269     {                                           \
 270        _procedure = (void *)(cont);             \
 271        __DISCARD__();                           \
 272        goto *_procedure;                        \
 273     }
 274
 275 /* Don't need these for MIPS mangling */
 276 #define FB_
 277 #define FE_
 278
 279 #endif /* mips_HOST_ARCH */
 280
 281 /* -----------------------------------------------------------------------------
 282   FUNBEGIN and FUNEND.
 283
 284   These are markers indicating the start and end of Real Code in a
 285   function.  All instructions between the actual start and end of the
 286   function and these markers is shredded by the mangler.
 287   -------------------------------------------------------------------------- */
 288
 289 /*  The following __DISCARD__() has become necessary with gcc 2.96 on x86.
 290  *  It prevents gcc from moving stack manipulation code from the function
 291  *  body (aka the Real Code) into the function prologue, ie, from moving it
 292  *  over the --- BEGIN --- marker.  It should be noted that (like some
 293  *  other black magic in GHC's code), there is no essential reason why gcc
 294  *  could not move some stack manipulation code across the __DISCARD__() -
 295  *  it just doesn't choose to do it at the moment.
 296  *  -= chak
 297  */
 298
 299 #ifndef FB_
 300 #define FB_    __asm__ volatile ("--- BEGIN ---"); __DISCARD__ ();
 301 #endif
 302
 303 #ifndef FE_
 304 #define FE_    __asm__ volatile ("--- END ---");
 305 #endif
 306
 307 #endif /* !USE_MINIINTERPRETER */
 308
 309 #endif /* TAILCALLS_H */