Minor code cleanup
[ghc-hetmet.git] / compiler / cmm / CmmCPS.hs
index 4ec2fc6..2726ef8 100644 (file)
@@ -1,4 +1,8 @@
-module CmmCPS (cmmCPS) where
+module CmmCPS (
+  -- | Converts C-- with full proceedures and parameters
+  -- to a CPS transformed C-- with the stack made manifest.
+  cmmCPS
+) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
@@ -6,20 +10,37 @@ import Cmm
 import CmmLint
 import PprCmm
 
-import Dataflow (mapCmmTop, onBasicBlock, cmmLivenessComment, cmmLiveness)
+import Dataflow
+import CmmLive
+import CmmBrokenBlock
+import CmmProcPoint
+import CmmCallConv
+
+import MachOp
+import ForeignCall
+import CLabel
+import SMRep
+import Constants
 
 import DynFlags
 import ErrUtils
 import Maybes
 import Outputable
+import UniqSupply
+import UniqFM
+import UniqSet
+import Unique
 
 import Monad
 import IO
+import Data.List
 
-cmmCPS :: DynFlags
-       -> [Cmm]                 -- C-- with Proceedures
-       -> IO [Cmm]             -- Output: CPS transformed C--
-
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- |Top level driver for the CPS pass
+-----------------------------------------------------------------------------
+cmmCPS :: DynFlags -- ^ Dynamic flags: -dcmm-lint -ddump-cps-cmm
+       -> [Cmm]    -- ^ Input C-- with Proceedures
+       -> IO [Cmm] -- ^ Output CPS transformed C--
 cmmCPS dflags abstractC = do
   when (dopt Opt_DoCmmLinting dflags) $
        do showPass dflags "CmmLint"
@@ -28,9 +49,292 @@ cmmCPS dflags abstractC = do
                           ghcExit dflags 1
            Nothing  -> return ()
   showPass dflags "CPS"
-  -- continuationC <- return abstractC
-  continuationC <- return $ map (mapCmmTop (onBasicBlock (\bs -> map (cmmLivenessComment (cmmLiveness bs)) bs))) abstractC
+
+  -- TODO: more lint checking
+  --        check for use of branches to non-existant blocks
+  --        check for use of Sp, SpLim, R1, R2, etc.
+
+  uniqSupply <- mkSplitUniqSupply 'p'
+  let supplies = listSplitUniqSupply uniqSupply
+  let doCpsProc s (Cmm c) =
+          Cmm $ concat $ zipWith cpsProc (listSplitUniqSupply s) c
+  let continuationC = zipWith doCpsProc supplies abstractC
 
   dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_cps_cmm "CPS Cmm" (pprCmms continuationC)
+
   -- TODO: add option to dump Cmm to file
+
   return continuationC
+
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- |CPS a single CmmTop (proceedure)
+-- Only 'CmmProc' are transformed 'CmmData' will be left alone.
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+cpsProc :: UniqSupply 
+        -> CmmTop     -- ^Input proceedure
+        -> [CmmTop]   -- ^Output proceedure and continuations
+cpsProc uniqSupply x@(CmmData _ _) = [x]
+cpsProc uniqSupply x@(CmmProc info_table ident params blocks) = cps_procs
+    where
+      uniqes :: [[Unique]]
+      uniqes = map uniqsFromSupply $ listSplitUniqSupply uniqSupply
+
+      -- Break the block at each function call.
+      -- The part after the function call will have to become a continuation.
+      broken_blocks :: [BrokenBlock]
+      broken_blocks =
+          concat $ zipWith3 breakBlock uniqes blocks
+                     (FunctionEntry ident params:repeat ControlEntry)
+
+      -- Calculate live variables for each broken block.
+      --
+      -- Nothing can be live on entry to the first block
+      -- so we could take the tail, but for now we wont
+      -- to help future proof the code.
+      live :: BlockEntryLiveness
+      live = cmmLiveness $ map cmmBlockFromBrokenBlock broken_blocks
+
+      -- Calculate which blocks must be made into full fledged procedures.
+      proc_points :: UniqSet BlockId
+      proc_points = calculateProcPoints broken_blocks
+
+      -- Construct a map so we can lookup a broken block by its 'BlockId'.
+      block_env :: BlockEnv BrokenBlock
+      block_env = blocksToBlockEnv broken_blocks
+
+      -- Group the blocks into continuations based on the set of proc-points.
+      continuations :: [Continuation]
+      continuations = map (gatherBlocksIntoContinuation proc_points block_env)
+                          (uniqSetToList proc_points)
+
+      -- Select the stack format on entry to each continuation.
+      --
+      -- This is an association list instead of a UniqFM because
+      -- CLabel's don't have a 'Uniqueable' instance.
+      formats :: [(CLabel, StackFormat)]
+      formats = selectStackFormat live continuations
+
+      -- Do the actual CPS transform.
+      cps_procs :: [CmmTop]
+      cps_procs = map (continuationToProc formats) continuations
+
+--------------------------------------------------------------------------------
+
+-- The format for the call to a continuation
+-- The fst is the arguments that must be passed to the continuation
+-- by the continuation's caller.
+-- The snd is the live values that must be saved on stack.
+-- A Nothing indicates an ignored slot.
+-- The head of each list is the stack top or the first parameter.
+
+-- The format for live values for a particular continuation
+-- All on stack for now.
+-- Head element is the top of the stack (or just under the header).
+-- Nothing means an empty slot.
+-- Future possibilities include callee save registers (i.e. passing slots in register)
+-- and heap memory (not sure if that's usefull at all though, but it may
+-- be worth exploring the design space).
+
+continuationLabel (Continuation _ _ l _ _) = l
+data Continuation =
+  Continuation
+     Bool              -- True => Function entry, False => Continuation/return point
+     [CmmStatic]       -- Info table, may be empty
+     CLabel            -- Used to generate both info & entry labels
+     CmmFormals        -- Argument locals live on entry (C-- procedure params)
+     [BrokenBlock]   -- Code, may be empty.  The first block is
+                       -- the entry point.  The order is otherwise initially 
+                       -- unimportant, but at some point the code gen will
+                       -- fix the order.
+
+                      -- the BlockId of the first block does not give rise
+                      -- to a label.  To jump to the first block in a Proc,
+                      -- use the appropriate CLabel.
+
+-- Describes the layout of a stack frame for a continuation
+data StackFormat
+    = StackFormat
+         (Maybe CLabel)                -- The label occupying the top slot
+         WordOff               -- Total frame size in words
+         [(CmmReg, WordOff)]   -- local reg offsets from stack top
+
+-- A block can be a continuation of a call
+-- A block can be a continuation of another block (w/ or w/o joins)
+-- A block can be an entry to a function
+
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+collectNonProcPointTargets ::
+    UniqSet BlockId -> BlockEnv BrokenBlock
+    -> UniqSet BlockId -> BlockId -> UniqSet BlockId
+collectNonProcPointTargets proc_points blocks current_targets block =
+    if sizeUniqSet current_targets == sizeUniqSet new_targets
+       then current_targets
+       else foldl (collectNonProcPointTargets proc_points blocks) new_targets targets
+    where
+      block' = lookupWithDefaultUFM blocks (panic "TODO") block
+      targets =
+        -- Note the subtlety that since the extra branch after a call
+        -- will always be to a block that is a proc-point,
+        -- this subtraction will always remove that case
+        uniqSetToList $ (mkUniqSet $ brokenBlockTargets block') `minusUniqSet` proc_points
+        -- TODO: remove redundant uniqSetToList
+      new_targets = current_targets `unionUniqSets` (mkUniqSet targets)
+
+-- TODO: insert proc point code here
+--  * Branches and switches to proc points may cause new blocks to be created
+--    (or proc points could leave behind phantom blocks that just jump to them)
+--  * Proc points might get some live variables passed as arguments
+
+gatherBlocksIntoContinuation ::
+    UniqSet BlockId -> BlockEnv BrokenBlock
+    -> BlockId -> Continuation
+gatherBlocksIntoContinuation proc_points blocks start =
+  Continuation is_entry info_table clabel params body
+    where
+      children = (collectNonProcPointTargets proc_points blocks (unitUniqSet start) start) `delOneFromUniqSet` start
+      start_block = lookupWithDefaultUFM blocks (panic "TODO") start
+      children_blocks = map (lookupWithDefaultUFM blocks (panic "TODO")) (uniqSetToList children)
+      body = start_block : children_blocks
+      info_table = [] -- TODO
+      start_block_entry = brokenBlockEntry start_block
+      is_entry = case start_block_entry of
+                   FunctionEntry _ _ -> True
+                   _ -> False
+      clabel = case start_block_entry of
+                 FunctionEntry label _ -> label
+                 _ -> mkReturnPtLabel $ getUnique start
+      params = case start_block_entry of
+                 FunctionEntry _ args -> args
+                 ContinuationEntry args -> args
+                 ControlEntry -> [] -- TODO: it's a proc-point, we could pass lives in parameter registers
+
+--------------------------------------------------------------------------------
+-- For now just select the continuation orders in the order they are in the set with no gaps
+
+selectStackFormat :: BlockEnv CmmLive -> [Continuation] -> [(CLabel, StackFormat)]
+selectStackFormat live continuations =
+    map (\c -> (continuationLabel c, selectStackFormat' c)) continuations
+    where
+      selectStackFormat' (Continuation True info_table label formals blocks) =
+          StackFormat (Just label) 0 []
+      selectStackFormat' (Continuation False info_table label formals blocks) =
+          -- TODO: assumes the first block is the entry block
+          let ident = brokenBlockId $ head blocks -- TODO: CLabel isn't a uniquable, but we need a better way than this
+          in live_to_format label formals $ lookupWithDefaultUFM live unknown_block ident
+
+      live_to_format :: CLabel -> CmmFormals -> CmmLive -> StackFormat
+      live_to_format label formals live =
+          foldl extend_format
+                    (StackFormat (Just label) retAddrSizeW [])
+                    (uniqSetToList (live `minusUniqSet` mkUniqSet (cmmFormalsToLiveLocals formals)))
+
+      extend_format :: StackFormat -> LocalReg -> StackFormat
+      extend_format (StackFormat label size offsets) reg =
+          StackFormat label (slot_size reg + size) ((CmmLocal reg, size) : offsets)
+
+      slot_size :: LocalReg -> Int
+      slot_size reg = ((machRepByteWidth (localRegRep reg) - 1) `div` wORD_SIZE) + 1
+
+      unknown_block = panic "unknown BlockId in selectStackFormat"
+
+continuationToProc :: [(CLabel, StackFormat)] -> Continuation -> CmmTop
+continuationToProc formats (Continuation is_entry info label formals blocks) =
+    CmmProc info label formals (map (continuationToProc' label formats) blocks)
+    where
+      continuationToProc' :: CLabel -> [(CLabel, StackFormat)] -> BrokenBlock
+                             -> CmmBasicBlock
+      continuationToProc' curr_ident formats (BrokenBlock ident entry stmts _ exit) =
+          BasicBlock ident (prefix++stmts++postfix)
+          where
+            curr_format = maybe unknown_block id $ lookup curr_ident formats
+            unknown_block = panic "unknown BlockId in continuationToProc"
+            prefix = case entry of
+                       ControlEntry -> []
+                       FunctionEntry _ _ -> []
+                       ContinuationEntry formals ->
+                           unpack_continuation curr_format
+            postfix = case exit of
+                        FinalBranch next -> [CmmBranch next]
+                        FinalSwitch expr targets -> [CmmSwitch expr targets]
+                        FinalReturn arguments ->
+                            exit_function curr_format
+                                (CmmLoad (CmmReg spReg) wordRep)
+                                arguments
+                        FinalJump target arguments ->
+                            exit_function curr_format target arguments
+                        FinalCall next (CmmForeignCall target CmmCallConv)
+                            results arguments ->
+                                pack_continuation curr_format cont_format ++
+                                [CmmJump target arguments]
+                            where
+                              cont_format = maybe unknown_block id $
+                                            lookup (mkReturnPtLabel $ getUnique next) formats
+                        FinalCall next _ results arguments -> panic "unimplemented CmmCall"
+
+--------------------------------------------------------------------------------
+-- Functions that generate CmmStmt sequences
+-- for packing/unpacking continuations
+-- and entering/exiting functions
+
+exit_function :: StackFormat -> CmmExpr -> CmmActuals -> [CmmStmt]
+exit_function (StackFormat curr_id curr_frame_size curr_offsets) target arguments
+  = adjust_spReg ++ jump where
+    adjust_spReg =
+        if curr_frame_size == 0
+        then []
+        else [CmmAssign spReg
+                 (CmmRegOff spReg (curr_frame_size*wORD_SIZE))]
+    jump = [CmmJump target arguments]
+
+enter_function :: WordOff -> [CmmStmt]
+enter_function max_frame_size
+  = check_stack_limit where
+    check_stack_limit = [
+     CmmCondBranch
+     (CmmMachOp (MO_U_Lt $ cmmRegRep spReg)
+                    [CmmRegOff spReg max_frame_size, CmmReg spLimReg])
+     gc_block]
+    gc_block = panic "gc_check not implemented" -- TODO: get stack and heap checks to go to same
+
+-- TODO: fix branches to proc point (we have to insert a new block to marshel the continuation)
+pack_continuation :: StackFormat -> StackFormat -> [CmmStmt]
+pack_continuation (StackFormat curr_id curr_frame_size curr_offsets)
+                       (StackFormat cont_id cont_frame_size cont_offsets)
+  = save_live_values ++ set_stack_header ++ adjust_spReg where
+    -- TODO: only save variables when actually needed
+    save_live_values =
+        [CmmStore
+         (CmmRegOff
+          spReg (wORD_SIZE*(curr_frame_size - cont_frame_size + offset)))
+         (CmmReg reg)
+         | (reg, offset) <- cont_offsets]
+    needs_header =
+      case (curr_id, cont_id) of
+        (Just x, Just y) -> x /= y
+        _ -> isJust cont_id
+    set_stack_header =
+      if not needs_header
+         then []
+         else [CmmStore (CmmRegOff spReg (wORD_SIZE*(curr_frame_size - cont_frame_size))) continuation_function]
+    continuation_function = CmmLit $ CmmLabel $ fromJust cont_id
+    adjust_spReg =
+        if curr_frame_size == cont_frame_size
+        then []
+        else [CmmAssign spReg (CmmRegOff spReg ((curr_frame_size - cont_frame_size)*wORD_SIZE))]
+
+-- Lazy adjustment of stack headers assumes all blocks
+-- that could branch to eachother (i.e. control blocks)
+-- have the same stack format (this causes a problem
+-- only for proc-point).
+unpack_continuation :: StackFormat -> [CmmStmt]
+unpack_continuation (StackFormat curr_id curr_frame_size curr_offsets)
+  = load_live_values where
+    -- TODO: only save variables when actually needed
+    load_live_values =
+        [CmmAssign
+         reg
+         (CmmLoad (CmmRegOff spReg (wORD_SIZE*offset)) (cmmRegRep reg))
+         | (reg, offset) <- curr_offsets]
+