Cmm back end upgrades
[ghc-hetmet.git] / compiler / cmm / ZipCfgCmmRep.hs
index 8c1b461..31c1fdf 100644 (file)
@@ -7,51 +7,62 @@
 
 module ZipCfgCmmRep
   ( CmmZ, CmmTopZ, CmmGraph, CmmBlock, CmmAGraph, Middle(..), Last(..), Convention(..)
-  , ValueDirection(..)
+  , ValueDirection(..), CmmBackwardFixedPoint, CmmForwardFixedPoint
+  , insertBetween, pprCmmGraphLikeCmm
   )
 where
 
-#include "HsVersions.h"
-
 import CmmExpr
 import Cmm ( GenCmm(..), GenCmmTop(..), CmmStatic, CmmInfo
-           , CmmCallTarget(..), CmmActuals, CmmFormals, CmmHinted(..)
-           , CmmStmt(CmmSwitch) -- imported in order to call ppr
+           , CmmCallTarget(..), CmmActuals, CmmFormals, CmmKinded(..)
+           , CmmStmt(..) -- imported in order to call ppr on Switch and to
+                         -- implement pprCmmGraphLikeCmm
+           , CmmSafety(CmmSafe) -- for pprCmmGraphLikeCmm
+           , CmmReturnInfo(CmmMayReturn) -- for pprCmmGraphLikeCmm
            )
 import PprCmm()
 
 import CLabel
+import CmmZipUtil
 import ClosureInfo
 import FastString
 import ForeignCall
 import MachOp
-import qualified ZipDataflow0 as DF
+import StackSlot
+import qualified ZipCfg as Z
+import qualified ZipDataflow as DF
 import ZipCfg 
 import MkZipCfg
+import Util
 
 import Maybes
+import Monad
 import Outputable
 import Prelude hiding (zip, unzip, last)
+import UniqSet
+import UniqSupply
 
 ----------------------------------------------------------------------
 ----- Type synonyms and definitions
 
-type CmmGraph  = LGraph Middle Last
-type CmmAGraph = AGraph Middle Last
-type CmmBlock  = Block  Middle Last
-type CmmZ      = GenCmm    CmmStatic CmmInfo CmmGraph
-type CmmTopZ   = GenCmmTop CmmStatic CmmInfo CmmGraph
+type CmmGraph                = LGraph Middle Last
+type CmmAGraph               = AGraph Middle Last
+type CmmBlock                = Block  Middle Last
+type CmmZ                    = GenCmm    CmmStatic CmmInfo CmmGraph
+type CmmTopZ                 = GenCmmTop CmmStatic CmmInfo CmmGraph
+type CmmBackwardFixedPoint a = DF.BackwardFixedPoint Middle Last a ()
+type CmmForwardFixedPoint  a = DF.ForwardFixedPoint  Middle Last a ()
 
 data Middle
   = MidComment FastString
 
   | MidAssign CmmReg CmmExpr     -- Assign to register
 
-  | MidStore CmmExpr CmmExpr     -- Assign to memory location.  Size is
+  | MidStore  CmmExpr CmmExpr    -- Assign to memory location.  Size is
                                  -- given by cmmExprRep of the rhs.
 
   | MidUnsafeCall                -- An "unsafe" foreign call;
-     CmmCallTarget               -- just a fat machine instructoin
+     CmmCallTarget               -- just a fat machine instruction
      CmmFormals                  -- zero or more results
      CmmActuals                  -- zero or more arguments
 
@@ -78,6 +89,7 @@ data Middle
               -- matching 'CopyOut' in the same basic block.
               -- As above, '[CmmKind]' will migrate into the foreign calling
               -- convention, leaving the actuals as '[CmmExpr]'.
+  deriving Eq
 
 data Last
   = LastBranch BlockId  -- Goto another block in the same procedure
@@ -128,6 +140,53 @@ Middle node in the basic block in which it occurs.
 -}
 
 ----------------------------------------------------------------------
+----- Splicing between blocks
+-- Given a middle node, a block, and a successor BlockId,
+-- we can insert the middle node between the block and the successor.
+-- We return the updated block and a list of new blocks that must be added
+-- to the graph.
+-- The semantics is a bit tricky. We consider cases on the last node:
+-- o For a branch, we can just insert before the branch,
+--   but sometimes the optimizer does better if we actually insert
+--   a fresh basic block, enabling some common blockification.
+-- o For a conditional branch, switch statement, or call, we must insert
+--   a new basic block.
+-- o For a jump, or return, this operation is impossible.
+
+insertBetween :: MonadUnique m => CmmBlock -> [Middle] -> BlockId -> m (CmmBlock, [CmmBlock])
+insertBetween b ms succId = insert $ goto_end $ unzip b
+  where insert (h, LastOther (LastBranch bid)) =
+          if bid == succId then
+            do (bid', bs) <- newBlocks
+               return (zipht h $ ZLast $ LastOther (LastBranch bid'), bs)
+          else panic "tried to insert between non-adjacent blocks"
+        insert (h, LastOther (LastCondBranch c t f)) =
+          do (t', tbs) <- if t == succId then newBlocks else return $ (t, [])
+             (f', fbs) <- if f == succId then newBlocks else return $ (f, [])
+             return (zipht h $ ZLast $ LastOther (LastCondBranch c t' f'), tbs ++ fbs)
+        insert (h, LastOther (LastCall e (Just k))) =
+          if k == succId then
+            do (id', bs) <- newBlocks
+               return (zipht h $ ZLast $ LastOther (LastCall e (Just id')), bs)
+          else panic "tried to insert between non-adjacent blocks"
+        insert (_, LastOther (LastCall _ Nothing)) =
+          panic "cannot insert after non-returning call"
+        insert (h, LastOther (LastSwitch e ks)) =
+          do (ids, bs) <- mapAndUnzipM mbNewBlocks ks
+             return (zipht h $ ZLast $ LastOther (LastSwitch e ids), join bs)
+        insert (_, LastOther LastReturn)   = panic "cannot insert after return"
+        insert (_, LastOther (LastJump _)) = panic "cannot insert after jump"
+        insert (_, LastExit) = panic "cannot insert after exit"
+        newBlocks = do id <- liftM BlockId $ getUniqueM
+                       return $ (id, [Block id $
+                                   foldr ZTail (ZLast (LastOther (LastBranch succId))) ms])
+        mbNewBlocks (Just k) = if k == succId then liftM lift newBlocks
+                               else return (Just k, [])
+        mbNewBlocks Nothing  = return (Nothing, [])
+        lift (id, bs) = (Just id, bs)
+
+
+----------------------------------------------------------------------
 ----- Instance declarations for control flow
 
 instance HavingSuccessors Last where
@@ -174,7 +233,7 @@ instance UserOfLocalRegs Middle where
             fold f z m = foldRegsUsed f z m  -- avoid monomorphism restriction
 
 instance UserOfLocalRegs Last where
-    foldRegsUsed f z m = last m
+    foldRegsUsed f z l = last l
       where last (LastReturn)           = z
             last (LastJump e)           = foldRegsUsed f z e
             last (LastBranch _id)       = z
@@ -182,6 +241,25 @@ instance UserOfLocalRegs Last where
             last (LastCondBranch e _ _) = foldRegsUsed f z e
             last (LastSwitch e _tbl)    = foldRegsUsed f z e
 
+instance DefinerOfLocalRegs Middle where
+    foldRegsDefd f z m = middle m
+      where middle (MidComment {})       = z
+            middle (MidAssign _lhs _)    = fold f z _lhs
+            middle (MidStore _ _)        = z
+            middle (MidUnsafeCall _ _ _) = z
+            middle (MidAddToContext _ _) = z
+            middle (CopyIn _ _formals _) = fold f z _formals
+            middle (CopyOut _ _)         = z
+            fold f z m = foldRegsDefd f z m  -- avoid monomorphism restriction
+
+instance DefinerOfLocalRegs Last where
+    foldRegsDefd _ z l = last l
+      where last (LastReturn)           = z
+            last (LastJump _)           = z
+            last (LastBranch _)         = z
+            last (LastCall _ _)         = z
+            last (LastCondBranch _ _ _) = z
+            last (LastSwitch _ _)       = z
 
 ----------------------------------------------------------------------
 ----- Instance declarations for prettyprinting (avoids recursive imports)
@@ -201,16 +279,18 @@ debugPpr :: Bool
 debugPpr = debugIsOn
 
 pprMiddle :: Middle -> SDoc    
-pprMiddle stmt = (case stmt of
+pprMiddle stmt = pp_stmt <+> pp_debug
+ where
+   pp_stmt = case stmt of
 
     CopyIn conv args _ ->
-        if null args then ptext SLIT("empty CopyIn")
-        else commafy (map pprHinted args) <+> equals <+>
-             ptext SLIT("foreign") <+> doubleQuotes(ppr conv) <+> ptext SLIT("...")
+        if null args then ptext (sLit "empty CopyIn")
+        else commafy (map pprKinded args) <+> equals <+>
+             ptext (sLit "foreign") <+> doubleQuotes(ppr conv) <+> ptext (sLit "...")
 
     CopyOut conv args ->
-        ptext SLIT("next, pass") <+> doubleQuotes(ppr conv) <+>
-        parens (commafy (map pprHinted args))
+        ptext (sLit "PreCopyOut: next, pass") <+> doubleQuotes(ppr conv) <+>
+        parens (commafy (map pprKinded args))
 
     --  // text
     MidComment s -> text "//" <+> ftext s
@@ -229,8 +309,8 @@ pprMiddle stmt = (case stmt of
         hcat [ if null results
                   then empty
                   else parens (commafy $ map ppr results) <>
-                       ptext SLIT(" = "),
-               ptext SLIT("call"), space, 
+                       ptext (sLit " = "),
+               ptext (sLit "call"), space, 
                doubleQuotes(ppr cconv), space,
                ppr_target fn, parens  ( commafy $ map ppr args ),
                semi ]
@@ -241,20 +321,20 @@ pprMiddle stmt = (case stmt of
           lbl = CmmLabel (mkForeignLabel (mkFastString (show op)) Nothing False)
 
     MidAddToContext ra args ->
-        hcat [ ptext SLIT("return via ")
+        hcat [ ptext (sLit "return via ")
              , ppr_target ra, parens (commafy $ map ppr args), semi ]
 
-  ) <>
-  if debugPpr then empty
-  else text " //" <+>
-       case stmt of
-         CopyIn {}     -> text "CopyIn"
-         CopyOut {}    -> text "CopyOut"
-         MidComment {} -> text "MidComment"
-         MidAssign {}  -> text "MidAssign"
-         MidStore {}   -> text "MidStore"
-         MidUnsafeCall  {} -> text "MidUnsafeCall"
-         MidAddToContext {} -> text "MidAddToContext"
+   pp_debug =
+     if not debugPpr then empty
+     else text " //" <+>
+          case stmt of
+            CopyIn {}     -> text "CopyIn"
+            CopyOut {}    -> text "CopyOut"
+            MidComment {} -> text "MidComment"
+            MidAssign {}  -> text "MidAssign"
+            MidStore {}   -> text "MidStore"
+            MidUnsafeCall  {} -> text "MidUnsafeCall"
+            MidAddToContext {} -> text "MidAddToContext"
 
 
 ppr_target :: CmmExpr -> SDoc
@@ -262,20 +342,20 @@ ppr_target t@(CmmLit _) = ppr t
 ppr_target fn'          = parens (ppr fn')
 
 
-pprHinted :: Outputable a => CmmHinted a -> SDoc
-pprHinted (CmmHinted a NoHint)     = ppr a
-pprHinted (CmmHinted a PtrHint)    = doubleQuotes (text "address") <+> ppr a
-pprHinted (CmmHinted a SignedHint) = doubleQuotes (text "signed")  <+> ppr a
-pprHinted (CmmHinted a FloatHint)  = doubleQuotes (text "float")   <+> ppr a
+pprKinded :: Outputable a => CmmKinded a -> SDoc
+pprKinded (CmmKinded a NoHint)     = ppr a
+pprKinded (CmmKinded a PtrHint)    = doubleQuotes (text "address") <+> ppr a
+pprKinded (CmmKinded a SignedHint) = doubleQuotes (text "signed")  <+> ppr a
+pprKinded (CmmKinded a FloatHint)  = doubleQuotes (text "float")   <+> ppr a
 
 pprLast :: Last -> SDoc    
 pprLast stmt = (case stmt of
-    LastBranch ident          -> ptext SLIT("goto") <+> ppr ident <> semi
+    LastBranch ident          -> ptext (sLit "goto") <+> ppr ident <> semi
     LastCondBranch expr t f   -> genFullCondBranch expr t f
-    LastJump expr             -> hcat [ ptext SLIT("jump"), space, pprFun expr
-                                      , ptext SLIT("(...)"), semi]
-    LastReturn                -> hcat [ ptext SLIT("return"), space 
-                                      , ptext SLIT("(...)"), semi]
+    LastJump expr             -> hcat [ ptext (sLit "jump"), space, pprFun expr
+                                      , ptext (sLit "(...)"), semi]
+    LastReturn                -> hcat [ ptext (sLit "return"), space 
+                                      , ptext (sLit "(...)"), semi]
     LastSwitch arg ids        -> ppr $ CmmSwitch arg ids
     LastCall tgt k            -> genBareCall tgt k
   ) <>
@@ -291,10 +371,10 @@ pprLast stmt = (case stmt of
 
 genBareCall :: CmmExpr -> Maybe BlockId -> SDoc
 genBareCall fn k =
-        hcat [ ptext SLIT("call"), space
-             , pprFun fn, ptext SLIT("(...)"), space
-             , case k of Nothing -> ptext SLIT("never returns")
-                         Just k -> ptext SLIT("returns to") <+> ppr k
+        hcat [ ptext (sLit "call"), space
+             , pprFun fn, ptext (sLit "(...)"), space
+             , case k of Nothing -> ptext (sLit "never returns")
+                         Just k -> ptext (sLit "returns to") <+> ppr k
              , semi ]
         where
 
@@ -304,11 +384,11 @@ pprFun f = parens (ppr f)
 
 genFullCondBranch :: Outputable id => CmmExpr -> id -> id -> SDoc
 genFullCondBranch expr t f =
-    hsep [ ptext SLIT("if")
+    hsep [ ptext (sLit "if")
          , parens(ppr expr)
-         , ptext SLIT("goto")
+         , ptext (sLit "goto")
          , ppr t <> semi
-         , ptext SLIT("else goto")
+         , ptext (sLit "else goto")
          , ppr f <> semi
          ]
 
@@ -318,3 +398,114 @@ pprConvention (ConventionPrivate {}  ) = text "<private-convention>"
 
 commafy :: [SDoc] -> SDoc
 commafy xs = hsep $ punctuate comma xs
+
+
+----------------------------------------------------------------
+-- | The purpose of this function is to print a Cmm zipper graph "as if it were"
+-- a Cmm program.  The objective is dodgy, so it's unsurprising parts of the
+-- code are dodgy as well.
+
+pprCmmGraphLikeCmm :: CmmGraph -> SDoc
+pprCmmGraphLikeCmm g = vcat (swallow blocks)
+    where blocks = Z.postorder_dfs g
+          swallow :: [CmmBlock] -> [SDoc]
+          swallow [] = []
+          swallow (Z.Block id t : rest) = tail id [] Nothing t rest
+          tail id prev' out (Z.ZTail (CopyOut conv args) t) rest =
+              if isJust out then panic "multiple CopyOut nodes in one basic block"
+              else
+                  tail id (prev') (Just (conv, args)) t rest
+          tail id prev' out (Z.ZTail m t) rest = tail id (mid m : prev') out t rest
+          tail id prev' out (Z.ZLast Z.LastExit)      rest = exit id prev' out rest
+          tail id prev' out (Z.ZLast (Z.LastOther l)) rest = last id prev' out l rest
+          mid (CopyIn _ [] _) = text "// proc point (no parameters)"
+          mid m@(CopyIn {}) = ppr m <+> text "(proc point)"
+          mid m = ppr m
+          block' id prev'
+              | id == Z.lg_entry g, entry_has_no_pred =
+                            vcat (text "<entry>" : reverse prev')
+              | otherwise = hang (ppr id <> colon) 4 (vcat (reverse prev'))
+          last id prev' out l n =
+              let endblock stmt = block' id (stmt : prev') : swallow n in
+              case l of
+                LastBranch tgt ->
+                    case n of
+                      Z.Block id' t : bs
+                          | tgt == id', unique_pred id' 
+                          -> tail id prev' out t bs  -- optimize out redundant labels
+                      _ -> endblock (ppr $ CmmBranch tgt)
+                l@(LastCondBranch expr tid fid) ->
+                  let ft id = text "// fall through to " <> ppr id in
+                  case n of
+                    Z.Block id' t : bs
+                      | id' == fid, isNothing out ->
+                          tail id (ft fid : ppr (CmmCondBranch expr tid) : prev') Nothing t bs
+                      | id' == tid, Just e' <- maybeInvertCmmExpr expr, isNothing out->
+                          tail id (ft tid : ppr (CmmCondBranch e'   fid) : prev') Nothing t bs
+                    _ -> endblock $ with_out out l
+                l@(LastJump   {}) -> endblock $ with_out out l
+                l@(LastReturn {}) -> endblock $ with_out out l
+                l@(LastSwitch {}) -> endblock $ with_out out l
+                l@(LastCall _ Nothing) -> endblock $ with_out out l
+                l@(LastCall tgt (Just k))
+                   | Z.Block id' (Z.ZTail (CopyIn _ ress srt) t) : bs <- n,
+                     Just (conv, args) <- out,
+                     id' == k ->
+                         let call = CmmCall tgt' ress args (CmmSafe srt) CmmMayReturn
+                             tgt' = CmmCallee tgt (cconv_of_conv conv)
+                             ppcall = ppr call <+> parens (text "ret to" <+> ppr k)
+                         in if unique_pred k then
+                                tail id (ppcall : prev') Nothing t bs
+                            else
+                                endblock (ppcall)
+                   | Z.Block id' t : bs <- n, id' == k, unique_pred k,
+                     Just (conv, args) <- out,
+                     Just (ress, srt) <- findCopyIn t ->
+                         let call = CmmCall tgt' ress args (CmmSafe srt) CmmMayReturn
+                             tgt' = CmmCallee tgt (cconv_of_conv conv)
+                             delayed =
+                                 ptext (sLit "// delayed CopyIn follows previous call")
+                         in  tail id (delayed : ppr call : prev') Nothing t bs
+                   | otherwise -> endblock $ with_out out l
+          findCopyIn (Z.ZTail (CopyIn _ ress srt) _) = Just (ress, srt)
+          findCopyIn (Z.ZTail _ t) = findCopyIn t
+          findCopyIn (Z.ZLast _) = Nothing
+          exit id prev' out n = -- highly irregular (assertion violation?)
+              let endblock stmt = block' id (stmt : prev') : swallow n in
+              case out of Nothing -> endblock (text "// <exit>")
+                          Just (conv, args) -> endblock (ppr (CopyOut conv args) $$
+                                                         text "// <exit>")
+          preds = zipPreds g
+          entry_has_no_pred = case lookupBlockEnv preds (Z.lg_entry g) of
+                                Nothing -> True
+                                Just s -> isEmptyUniqSet s
+          single_preds =
+              let add b single =
+                    let id = Z.blockId b
+                    in  case lookupBlockEnv preds id of
+                          Nothing -> single
+                          Just s -> if sizeUniqSet s == 1 then
+                                        extendBlockSet single id
+                                    else single
+              in  Z.fold_blocks add emptyBlockSet g
+          unique_pred id = elemBlockSet id single_preds
+          cconv_of_conv (ConventionStandard conv _) = conv
+          cconv_of_conv (ConventionPrivate {}) = CmmCallConv -- XXX totally bogus
+
+with_out :: Maybe (Convention, CmmActuals) -> Last -> SDoc
+with_out Nothing l = ptext (sLit "??no-arguments??") <+> ppr l
+with_out (Just (conv, args)) l = last l
+    where last (LastCall e k) =
+              hcat [ptext (sLit "... = foreign "),
+                    doubleQuotes(ppr conv), space,
+                    ppr_target e, parens ( commafy $ map ppr args ),
+                    ptext (sLit " \"safe\""),
+                    case k of Nothing -> ptext (sLit " never returns")
+                              Just _ -> empty,
+                    semi ]
+          last (LastReturn) = ppr (CmmReturn args)
+          last (LastJump e) = ppr (CmmJump e args)
+          last l = ppr (CopyOut conv args) $$ ppr l
+          ppr_target (CmmLit lit) = ppr lit
+          ppr_target fn'          = parens (ppr fn')
+          commafy xs = hsep $ punctuate comma xs