Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / compiler / codeGen / CgStackery.lhs
diff --git a/compiler/codeGen/CgStackery.lhs b/compiler/codeGen/CgStackery.lhs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7cb310d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,339 @@
+%
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
+%
+% $Id: CgStackery.lhs,v 1.27 2004/09/30 10:35:49 simonpj Exp $
+%
+\section[CgStackery]{Stack management functions}
+
+Stack-twiddling operations, which are pretty low-down and grimy.
+(This is the module that knows all about stack layouts, etc.)
+
+\begin{code}
+module CgStackery (
+       spRel, getVirtSp, getRealSp, setRealSp,
+       setRealAndVirtualSp, getSpRelOffset,
+
+       allocPrimStack, allocStackTop, deAllocStackTop,
+       adjustStackHW, getFinalStackHW, 
+       setStackFrame, getStackFrame,
+       mkVirtStkOffsets, mkStkAmodes,
+       freeStackSlots, 
+       pushUpdateFrame, emitPushUpdateFrame,
+    ) where
+
+#include "HsVersions.h"
+
+import CgMonad
+import CgUtils         ( cmmOffsetB, cmmRegOffW )
+import CgProf          ( initUpdFrameProf )
+import SMRep
+import Cmm
+import CmmUtils                ( CmmStmts, mkLblExpr )
+import CLabel          ( mkUpdInfoLabel )
+import Constants
+import Util            ( sortLe )
+import FastString      ( LitString )
+import OrdList         ( toOL )
+import Outputable
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[CgUsages-stackery]{Monad things for fiddling with stack usage}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+spRel is a little function that abstracts the stack direction.  Note that most
+of the code generator is dependent on the stack direction anyway, so
+changing this on its own spells certain doom.  ToDo: remove?
+
+       THIS IS DIRECTION SENSITIVE!
+
+Stack grows down, positive virtual offsets correspond to negative
+additions to the stack pointer.
+
+\begin{code}
+spRel :: VirtualSpOffset       -- virtual offset of Sp
+      -> VirtualSpOffset       -- virtual offset of The Thing
+      -> WordOff               -- integer offset
+spRel sp off = sp - off
+\end{code}
+
+@setRealAndVirtualSp@ sets into the environment the offsets of the
+current position of the real and virtual stack pointers in the current
+stack frame.  The high-water mark is set too.  It generates no code.
+It is used to initialise things at the beginning of a closure body.
+
+\begin{code}
+setRealAndVirtualSp :: VirtualSpOffset         -- New real Sp
+                    -> Code
+
+setRealAndVirtualSp new_sp 
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; setStkUsage (stk_usg {virtSp = new_sp, 
+                               realSp = new_sp, 
+                               hwSp   = new_sp}) }
+
+getVirtSp :: FCode VirtualSpOffset
+getVirtSp
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; return (virtSp stk_usg) }
+
+getRealSp :: FCode VirtualSpOffset
+getRealSp
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; return (realSp stk_usg) }
+
+setRealSp :: VirtualSpOffset -> Code
+setRealSp new_real_sp
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; setStkUsage (stk_usg {realSp = new_real_sp}) }
+
+getSpRelOffset :: VirtualSpOffset -> FCode CmmExpr
+getSpRelOffset virtual_offset
+  = do { real_sp <- getRealSp
+       ; return (cmmRegOffW spReg (spRel real_sp virtual_offset)) }
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[CgStackery-layout]{Laying out a stack frame}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+'mkVirtStkOffsets' is given a list of arguments.  The first argument
+gets the /largest/ virtual stack offset (remember, virtual offsets
+increase towards the top of stack).
+
+\begin{code}
+mkVirtStkOffsets
+         :: VirtualSpOffset    -- Offset of the last allocated thing
+         -> [(CgRep,a)]                -- things to make offsets for
+         -> (VirtualSpOffset,          -- OUTPUTS: Topmost allocated word
+             [(a, VirtualSpOffset)])   -- things with offsets (voids filtered out)
+
+mkVirtStkOffsets init_Sp_offset things
+    = loop init_Sp_offset [] (reverse things)
+  where
+    loop offset offs [] = (offset,offs)
+    loop offset offs ((VoidArg,t):things) = loop offset offs things
+       -- ignore Void arguments
+    loop offset offs ((rep,t):things)
+       = loop thing_slot ((t,thing_slot):offs) things
+       where
+         thing_slot = offset + cgRepSizeW rep
+           -- offset of thing is offset+size, because we're 
+           -- growing the stack *downwards* as the offsets increase.
+
+-- | 'mkStkAmodes' is a higher-level version of
+-- 'mkVirtStkOffsets'.  It starts from the tail-call locations.
+-- It returns a single list of addressing modes for the stack
+-- locations, and therefore is in the monad.  It /doesn't/ adjust the
+-- high water mark.
+
+mkStkAmodes 
+       :: VirtualSpOffset          -- Tail call positions
+       -> [(CgRep,CmmExpr)]        -- things to make offsets for
+       -> FCode (VirtualSpOffset,  -- OUTPUTS: Topmost allocated word
+                 CmmStmts)         -- Assignments to appropriate stk slots
+
+mkStkAmodes tail_Sp things
+  = do { rSp <- getRealSp
+       ; let (last_Sp_offset, offsets) = mkVirtStkOffsets tail_Sp things
+             abs_cs = [ CmmStore (cmmRegOffW spReg (spRel rSp offset)) amode
+                      | (amode, offset) <- offsets
+                      ]
+       ; returnFC (last_Sp_offset, toOL abs_cs) }
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[CgStackery-monadery]{Inside-monad functions for stack manipulation}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Allocate a virtual offset for something.
+
+\begin{code}
+allocPrimStack :: CgRep -> FCode VirtualSpOffset
+allocPrimStack rep
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; let free_stk = freeStk stk_usg
+       ; case find_block free_stk of
+            Nothing -> do 
+               { let push_virt_sp = virtSp stk_usg + size
+               ; setStkUsage (stk_usg { virtSp = push_virt_sp,
+                                        hwSp   = hwSp stk_usg `max` push_virt_sp })
+                                               -- Adjust high water mark
+               ; return push_virt_sp }
+            Just slot -> do
+               { setStkUsage (stk_usg { freeStk = delete_block free_stk slot }) 
+               ; return slot }
+       }
+  where
+    size :: WordOff
+    size = cgRepSizeW rep
+
+       -- Find_block looks for a contiguous chunk of free slots
+       -- returning the offset of its topmost word
+    find_block :: [VirtualSpOffset] -> Maybe VirtualSpOffset
+    find_block [] = Nothing
+    find_block (slot:slots)
+       | take size (slot:slots) == [slot..top_slot]
+       = Just top_slot
+       | otherwise
+       = find_block slots
+       where   -- The stack grows downwards, with increasing virtual offsets.
+               -- Therefore, the address of a multi-word object is the *highest*
+               -- virtual offset it occupies (top_slot below).
+           top_slot = slot+size-1
+
+    delete_block free_stk slot = [ s | s <- free_stk, 
+                                      (s<=slot-size) || (s>slot) ]
+                     -- Retain slots which are not in the range
+                     -- slot-size+1..slot
+\end{code}
+
+Allocate a chunk ON TOP OF the stack.  
+
+\begin{code}
+allocStackTop :: WordOff -> FCode VirtualSpOffset
+allocStackTop size
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; let push_virt_sp = virtSp stk_usg + size
+       ; setStkUsage (stk_usg { virtSp = push_virt_sp,
+                                hwSp   = hwSp stk_usg `max` push_virt_sp })
+       ; return push_virt_sp }
+\end{code}
+
+Pop some words from the current top of stack.  This is used for
+de-allocating the return address in a case alternative.
+
+\begin{code}
+deAllocStackTop :: WordOff -> FCode VirtualSpOffset
+deAllocStackTop size
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; let pop_virt_sp = virtSp stk_usg - size
+       ; setStkUsage (stk_usg { virtSp = pop_virt_sp })
+       ; return pop_virt_sp }
+\end{code}
+
+\begin{code}
+adjustStackHW :: VirtualSpOffset -> Code
+adjustStackHW offset
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; setStkUsage (stk_usg { hwSp = hwSp stk_usg `max` offset }) }
+\end{code}
+
+A knot-tying beast.
+
+\begin{code}
+getFinalStackHW :: (VirtualSpOffset -> Code) -> Code
+getFinalStackHW fcode
+  = do { fixC (\hw_sp -> do
+               { fcode hw_sp
+               ; stk_usg <- getStkUsage
+               ; return (hwSp stk_usg) })
+       ; return () }
+\end{code}
+
+\begin{code}
+setStackFrame :: VirtualSpOffset -> Code
+setStackFrame offset
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; setStkUsage (stk_usg { frameSp = offset }) }
+
+getStackFrame :: FCode VirtualSpOffset
+getStackFrame
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; return (frameSp stk_usg) }
+\end{code}
+
+
+%********************************************************
+%*                                                     *
+%*             Setting up update frames                *
+%*                                                     *
+%********************************************************
+
+@pushUpdateFrame@ $updatee$ pushes a general update frame which
+points to $updatee$ as the thing to be updated.  It is only used
+when a thunk has just been entered, so the (real) stack pointers
+are guaranteed to be nicely aligned with the top of stack.
+@pushUpdateFrame@ adjusts the virtual and tail stack pointers
+to reflect the frame pushed.
+
+\begin{code}
+pushUpdateFrame :: CmmExpr -> Code -> Code
+
+pushUpdateFrame updatee code
+  = do {
+#ifdef DEBUG
+         EndOfBlockInfo _ sequel <- getEndOfBlockInfo ;
+         ASSERT(case sequel of { OnStack -> True; _ -> False})
+#endif
+
+         allocStackTop (fixedHdrSize + 
+                          sIZEOF_StgUpdateFrame_NoHdr `quot` wORD_SIZE)
+       ; vsp <- getVirtSp
+       ; setStackFrame vsp
+       ; frame_addr <- getSpRelOffset vsp
+               -- The location of the lowest-address
+               -- word of the update frame itself
+
+       ; setEndOfBlockInfo (EndOfBlockInfo vsp UpdateCode) $
+           do  { emitPushUpdateFrame frame_addr updatee
+               ; code }
+       }
+
+emitPushUpdateFrame :: CmmExpr -> CmmExpr -> Code
+emitPushUpdateFrame frame_addr updatee = do
+       stmtsC [  -- Set the info word
+                 CmmStore frame_addr (mkLblExpr mkUpdInfoLabel)
+               , -- And the updatee
+                 CmmStore (cmmOffsetB frame_addr off_updatee) updatee ]
+       initUpdFrameProf frame_addr
+
+off_updatee :: ByteOff
+off_updatee = fixedHdrSize*wORD_SIZE + oFFSET_StgUpdateFrame_updatee
+\end{code}                     
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[CgStackery-free]{Free stack slots}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Explicitly free some stack space.
+
+\begin{code}
+freeStackSlots :: [VirtualSpOffset] -> Code
+freeStackSlots extra_free
+  = do { stk_usg <- getStkUsage
+       ; let all_free = addFreeSlots (freeStk stk_usg) (sortLe (<=) extra_free)
+       ; let (new_vsp, new_free) = trim (virtSp stk_usg) all_free
+       ; setStkUsage (stk_usg { virtSp = new_vsp, freeStk = new_free }) }
+
+addFreeSlots :: [VirtualSpOffset] -> [VirtualSpOffset] -> [VirtualSpOffset]
+-- Merge the two, assuming both are in increasing order
+addFreeSlots cs [] = cs
+addFreeSlots [] ns = ns
+addFreeSlots (c:cs) (n:ns)
+  | c < n     = c : addFreeSlots cs (n:ns)
+  | otherwise = n : addFreeSlots (c:cs) ns
+
+trim :: VirtualSpOffset -> [VirtualSpOffset] -> (VirtualSpOffset, [VirtualSpOffset])
+-- Try to trim back the virtual stack pointer, where there is a
+-- continuous bunch of free slots at the end of the free list
+trim vsp [] = (vsp, [])
+trim vsp (slot:slots)
+  = case trim vsp slots of
+      (vsp', []) 
+       | vsp' < slot  -> pprTrace "trim: strange" (ppr vsp <+> ppr (slot:slots))
+                         (vsp',   [])
+       | vsp' == slot -> (vsp'-1, [])
+       | otherwise    -> (vsp',   [slot])
+      (vsp', slots')   -> (vsp',   slot:slots')
+\end{code}