basis/compiler/codegen/codegen.factor

   1 ! Copyright (C) 2008, 2011 Slava Pestov.
   2 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
   3 USING: accessors arrays assocs byte-arrays classes combinators
   4 compiler.cfg compiler.cfg.comparisons compiler.cfg.instructions
   5 compiler.cfg.linearization compiler.cfg.stack-frame
   6 compiler.codegen.gc-maps compiler.codegen.labels
   7 compiler.codegen.relocation compiler.constants cpu.architecture
   8 fry generic.parser kernel layouts locals make math namespaces
   9 parser quotations sequences sequences.generalizations slots
  10 words ;
  11 IN: compiler.codegen
  12
  13 SYMBOL: insn-counts
  14
  15 H{ } clone insn-counts set-global
  16
  17 GENERIC: generate-insn ( insn -- )
  18
  19 ! Control flow
  20 SYMBOL: labels
  21
  22 : lookup-label ( bb -- label )
  23     labels get [ drop <label> ] cache ;
  24
  25 : useless-branch? ( bb successor -- ? )
  26     ! If our successor immediately follows us in linearization
  27     ! order then we don't need to branch.
  28     [ block-number ] bi@ 1 - = ; inline
  29
  30 : emit-branch ( bb successor -- )
  31     2dup useless-branch?
  32     [ 2drop ] [ nip lookup-label %jump-label ] if ;
  33
  34 M: ##branch generate-insn
  35     drop basic-block get dup successors>> first emit-branch ;
  36
  37 GENERIC: generate-conditional-insn ( label insn -- )
  38
  39 GENERIC: negate-insn-cc ( insn -- )
  40
  41 M: conditional-branch-insn negate-insn-cc
  42     [ negate-cc ] change-cc drop ;
  43
  44 M: ##test-vector-branch negate-insn-cc
  45     [ negate-vcc ] change-vcc drop ;
  46
  47 M:: conditional-branch-insn generate-insn ( insn -- )
  48     basic-block get :> bb
  49     bb successors>> first2 :> ( first second )
  50     bb second useless-branch?
  51     [ bb second first ]
  52     [ bb first second insn negate-insn-cc ] if
  53     lookup-label insn generate-conditional-insn
  54     emit-branch ;
  55
  56 : %dispatch-label ( label -- )
  57     cell 0 <repetition> %
  58     rc-absolute-cell label-fixup ;
  59
  60 M: ##dispatch generate-insn
  61     [ src>> ] [ temp>> ] bi %dispatch
  62     basic-block get successors>>
  63     [ lookup-label %dispatch-label ] each ;
  64
  65 : generate-block ( bb -- )
  66     [ basic-block set ]
  67     [ lookup-label resolve-label ]
  68     [
  69         instructions>> [
  70             [ class-of insn-counts get-global inc-at ]
  71             [ generate-insn ]
  72             bi
  73         ] each
  74     ] tri ;
  75
  76 : init-fixup ( -- )
  77     V{ } clone label-table set
  78     V{ } clone binary-literal-table set ;
  79
  80 : check-fixup ( seq -- )
  81     length data-alignment get mod 0 assert= ;
  82
  83 : with-fixup ( quot -- code )
  84     '[
  85         init-relocation
  86         init-gc-maps
  87         init-fixup
  88         [
  89             @
  90             emit-binary-literals
  91             emit-gc-maps
  92             label-table [ compute-labels ] change
  93             parameter-table get >array
  94             literal-table get >array
  95             relocation-table get >byte-array
  96             label-table get
  97         ] B{ } make
  98         dup check-fixup
  99         cfg get [ stack-frame>> [ total-size>> ] [ 0 ] if* ] [ 0 ] if*
 100     ] call 6 narray ; inline
 101
 102 : generate ( cfg -- code )
 103     [
 104         H{ } clone labels set
 105         linearization-order
 106         [ number-blocks ] [ [ generate-block ] each ] bi
 107     ] with-fixup ;
 108
 109 ! Special cases
 110 M: ##no-tco generate-insn drop ;
 111
 112 M: ##prologue generate-insn
 113     drop
 114     cfg get stack-frame>> [ total-size>> %prologue ] when* ;
 115
 116 M: ##epilogue generate-insn
 117     drop
 118     cfg get stack-frame>> [ total-size>> %epilogue ] when* ;
 119
 120 ! Some meta-programming to generate simple code generators, where
 121 ! the instruction is unpacked and then a %word is called
 122 <<
 123
 124 : insn-slot-quot ( spec -- quot )
 125     name>> reader-word 1quotation ;
 126
 127 : codegen-method-body ( class word -- quot )
 128     [
 129         "insn-slots" word-prop
 130         [ insn-slot-quot ] map cleave>quot
 131     ] dip suffix ;
 132
 133 SYNTAX: CODEGEN:
 134     scan-word [ \ generate-insn create-method-in ] keep scan-word
 135     codegen-method-body define ;
 136
 137 >>
 138
 139 CODEGEN: ##load-integer %load-immediate
 140 CODEGEN: ##load-tagged %load-immediate
 141 CODEGEN: ##load-reference %load-reference
 142 CODEGEN: ##load-float %load-float
 143 CODEGEN: ##load-double %load-double
 144 CODEGEN: ##load-vector %load-vector
 145 CODEGEN: ##peek %peek
 146 CODEGEN: ##replace %replace
 147 CODEGEN: ##replace-imm %replace-imm
 148 CODEGEN: ##clear %clear
 149 CODEGEN: ##inc %inc
 150 CODEGEN: ##call %call
 151 CODEGEN: ##jump %jump
 152 CODEGEN: ##return %return
 153 CODEGEN: ##safepoint %safepoint
 154 CODEGEN: ##slot %slot
 155 CODEGEN: ##slot-imm %slot-imm
 156 CODEGEN: ##set-slot %set-slot
 157 CODEGEN: ##set-slot-imm %set-slot-imm
 158 CODEGEN: ##add %add
 159 CODEGEN: ##add-imm %add-imm
 160 CODEGEN: ##sub %sub
 161 CODEGEN: ##sub-imm %sub-imm
 162 CODEGEN: ##mul %mul
 163 CODEGEN: ##mul-imm %mul-imm
 164 CODEGEN: ##and %and
 165 CODEGEN: ##and-imm %and-imm
 166 CODEGEN: ##or %or
 167 CODEGEN: ##or-imm %or-imm
 168 CODEGEN: ##xor %xor
 169 CODEGEN: ##xor-imm %xor-imm
 170 CODEGEN: ##shl %shl
 171 CODEGEN: ##shl-imm %shl-imm
 172 CODEGEN: ##shr %shr
 173 CODEGEN: ##shr-imm %shr-imm
 174 CODEGEN: ##sar %sar
 175 CODEGEN: ##sar-imm %sar-imm
 176 CODEGEN: ##min %min
 177 CODEGEN: ##max %max
 178 CODEGEN: ##not %not
 179 CODEGEN: ##neg %neg
 180 CODEGEN: ##log2 %log2
 181 CODEGEN: ##bit-count %bit-count
 182 CODEGEN: ##bit-test %bit-test
 183 CODEGEN: ##copy %copy
 184 CODEGEN: ##tagged>integer %tagged>integer
 185 CODEGEN: ##add-float %add-float
 186 CODEGEN: ##sub-float %sub-float
 187 CODEGEN: ##mul-float %mul-float
 188 CODEGEN: ##div-float %div-float
 189 CODEGEN: ##min-float %min-float
 190 CODEGEN: ##max-float %max-float
 191 CODEGEN: ##sqrt %sqrt
 192 CODEGEN: ##single>double-float %single>double-float
 193 CODEGEN: ##double>single-float %double>single-float
 194 CODEGEN: ##integer>float %integer>float
 195 CODEGEN: ##float>integer %float>integer
 196 CODEGEN: ##zero-vector %zero-vector
 197 CODEGEN: ##fill-vector %fill-vector
 198 CODEGEN: ##gather-vector-2 %gather-vector-2
 199 CODEGEN: ##gather-vector-4 %gather-vector-4
 200 CODEGEN: ##gather-int-vector-2 %gather-int-vector-2
 201 CODEGEN: ##gather-int-vector-4 %gather-int-vector-4
 202 CODEGEN: ##select-vector %select-vector
 203 CODEGEN: ##shuffle-vector-imm %shuffle-vector-imm
 204 CODEGEN: ##shuffle-vector-halves-imm %shuffle-vector-halves-imm
 205 CODEGEN: ##shuffle-vector %shuffle-vector
 206 CODEGEN: ##tail>head-vector %tail>head-vector
 207 CODEGEN: ##merge-vector-head %merge-vector-head
 208 CODEGEN: ##merge-vector-tail %merge-vector-tail
 209 CODEGEN: ##float-pack-vector %float-pack-vector
 210 CODEGEN: ##signed-pack-vector %signed-pack-vector
 211 CODEGEN: ##unsigned-pack-vector %unsigned-pack-vector
 212 CODEGEN: ##unpack-vector-head %unpack-vector-head
 213 CODEGEN: ##unpack-vector-tail %unpack-vector-tail
 214 CODEGEN: ##integer>float-vector %integer>float-vector
 215 CODEGEN: ##float>integer-vector %float>integer-vector
 216 CODEGEN: ##compare-vector %compare-vector
 217 CODEGEN: ##move-vector-mask %move-vector-mask
 218 CODEGEN: ##test-vector %test-vector
 219 CODEGEN: ##add-vector %add-vector
 220 CODEGEN: ##saturated-add-vector %saturated-add-vector
 221 CODEGEN: ##add-sub-vector %add-sub-vector
 222 CODEGEN: ##sub-vector %sub-vector
 223 CODEGEN: ##saturated-sub-vector %saturated-sub-vector
 224 CODEGEN: ##mul-vector %mul-vector
 225 CODEGEN: ##mul-high-vector %mul-high-vector
 226 CODEGEN: ##mul-horizontal-add-vector %mul-horizontal-add-vector
 227 CODEGEN: ##saturated-mul-vector %saturated-mul-vector
 228 CODEGEN: ##div-vector %div-vector
 229 CODEGEN: ##min-vector %min-vector
 230 CODEGEN: ##max-vector %max-vector
 231 CODEGEN: ##avg-vector %avg-vector
 232 CODEGEN: ##dot-vector %dot-vector
 233 CODEGEN: ##sad-vector %sad-vector
 234 CODEGEN: ##sqrt-vector %sqrt-vector
 235 CODEGEN: ##horizontal-add-vector %horizontal-add-vector
 236 CODEGEN: ##horizontal-sub-vector %horizontal-sub-vector
 237 CODEGEN: ##horizontal-shl-vector-imm %horizontal-shl-vector-imm
 238 CODEGEN: ##horizontal-shr-vector-imm %horizontal-shr-vector-imm
 239 CODEGEN: ##abs-vector %abs-vector
 240 CODEGEN: ##and-vector %and-vector
 241 CODEGEN: ##andn-vector %andn-vector
 242 CODEGEN: ##or-vector %or-vector
 243 CODEGEN: ##xor-vector %xor-vector
 244 CODEGEN: ##not-vector %not-vector
 245 CODEGEN: ##shl-vector-imm %shl-vector-imm
 246 CODEGEN: ##shr-vector-imm %shr-vector-imm
 247 CODEGEN: ##shl-vector %shl-vector
 248 CODEGEN: ##shr-vector %shr-vector
 249 CODEGEN: ##integer>scalar %integer>scalar
 250 CODEGEN: ##scalar>integer %scalar>integer
 251 CODEGEN: ##vector>scalar %vector>scalar
 252 CODEGEN: ##scalar>vector %scalar>vector
 253 CODEGEN: ##box-alien %box-alien
 254 CODEGEN: ##box-displaced-alien %box-displaced-alien
 255 CODEGEN: ##unbox-alien %unbox-alien
 256 CODEGEN: ##unbox-any-c-ptr %unbox-any-c-ptr
 257 CODEGEN: ##convert-integer %convert-integer
 258 CODEGEN: ##load-memory %load-memory
 259 CODEGEN: ##load-memory-imm %load-memory-imm
 260 CODEGEN: ##store-memory %store-memory
 261 CODEGEN: ##store-memory-imm %store-memory-imm
 262 CODEGEN: ##allot %allot
 263 CODEGEN: ##write-barrier %write-barrier
 264 CODEGEN: ##write-barrier-imm %write-barrier-imm
 265 CODEGEN: ##compare %compare
 266 CODEGEN: ##compare-imm %compare-imm
 267 CODEGEN: ##test %test
 268 CODEGEN: ##test-imm %test-imm
 269 CODEGEN: ##compare-integer %compare
 270 CODEGEN: ##compare-integer-imm %compare-integer-imm
 271 CODEGEN: ##compare-float-ordered %compare-float-ordered
 272 CODEGEN: ##compare-float-unordered %compare-float-unordered
 273 CODEGEN: ##save-context %save-context
 274 CODEGEN: ##vm-field %vm-field
 275 CODEGEN: ##set-vm-field %set-vm-field
 276 CODEGEN: ##alien-global %alien-global
 277 CODEGEN: ##call-gc %call-gc
 278 CODEGEN: ##spill %spill
 279 CODEGEN: ##reload %reload
 280
 281 ! Conditional branches
 282 <<
 283
 284 SYNTAX: CONDITIONAL:
 285     scan-word [ \ generate-conditional-insn create-method-in ] keep scan-word
 286     codegen-method-body define ;
 287
 288 >>
 289
 290 CONDITIONAL: ##compare-branch %compare-branch
 291 CONDITIONAL: ##compare-imm-branch %compare-imm-branch
 292 CONDITIONAL: ##compare-integer-branch %compare-branch
 293 CONDITIONAL: ##compare-integer-imm-branch %compare-integer-imm-branch
 294 CONDITIONAL: ##test-branch %test-branch
 295 CONDITIONAL: ##test-imm-branch %test-imm-branch
 296 CONDITIONAL: ##compare-float-ordered-branch %compare-float-ordered-branch
 297 CONDITIONAL: ##compare-float-unordered-branch %compare-float-unordered-branch
 298 CONDITIONAL: ##test-vector-branch %test-vector-branch
 299 CONDITIONAL: ##check-nursery-branch %check-nursery-branch
 300 CONDITIONAL: ##fixnum-add %fixnum-add
 301 CONDITIONAL: ##fixnum-sub %fixnum-sub
 302 CONDITIONAL: ##fixnum-mul %fixnum-mul
 303
 304 ! FFI
 305 CODEGEN: ##unbox %unbox
 306 CODEGEN: ##unbox-long-long %unbox-long-long
 307 CODEGEN: ##local-allot %local-allot
 308 CODEGEN: ##box %box
 309 CODEGEN: ##box-long-long %box-long-long
 310 CODEGEN: ##alien-invoke %alien-invoke
 311 CODEGEN: ##alien-indirect %alien-indirect
 312 CODEGEN: ##alien-assembly %alien-assembly
 313 CODEGEN: ##callback-inputs %callback-inputs
 314 CODEGEN: ##callback-outputs %callback-outputs