tcg/optimize.c

   1 /*
   2  * Optimizations for Tiny Code Generator for QEMU
   3  *
   4  * Copyright (c) 2010 Samsung Electronics.
   5  * Contributed by Kirill Batuzov <[email protected]>
   6  *
   7  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   8  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   9  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
  10  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  11  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  12  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  13  *
  14  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  15  * all copies or substantial portions of the Software.
  16  *
  17  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  18  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  20  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  21  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  22  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  23  * THE SOFTWARE.
  24  */
  25
  26 #include "config.h"
  27
  28 #include <stdlib.h>
  29 #include <stdio.h>
  30
  31 #include "qemu-common.h"
  32 #include "tcg-op.h"
  33
  34 #define CASE_OP_32_64(x)                        \
  35         glue(glue(case INDEX_op_, x), _i32):    \
  36         glue(glue(case INDEX_op_, x), _i64)
  37
  38 typedef enum {
  39     TCG_TEMP_UNDEF = 0,
  40     TCG_TEMP_CONST,
  41     TCG_TEMP_COPY,
  42 } tcg_temp_state;
  43
  44 struct tcg_temp_info {
  45     tcg_temp_state state;
  46     uint16_t prev_copy;
  47     uint16_t next_copy;
  48     tcg_target_ulong val;
  49     tcg_target_ulong mask;
  50 };
  51
  52 static struct tcg_temp_info temps[TCG_MAX_TEMPS];
  53
  54 /* Reset TEMP's state to TCG_TEMP_UNDEF.  If TEMP only had one copy, remove
  55    the copy flag from the left temp.  */
  56 static void reset_temp(TCGArg temp)
  57 {
  58     if (temps[temp].state == TCG_TEMP_COPY) {
  59         if (temps[temp].prev_copy == temps[temp].next_copy) {
  60             temps[temps[temp].next_copy].state = TCG_TEMP_UNDEF;
  61         } else {
  62             temps[temps[temp].next_copy].prev_copy = temps[temp].prev_copy;
  63             temps[temps[temp].prev_copy].next_copy = temps[temp].next_copy;
  64         }
  65     }
  66     temps[temp].state = TCG_TEMP_UNDEF;
  67     temps[temp].mask = -1;
  68 }
  69
  70 /* Reset all temporaries, given that there are NB_TEMPS of them.  */
  71 static void reset_all_temps(int nb_temps)
  72 {
  73     int i;
  74     for (i = 0; i < nb_temps; i++) {
  75         temps[i].state = TCG_TEMP_UNDEF;
  76         temps[i].mask = -1;
  77     }
  78 }
  79
  80 static int op_bits(TCGOpcode op)
  81 {
  82     const TCGOpDef *def = &tcg_op_defs[op];
  83     return def->flags & TCG_OPF_64BIT ? 64 : 32;
  84 }
  85
  86 static TCGOpcode op_to_movi(TCGOpcode op)
  87 {
  88     switch (op_bits(op)) {
  89     case 32:
  90         return INDEX_op_movi_i32;
  91     case 64:
  92         return INDEX_op_movi_i64;
  93     default:
  94         fprintf(stderr, "op_to_movi: unexpected return value of "
  95                 "function op_bits.\n");
  96         tcg_abort();
  97     }
  98 }
  99
 100 static TCGArg find_better_copy(TCGContext *s, TCGArg temp)
 101 {
 102     TCGArg i;
 103
 104     /* If this is already a global, we can't do better. */
 105     if (temp < s->nb_globals) {
 106         return temp;
 107     }
 108
 109     /* Search for a global first. */
 110     for (i = temps[temp].next_copy ; i != temp ; i = temps[i].next_copy) {
 111         if (i < s->nb_globals) {
 112             return i;
 113         }
 114     }
 115
 116     /* If it is a temp, search for a temp local. */
 117     if (!s->temps[temp].temp_local) {
 118         for (i = temps[temp].next_copy ; i != temp ; i = temps[i].next_copy) {
 119             if (s->temps[i].temp_local) {
 120                 return i;
 121             }
 122         }
 123     }
 124
 125     /* Failure to find a better representation, return the same temp. */
 126     return temp;
 127 }
 128
 129 static bool temps_are_copies(TCGArg arg1, TCGArg arg2)
 130 {
 131     TCGArg i;
 132
 133     if (arg1 == arg2) {
 134         return true;
 135     }
 136
 137     if (temps[arg1].state != TCG_TEMP_COPY
 138         || temps[arg2].state != TCG_TEMP_COPY) {
 139         return false;
 140     }
 141
 142     for (i = temps[arg1].next_copy ; i != arg1 ; i = temps[i].next_copy) {
 143         if (i == arg2) {
 144             return true;
 145         }
 146     }
 147
 148     return false;
 149 }
 150
 151 static void tcg_opt_gen_mov(TCGContext *s, TCGArg *gen_args,
 152                             TCGArg dst, TCGArg src)
 153 {
 154     reset_temp(dst);
 155     temps[dst].mask = temps[src].mask;
 156     assert(temps[src].state != TCG_TEMP_CONST);
 157
 158     if (s->temps[src].type == s->temps[dst].type) {
 159         if (temps[src].state != TCG_TEMP_COPY) {
 160             temps[src].state = TCG_TEMP_COPY;
 161             temps[src].next_copy = src;
 162             temps[src].prev_copy = src;
 163         }
 164         temps[dst].state = TCG_TEMP_COPY;
 165         temps[dst].next_copy = temps[src].next_copy;
 166         temps[dst].prev_copy = src;
 167         temps[temps[dst].next_copy].prev_copy = dst;
 168         temps[src].next_copy = dst;
 169     }
 170
 171     gen_args[0] = dst;
 172     gen_args[1] = src;
 173 }
 174
 175 static void tcg_opt_gen_movi(TCGArg *gen_args, TCGArg dst, TCGArg val)
 176 {
 177     reset_temp(dst);
 178     temps[dst].state = TCG_TEMP_CONST;
 179     temps[dst].val = val;
 180     temps[dst].mask = val;
 181     gen_args[0] = dst;
 182     gen_args[1] = val;
 183 }
 184
 185 static TCGOpcode op_to_mov(TCGOpcode op)
 186 {
 187     switch (op_bits(op)) {
 188     case 32:
 189         return INDEX_op_mov_i32;
 190     case 64:
 191         return INDEX_op_mov_i64;
 192     default:
 193         fprintf(stderr, "op_to_mov: unexpected return value of "
 194                 "function op_bits.\n");
 195         tcg_abort();
 196     }
 197 }
 198
 199 static TCGArg do_constant_folding_2(TCGOpcode op, TCGArg x, TCGArg y)
 200 {
 201     uint64_t l64, h64;
 202
 203     switch (op) {
 204     CASE_OP_32_64(add):
 205         return x + y;
 206
 207     CASE_OP_32_64(sub):
 208         return x - y;
 209
 210     CASE_OP_32_64(mul):
 211         return x * y;
 212
 213     CASE_OP_32_64(and):
 214         return x & y;
 215
 216     CASE_OP_32_64(or):
 217         return x | y;
 218
 219     CASE_OP_32_64(xor):
 220         return x ^ y;
 221
 222     case INDEX_op_shl_i32:
 223         return (uint32_t)x << (uint32_t)y;
 224
 225     case INDEX_op_shl_i64:
 226         return (uint64_t)x << (uint64_t)y;
 227
 228     case INDEX_op_shr_i32:
 229         return (uint32_t)x >> (uint32_t)y;
 230
 231     case INDEX_op_shr_i64:
 232         return (uint64_t)x >> (uint64_t)y;
 233
 234     case INDEX_op_sar_i32:
 235         return (int32_t)x >> (int32_t)y;
 236
 237     case INDEX_op_sar_i64:
 238         return (int64_t)x >> (int64_t)y;
 239
 240     case INDEX_op_rotr_i32:
 241         return ror32(x, y);
 242
 243     case INDEX_op_rotr_i64:
 244         return ror64(x, y);
 245
 246     case INDEX_op_rotl_i32:
 247         return rol32(x, y);
 248
 249     case INDEX_op_rotl_i64:
 250         return rol64(x, y);
 251
 252     CASE_OP_32_64(not):
 253         return ~x;
 254
 255     CASE_OP_32_64(neg):
 256         return -x;
 257
 258     CASE_OP_32_64(andc):
 259         return x & ~y;
 260
 261     CASE_OP_32_64(orc):
 262         return x | ~y;
 263
 264     CASE_OP_32_64(eqv):
 265         return ~(x ^ y);
 266
 267     CASE_OP_32_64(nand):
 268         return ~(x & y);
 269
 270     CASE_OP_32_64(nor):
 271         return ~(x | y);
 272
 273     CASE_OP_32_64(ext8s):
 274         return (int8_t)x;
 275
 276     CASE_OP_32_64(ext16s):
 277         return (int16_t)x;
 278
 279     CASE_OP_32_64(ext8u):
 280         return (uint8_t)x;
 281
 282     CASE_OP_32_64(ext16u):
 283         return (uint16_t)x;
 284
 285     case INDEX_op_ext32s_i64:
 286         return (int32_t)x;
 287
 288     case INDEX_op_ext32u_i64:
 289         return (uint32_t)x;
 290
 291     case INDEX_op_muluh_i32:
 292         return ((uint64_t)(uint32_t)x * (uint32_t)y) >> 32;
 293     case INDEX_op_mulsh_i32:
 294         return ((int64_t)(int32_t)x * (int32_t)y) >> 32;
 295
 296     case INDEX_op_muluh_i64:
 297         mulu64(&l64, &h64, x, y);
 298         return h64;
 299     case INDEX_op_mulsh_i64:
 300         muls64(&l64, &h64, x, y);
 301         return h64;
 302
 303     case INDEX_op_div_i32:
 304         /* Avoid crashing on divide by zero, otherwise undefined.  */
 305         return (int32_t)x / ((int32_t)y ? : 1);
 306     case INDEX_op_divu_i32:
 307         return (uint32_t)x / ((uint32_t)y ? : 1);
 308     case INDEX_op_div_i64:
 309         return (int64_t)x / ((int64_t)y ? : 1);
 310     case INDEX_op_divu_i64:
 311         return (uint64_t)x / ((uint64_t)y ? : 1);
 312
 313     case INDEX_op_rem_i32:
 314         return (int32_t)x % ((int32_t)y ? : 1);
 315     case INDEX_op_remu_i32:
 316         return (uint32_t)x % ((uint32_t)y ? : 1);
 317     case INDEX_op_rem_i64:
 318         return (int64_t)x % ((int64_t)y ? : 1);
 319     case INDEX_op_remu_i64:
 320         return (uint64_t)x % ((uint64_t)y ? : 1);
 321
 322     default:
 323         fprintf(stderr,
 324                 "Unrecognized operation %d in do_constant_folding.\n", op);
 325         tcg_abort();
 326     }
 327 }
 328
 329 static TCGArg do_constant_folding(TCGOpcode op, TCGArg x, TCGArg y)
 330 {
 331     TCGArg res = do_constant_folding_2(op, x, y);
 332     if (op_bits(op) == 32) {
 333         res &= 0xffffffff;
 334     }
 335     return res;
 336 }
 337
 338 static bool do_constant_folding_cond_32(uint32_t x, uint32_t y, TCGCond c)
 339 {
 340     switch (c) {
 341     case TCG_COND_EQ:
 342         return x == y;
 343     case TCG_COND_NE:
 344         return x != y;
 345     case TCG_COND_LT:
 346         return (int32_t)x < (int32_t)y;
 347     case TCG_COND_GE:
 348         return (int32_t)x >= (int32_t)y;
 349     case TCG_COND_LE:
 350         return (int32_t)x <= (int32_t)y;
 351     case TCG_COND_GT:
 352         return (int32_t)x > (int32_t)y;
 353     case TCG_COND_LTU:
 354         return x < y;
 355     case TCG_COND_GEU:
 356         return x >= y;
 357     case TCG_COND_LEU:
 358         return x <= y;
 359     case TCG_COND_GTU:
 360         return x > y;
 361     default:
 362         tcg_abort();
 363     }
 364 }
 365
 366 static bool do_constant_folding_cond_64(uint64_t x, uint64_t y, TCGCond c)
 367 {
 368     switch (c) {
 369     case TCG_COND_EQ:
 370         return x == y;
 371     case TCG_COND_NE:
 372         return x != y;
 373     case TCG_COND_LT:
 374         return (int64_t)x < (int64_t)y;
 375     case TCG_COND_GE:
 376         return (int64_t)x >= (int64_t)y;
 377     case TCG_COND_LE:
 378         return (int64_t)x <= (int64_t)y;
 379     case TCG_COND_GT:
 380         return (int64_t)x > (int64_t)y;
 381     case TCG_COND_LTU:
 382         return x < y;
 383     case TCG_COND_GEU:
 384         return x >= y;
 385     case TCG_COND_LEU:
 386         return x <= y;
 387     case TCG_COND_GTU:
 388         return x > y;
 389     default:
 390         tcg_abort();
 391     }
 392 }
 393
 394 static bool do_constant_folding_cond_eq(TCGCond c)
 395 {
 396     switch (c) {
 397     case TCG_COND_GT:
 398     case TCG_COND_LTU:
 399     case TCG_COND_LT:
 400     case TCG_COND_GTU:
 401     case TCG_COND_NE:
 402         return 0;
 403     case TCG_COND_GE:
 404     case TCG_COND_GEU:
 405     case TCG_COND_LE:
 406     case TCG_COND_LEU:
 407     case TCG_COND_EQ:
 408         return 1;
 409     default:
 410         tcg_abort();
 411     }
 412 }
 413
 414 /* Return 2 if the condition can't be simplified, and the result
 415    of the condition (0 or 1) if it can */
 416 static TCGArg do_constant_folding_cond(TCGOpcode op, TCGArg x,
 417                                        TCGArg y, TCGCond c)
 418 {
 419     if (temps[x].state == TCG_TEMP_CONST && temps[y].state == TCG_TEMP_CONST) {
 420         switch (op_bits(op)) {
 421         case 32:
 422             return do_constant_folding_cond_32(temps[x].val, temps[y].val, c);
 423         case 64:
 424             return do_constant_folding_cond_64(temps[x].val, temps[y].val, c);
 425         default:
 426             tcg_abort();
 427         }
 428     } else if (temps_are_copies(x, y)) {
 429         return do_constant_folding_cond_eq(c);
 430     } else if (temps[y].state == TCG_TEMP_CONST && temps[y].val == 0) {
 431         switch (c) {
 432         case TCG_COND_LTU:
 433             return 0;
 434         case TCG_COND_GEU:
 435             return 1;
 436         default:
 437             return 2;
 438         }
 439     } else {
 440         return 2;
 441     }
 442 }
 443
 444 /* Return 2 if the condition can't be simplified, and the result
 445    of the condition (0 or 1) if it can */
 446 static TCGArg do_constant_folding_cond2(TCGArg *p1, TCGArg *p2, TCGCond c)
 447 {
 448     TCGArg al = p1[0], ah = p1[1];
 449     TCGArg bl = p2[0], bh = p2[1];
 450
 451     if (temps[bl].state == TCG_TEMP_CONST
 452         && temps[bh].state == TCG_TEMP_CONST) {
 453         uint64_t b = ((uint64_t)temps[bh].val << 32) | (uint32_t)temps[bl].val;
 454
 455         if (temps[al].state == TCG_TEMP_CONST
 456             && temps[ah].state == TCG_TEMP_CONST) {
 457             uint64_t a;
 458             a = ((uint64_t)temps[ah].val << 32) | (uint32_t)temps[al].val;
 459             return do_constant_folding_cond_64(a, b, c);
 460         }
 461         if (b == 0) {
 462             switch (c) {
 463             case TCG_COND_LTU:
 464                 return 0;
 465             case TCG_COND_GEU:
 466                 return 1;
 467             default:
 468                 break;
 469             }
 470         }
 471     }
 472     if (temps_are_copies(al, bl) && temps_are_copies(ah, bh)) {
 473         return do_constant_folding_cond_eq(c);
 474     }
 475     return 2;
 476 }
 477
 478 static bool swap_commutative(TCGArg dest, TCGArg *p1, TCGArg *p2)
 479 {
 480     TCGArg a1 = *p1, a2 = *p2;
 481     int sum = 0;
 482     sum += temps[a1].state == TCG_TEMP_CONST;
 483     sum -= temps[a2].state == TCG_TEMP_CONST;
 484
 485     /* Prefer the constant in second argument, and then the form
 486        op a, a, b, which is better handled on non-RISC hosts. */
 487     if (sum > 0 || (sum == 0 && dest == a2)) {
 488         *p1 = a2;
 489         *p2 = a1;
 490         return true;
 491     }
 492     return false;
 493 }
 494
 495 static bool swap_commutative2(TCGArg *p1, TCGArg *p2)
 496 {
 497     int sum = 0;
 498     sum += temps[p1[0]].state == TCG_TEMP_CONST;
 499     sum += temps[p1[1]].state == TCG_TEMP_CONST;
 500     sum -= temps[p2[0]].state == TCG_TEMP_CONST;
 501     sum -= temps[p2[1]].state == TCG_TEMP_CONST;
 502     if (sum > 0) {
 503         TCGArg t;
 504         t = p1[0], p1[0] = p2[0], p2[0] = t;
 505         t = p1[1], p1[1] = p2[1], p2[1] = t;
 506         return true;
 507     }
 508     return false;
 509 }
 510
 511 /* Propagate constants and copies, fold constant expressions. */
 512 static TCGArg *tcg_constant_folding(TCGContext *s, uint16_t *tcg_opc_ptr,
 513                                     TCGArg *args, TCGOpDef *tcg_op_defs)
 514 {
 515     int i, nb_ops, op_index, nb_temps, nb_globals, nb_call_args;
 516     tcg_target_ulong mask, affected;
 517     TCGOpcode op;
 518     const TCGOpDef *def;
 519     TCGArg *gen_args;
 520     TCGArg tmp;
 521
 522     /* Array VALS has an element for each temp.
 523        If this temp holds a constant then its value is kept in VALS' element.
 524        If this temp is a copy of other ones then the other copies are
 525        available through the doubly linked circular list. */
 526
 527     nb_temps = s->nb_temps;
 528     nb_globals = s->nb_globals;
 529     reset_all_temps(nb_temps);
 530
 531     nb_ops = tcg_opc_ptr - s->gen_opc_buf;
 532     gen_args = args;
 533     for (op_index = 0; op_index < nb_ops; op_index++) {
 534         op = s->gen_opc_buf[op_index];
 535         def = &tcg_op_defs[op];
 536         /* Do copy propagation */
 537         if (op == INDEX_op_call) {
 538             int nb_oargs = args[0] >> 16;
 539             int nb_iargs = args[0] & 0xffff;
 540             for (i = nb_oargs + 1; i < nb_oargs + nb_iargs + 1; i++) {
 541                 if (temps[args[i]].state == TCG_TEMP_COPY) {
 542                     args[i] = find_better_copy(s, args[i]);
 543                 }
 544             }
 545         } else {
 546             for (i = def->nb_oargs; i < def->nb_oargs + def->nb_iargs; i++) {
 547                 if (temps[args[i]].state == TCG_TEMP_COPY) {
 548                     args[i] = find_better_copy(s, args[i]);
 549                 }
 550             }
 551         }
 552
 553         /* For commutative operations make constant second argument */
 554         switch (op) {
 555         CASE_OP_32_64(add):
 556         CASE_OP_32_64(mul):
 557         CASE_OP_32_64(and):
 558         CASE_OP_32_64(or):
 559         CASE_OP_32_64(xor):
 560         CASE_OP_32_64(eqv):
 561         CASE_OP_32_64(nand):
 562         CASE_OP_32_64(nor):
 563         CASE_OP_32_64(muluh):
 564         CASE_OP_32_64(mulsh):
 565             swap_commutative(args[0], &args[1], &args[2]);
 566             break;
 567         CASE_OP_32_64(brcond):
 568             if (swap_commutative(-1, &args[0], &args[1])) {
 569                 args[2] = tcg_swap_cond(args[2]);
 570             }
 571             break;
 572         CASE_OP_32_64(setcond):
 573             if (swap_commutative(args[0], &args[1], &args[2])) {
 574                 args[3] = tcg_swap_cond(args[3]);
 575             }
 576             break;
 577         CASE_OP_32_64(movcond):
 578             if (swap_commutative(-1, &args[1], &args[2])) {
 579                 args[5] = tcg_swap_cond(args[5]);
 580             }
 581             /* For movcond, we canonicalize the "false" input reg to match
 582                the destination reg so that the tcg backend can implement
 583                a "move if true" operation.  */
 584             if (swap_commutative(args[0], &args[4], &args[3])) {
 585                 args[5] = tcg_invert_cond(args[5]);
 586             }
 587             break;
 588         CASE_OP_32_64(add2):
 589             swap_commutative(args[0], &args[2], &args[4]);
 590             swap_commutative(args[1], &args[3], &args[5]);
 591             break;
 592         CASE_OP_32_64(mulu2):
 593         CASE_OP_32_64(muls2):
 594             swap_commutative(args[0], &args[2], &args[3]);
 595             break;
 596         case INDEX_op_brcond2_i32:
 597             if (swap_commutative2(&args[0], &args[2])) {
 598                 args[4] = tcg_swap_cond(args[4]);
 599             }
 600             break;
 601         case INDEX_op_setcond2_i32:
 602             if (swap_commutative2(&args[1], &args[3])) {
 603                 args[5] = tcg_swap_cond(args[5]);
 604             }
 605             break;
 606         default:
 607             break;
 608         }
 609
 610         /* Simplify expressions for "shift/rot r, 0, a => movi r, 0",
 611            and "sub r, 0, a => neg r, a" case.  */
 612         switch (op) {
 613         CASE_OP_32_64(shl):
 614         CASE_OP_32_64(shr):
 615         CASE_OP_32_64(sar):
 616         CASE_OP_32_64(rotl):
 617         CASE_OP_32_64(rotr):
 618             if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
 619                 && temps[args[1]].val == 0) {
 620                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
 621                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], 0);
 622                 args += 3;
 623                 gen_args += 2;
 624                 continue;
 625             }
 626             break;
 627         CASE_OP_32_64(sub):
 628             {
 629                 TCGOpcode neg_op;
 630                 bool have_neg;
 631
 632                 if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 633                     /* Proceed with possible constant folding. */
 634                     break;
 635                 }
 636                 if (op == INDEX_op_sub_i32) {
 637                     neg_op = INDEX_op_neg_i32;
 638                     have_neg = TCG_TARGET_HAS_neg_i32;
 639                 } else {
 640                     neg_op = INDEX_op_neg_i64;
 641                     have_neg = TCG_TARGET_HAS_neg_i64;
 642                 }
 643                 if (!have_neg) {
 644                     break;
 645                 }
 646                 if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
 647                     && temps[args[1]].val == 0) {
 648                     s->gen_opc_buf[op_index] = neg_op;
 649                     reset_temp(args[0]);
 650                     gen_args[0] = args[0];
 651                     gen_args[1] = args[2];
 652                     args += 3;
 653                     gen_args += 2;
 654                     continue;
 655                 }
 656             }
 657             break;
 658         CASE_OP_32_64(xor):
 659         CASE_OP_32_64(nand):
 660             if (temps[args[1]].state != TCG_TEMP_CONST
 661                 && temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
 662                 && temps[args[2]].val == -1) {
 663                 i = 1;
 664                 goto try_not;
 665             }
 666             break;
 667         CASE_OP_32_64(nor):
 668             if (temps[args[1]].state != TCG_TEMP_CONST
 669                 && temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
 670                 && temps[args[2]].val == 0) {
 671                 i = 1;
 672                 goto try_not;
 673             }
 674             break;
 675         CASE_OP_32_64(andc):
 676             if (temps[args[2]].state != TCG_TEMP_CONST
 677                 && temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
 678                 && temps[args[1]].val == -1) {
 679                 i = 2;
 680                 goto try_not;
 681             }
 682             break;
 683         CASE_OP_32_64(orc):
 684         CASE_OP_32_64(eqv):
 685             if (temps[args[2]].state != TCG_TEMP_CONST
 686                 && temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
 687                 && temps[args[1]].val == 0) {
 688                 i = 2;
 689                 goto try_not;
 690             }
 691             break;
 692         try_not:
 693             {
 694                 TCGOpcode not_op;
 695                 bool have_not;
 696
 697                 if (def->flags & TCG_OPF_64BIT) {
 698                     not_op = INDEX_op_not_i64;
 699                     have_not = TCG_TARGET_HAS_not_i64;
 700                 } else {
 701                     not_op = INDEX_op_not_i32;
 702                     have_not = TCG_TARGET_HAS_not_i32;
 703                 }
 704                 if (!have_not) {
 705                     break;
 706                 }
 707                 s->gen_opc_buf[op_index] = not_op;
 708                 reset_temp(args[0]);
 709                 gen_args[0] = args[0];
 710                 gen_args[1] = args[i];
 711                 args += 3;
 712                 gen_args += 2;
 713                 continue;
 714             }
 715         default:
 716             break;
 717         }
 718
 719         /* Simplify expression for "op r, a, 0 => mov r, a" cases */
 720         switch (op) {
 721         CASE_OP_32_64(add):
 722         CASE_OP_32_64(sub):
 723         CASE_OP_32_64(shl):
 724         CASE_OP_32_64(shr):
 725         CASE_OP_32_64(sar):
 726         CASE_OP_32_64(rotl):
 727         CASE_OP_32_64(rotr):
 728         CASE_OP_32_64(or):
 729         CASE_OP_32_64(xor):
 730             if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 731                 /* Proceed with possible constant folding. */
 732                 break;
 733             }
 734             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
 735                 && temps[args[2]].val == 0) {
 736                 if (temps_are_copies(args[0], args[1])) {
 737                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
 738                 } else {
 739                     s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_mov(op);
 740                     tcg_opt_gen_mov(s, gen_args, args[0], args[1]);
 741                     gen_args += 2;
 742                 }
 743                 args += 3;
 744                 continue;
 745             }
 746             break;
 747         default:
 748             break;
 749         }
 750
 751         /* Simplify using known-zero bits. Currently only ops with a single
 752            output argument is supported. */
 753         mask = -1;
 754         affected = -1;
 755         switch (op) {
 756         CASE_OP_32_64(ext8s):
 757             if ((temps[args[1]].mask & 0x80) != 0) {
 758                 break;
 759             }
 760         CASE_OP_32_64(ext8u):
 761             mask = 0xff;
 762             goto and_const;
 763         CASE_OP_32_64(ext16s):
 764             if ((temps[args[1]].mask & 0x8000) != 0) {
 765                 break;
 766             }
 767         CASE_OP_32_64(ext16u):
 768             mask = 0xffff;
 769             goto and_const;
 770         case INDEX_op_ext32s_i64:
 771             if ((temps[args[1]].mask & 0x80000000) != 0) {
 772                 break;
 773             }
 774         case INDEX_op_ext32u_i64:
 775             mask = 0xffffffffU;
 776             goto and_const;
 777
 778         CASE_OP_32_64(and):
 779             mask = temps[args[2]].mask;
 780             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 781         and_const:
 782                 affected = temps[args[1]].mask & ~mask;
 783             }
 784             mask = temps[args[1]].mask & mask;
 785             break;
 786
 787         CASE_OP_32_64(andc):
 788             /* Known-zeros does not imply known-ones.  Therefore unless
 789                args[2] is constant, we can't infer anything from it.  */
 790             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 791                 mask = ~temps[args[2]].mask;
 792                 goto and_const;
 793             }
 794             /* But we certainly know nothing outside args[1] may be set. */
 795             mask = temps[args[1]].mask;
 796             break;
 797
 798         case INDEX_op_sar_i32:
 799             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 800                 mask = (int32_t)temps[args[1]].mask >> temps[args[2]].val;
 801             }
 802             break;
 803         case INDEX_op_sar_i64:
 804             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 805                 mask = (int64_t)temps[args[1]].mask >> temps[args[2]].val;
 806             }
 807             break;
 808
 809         case INDEX_op_shr_i32:
 810             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 811                 mask = (uint32_t)temps[args[1]].mask >> temps[args[2]].val;
 812             }
 813             break;
 814         case INDEX_op_shr_i64:
 815             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 816                 mask = (uint64_t)temps[args[1]].mask >> temps[args[2]].val;
 817             }
 818             break;
 819
 820         CASE_OP_32_64(shl):
 821             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
 822                 mask = temps[args[1]].mask << temps[args[2]].val;
 823             }
 824             break;
 825
 826         CASE_OP_32_64(neg):
 827             /* Set to 1 all bits to the left of the rightmost.  */
 828             mask = -(temps[args[1]].mask & -temps[args[1]].mask);
 829             break;
 830
 831         CASE_OP_32_64(deposit):
 832             tmp = ((1ull << args[4]) - 1);
 833             mask = ((temps[args[1]].mask & ~(tmp << args[3]))
 834                     | ((temps[args[2]].mask & tmp) << args[3]));
 835             break;
 836
 837         CASE_OP_32_64(or):
 838         CASE_OP_32_64(xor):
 839             mask = temps[args[1]].mask | temps[args[2]].mask;
 840             break;
 841
 842         CASE_OP_32_64(setcond):
 843             mask = 1;
 844             break;
 845
 846         CASE_OP_32_64(movcond):
 847             mask = temps[args[3]].mask | temps[args[4]].mask;
 848             break;
 849
 850         CASE_OP_32_64(ld8u):
 851         case INDEX_op_qemu_ld8u:
 852             mask = 0xff;
 853             break;
 854         CASE_OP_32_64(ld16u):
 855         case INDEX_op_qemu_ld16u:
 856             mask = 0xffff;
 857             break;
 858         case INDEX_op_ld32u_i64:
 859 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 64
 860         case INDEX_op_qemu_ld32u:
 861 #endif
 862             mask = 0xffffffffu;
 863             break;
 864
 865         CASE_OP_32_64(qemu_ld):
 866             {
 867                 TCGMemOp mop = args[def->nb_oargs + def->nb_iargs];
 868                 if (!(mop & MO_SIGN)) {
 869                     mask = (2ULL << ((8 << (mop & MO_SIZE)) - 1)) - 1;
 870                 }
 871             }
 872             break;
 873
 874         default:
 875             break;
 876         }
 877
 878         /* 32-bit ops (non 64-bit ops and non load/store ops) generate 32-bit
 879            results */
 880         if (!(def->flags & (TCG_OPF_CALL_CLOBBER | TCG_OPF_64BIT))) {
 881             mask &= 0xffffffffu;
 882         }
 883
 884         if (mask == 0) {
 885             assert(def->nb_oargs == 1);
 886             s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
 887             tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], 0);
 888             args += def->nb_oargs + def->nb_iargs + def->nb_cargs;
 889             gen_args += 2;
 890             continue;
 891         }
 892         if (affected == 0) {
 893             assert(def->nb_oargs == 1);
 894             if (temps_are_copies(args[0], args[1])) {
 895                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
 896             } else if (temps[args[1]].state != TCG_TEMP_CONST) {
 897                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_mov(op);
 898                 tcg_opt_gen_mov(s, gen_args, args[0], args[1]);
 899                 gen_args += 2;
 900             } else {
 901                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
 902                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], temps[args[1]].val);
 903                 gen_args += 2;
 904             }
 905             args += def->nb_iargs + 1;
 906             continue;
 907         }
 908
 909         /* Simplify expression for "op r, a, 0 => movi r, 0" cases */
 910         switch (op) {
 911         CASE_OP_32_64(and):
 912         CASE_OP_32_64(mul):
 913         CASE_OP_32_64(muluh):
 914         CASE_OP_32_64(mulsh):
 915             if ((temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
 916                 && temps[args[2]].val == 0)) {
 917                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
 918                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], 0);
 919                 args += 3;
 920                 gen_args += 2;
 921                 continue;
 922             }
 923             break;
 924         default:
 925             break;
 926         }
 927
 928         /* Simplify expression for "op r, a, a => mov r, a" cases */
 929         switch (op) {
 930         CASE_OP_32_64(or):
 931         CASE_OP_32_64(and):
 932             if (temps_are_copies(args[1], args[2])) {
 933                 if (temps_are_copies(args[0], args[1])) {
 934                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
 935                 } else {
 936                     s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_mov(op);
 937                     tcg_opt_gen_mov(s, gen_args, args[0], args[1]);
 938                     gen_args += 2;
 939                 }
 940                 args += 3;
 941                 continue;
 942             }
 943             break;
 944         default:
 945             break;
 946         }
 947
 948         /* Simplify expression for "op r, a, a => movi r, 0" cases */
 949         switch (op) {
 950         CASE_OP_32_64(sub):
 951         CASE_OP_32_64(xor):
 952             if (temps_are_copies(args[1], args[2])) {
 953                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
 954                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], 0);
 955                 gen_args += 2;
 956                 args += 3;
 957                 continue;
 958             }
 959             break;
 960         default:
 961             break;
 962         }
 963
 964         /* Propagate constants through copy operations and do constant
 965            folding.  Constants will be substituted to arguments by register
 966            allocator where needed and possible.  Also detect copies. */
 967         switch (op) {
 968         CASE_OP_32_64(mov):
 969             if (temps_are_copies(args[0], args[1])) {
 970                 args += 2;
 971                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
 972                 break;
 973             }
 974             if (temps[args[1]].state != TCG_TEMP_CONST) {
 975                 tcg_opt_gen_mov(s, gen_args, args[0], args[1]);
 976                 gen_args += 2;
 977                 args += 2;
 978                 break;
 979             }
 980             /* Source argument is constant.  Rewrite the operation and
 981                let movi case handle it. */
 982             op = op_to_movi(op);
 983             s->gen_opc_buf[op_index] = op;
 984             args[1] = temps[args[1]].val;
 985             /* fallthrough */
 986         CASE_OP_32_64(movi):
 987             tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], args[1]);
 988             gen_args += 2;
 989             args += 2;
 990             break;
 991
 992         CASE_OP_32_64(not):
 993         CASE_OP_32_64(neg):
 994         CASE_OP_32_64(ext8s):
 995         CASE_OP_32_64(ext8u):
 996         CASE_OP_32_64(ext16s):
 997         CASE_OP_32_64(ext16u):
 998         case INDEX_op_ext32s_i64:
 999         case INDEX_op_ext32u_i64:
1000             if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1001                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
1002                 tmp = do_constant_folding(op, temps[args[1]].val, 0);
1003                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], tmp);
1004                 gen_args += 2;
1005                 args += 2;
1006                 break;
1007             }
1008             goto do_default;
1009
1010         CASE_OP_32_64(add):
1011         CASE_OP_32_64(sub):
1012         CASE_OP_32_64(mul):
1013         CASE_OP_32_64(or):
1014         CASE_OP_32_64(and):
1015         CASE_OP_32_64(xor):
1016         CASE_OP_32_64(shl):
1017         CASE_OP_32_64(shr):
1018         CASE_OP_32_64(sar):
1019         CASE_OP_32_64(rotl):
1020         CASE_OP_32_64(rotr):
1021         CASE_OP_32_64(andc):
1022         CASE_OP_32_64(orc):
1023         CASE_OP_32_64(eqv):
1024         CASE_OP_32_64(nand):
1025         CASE_OP_32_64(nor):
1026         CASE_OP_32_64(muluh):
1027         CASE_OP_32_64(mulsh):
1028         CASE_OP_32_64(div):
1029         CASE_OP_32_64(divu):
1030         CASE_OP_32_64(rem):
1031         CASE_OP_32_64(remu):
1032             if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
1033                 && temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1034                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
1035                 tmp = do_constant_folding(op, temps[args[1]].val,
1036                                           temps[args[2]].val);
1037                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], tmp);
1038                 gen_args += 2;
1039                 args += 3;
1040                 break;
1041             }
1042             goto do_default;
1043
1044         CASE_OP_32_64(deposit):
1045             if (temps[args[1]].state == TCG_TEMP_CONST
1046                 && temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1047                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
1048                 tmp = ((1ull << args[4]) - 1);
1049                 tmp = (temps[args[1]].val & ~(tmp << args[3]))
1050                       | ((temps[args[2]].val & tmp) << args[3]);
1051                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], tmp);
1052                 gen_args += 2;
1053                 args += 5;
1054                 break;
1055             }
1056             goto do_default;
1057
1058         CASE_OP_32_64(setcond):
1059             tmp = do_constant_folding_cond(op, args[1], args[2], args[3]);
1060             if (tmp != 2) {
1061                 s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
1062                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], tmp);
1063                 gen_args += 2;
1064                 args += 4;
1065                 break;
1066             }
1067             goto do_default;
1068
1069         CASE_OP_32_64(brcond):
1070             tmp = do_constant_folding_cond(op, args[0], args[1], args[2]);
1071             if (tmp != 2) {
1072                 if (tmp) {
1073                     reset_all_temps(nb_temps);
1074                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_br;
1075                     gen_args[0] = args[3];
1076                     gen_args += 1;
1077                 } else {
1078                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
1079                 }
1080                 args += 4;
1081                 break;
1082             }
1083             goto do_default;
1084
1085         CASE_OP_32_64(movcond):
1086             tmp = do_constant_folding_cond(op, args[1], args[2], args[5]);
1087             if (tmp != 2) {
1088                 if (temps_are_copies(args[0], args[4-tmp])) {
1089                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
1090                 } else if (temps[args[4-tmp]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1091                     s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_movi(op);
1092                     tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], temps[args[4-tmp]].val);
1093                     gen_args += 2;
1094                 } else {
1095                     s->gen_opc_buf[op_index] = op_to_mov(op);
1096                     tcg_opt_gen_mov(s, gen_args, args[0], args[4-tmp]);
1097                     gen_args += 2;
1098                 }
1099                 args += 6;
1100                 break;
1101             }
1102             goto do_default;
1103
1104         case INDEX_op_add2_i32:
1105         case INDEX_op_sub2_i32:
1106             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
1107                 && temps[args[3]].state == TCG_TEMP_CONST
1108                 && temps[args[4]].state == TCG_TEMP_CONST
1109                 && temps[args[5]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1110                 uint32_t al = temps[args[2]].val;
1111                 uint32_t ah = temps[args[3]].val;
1112                 uint32_t bl = temps[args[4]].val;
1113                 uint32_t bh = temps[args[5]].val;
1114                 uint64_t a = ((uint64_t)ah << 32) | al;
1115                 uint64_t b = ((uint64_t)bh << 32) | bl;
1116                 TCGArg rl, rh;
1117
1118                 if (op == INDEX_op_add2_i32) {
1119                     a += b;
1120                 } else {
1121                     a -= b;
1122                 }
1123
1124                 /* We emit the extra nop when we emit the add2/sub2.  */
1125                 assert(s->gen_opc_buf[op_index + 1] == INDEX_op_nop);
1126
1127                 rl = args[0];
1128                 rh = args[1];
1129                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_movi_i32;
1130                 s->gen_opc_buf[++op_index] = INDEX_op_movi_i32;
1131                 tcg_opt_gen_movi(&gen_args[0], rl, (uint32_t)a);
1132                 tcg_opt_gen_movi(&gen_args[2], rh, (uint32_t)(a >> 32));
1133                 gen_args += 4;
1134                 args += 6;
1135                 break;
1136             }
1137             goto do_default;
1138
1139         case INDEX_op_mulu2_i32:
1140             if (temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
1141                 && temps[args[3]].state == TCG_TEMP_CONST) {
1142                 uint32_t a = temps[args[2]].val;
1143                 uint32_t b = temps[args[3]].val;
1144                 uint64_t r = (uint64_t)a * b;
1145                 TCGArg rl, rh;
1146
1147                 /* We emit the extra nop when we emit the mulu2.  */
1148                 assert(s->gen_opc_buf[op_index + 1] == INDEX_op_nop);
1149
1150                 rl = args[0];
1151                 rh = args[1];
1152                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_movi_i32;
1153                 s->gen_opc_buf[++op_index] = INDEX_op_movi_i32;
1154                 tcg_opt_gen_movi(&gen_args[0], rl, (uint32_t)r);
1155                 tcg_opt_gen_movi(&gen_args[2], rh, (uint32_t)(r >> 32));
1156                 gen_args += 4;
1157                 args += 4;
1158                 break;
1159             }
1160             goto do_default;
1161
1162         case INDEX_op_brcond2_i32:
1163             tmp = do_constant_folding_cond2(&args[0], &args[2], args[4]);
1164             if (tmp != 2) {
1165                 if (tmp) {
1166                     reset_all_temps(nb_temps);
1167                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_br;
1168                     gen_args[0] = args[5];
1169                     gen_args += 1;
1170                 } else {
1171                     s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_nop;
1172                 }
1173             } else if ((args[4] == TCG_COND_LT || args[4] == TCG_COND_GE)
1174                        && temps[args[2]].state == TCG_TEMP_CONST
1175                        && temps[args[3]].state == TCG_TEMP_CONST
1176                        && temps[args[2]].val == 0
1177                        && temps[args[3]].val == 0) {
1178                 /* Simplify LT/GE comparisons vs zero to a single compare
1179                    vs the high word of the input.  */
1180                 reset_all_temps(nb_temps);
1181                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_brcond_i32;
1182                 gen_args[0] = args[1];
1183                 gen_args[1] = args[3];
1184                 gen_args[2] = args[4];
1185                 gen_args[3] = args[5];
1186                 gen_args += 4;
1187             } else {
1188                 goto do_default;
1189             }
1190             args += 6;
1191             break;
1192
1193         case INDEX_op_setcond2_i32:
1194             tmp = do_constant_folding_cond2(&args[1], &args[3], args[5]);
1195             if (tmp != 2) {
1196                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_movi_i32;
1197                 tcg_opt_gen_movi(gen_args, args[0], tmp);
1198                 gen_args += 2;
1199             } else if ((args[5] == TCG_COND_LT || args[5] == TCG_COND_GE)
1200                        && temps[args[3]].state == TCG_TEMP_CONST
1201                        && temps[args[4]].state == TCG_TEMP_CONST
1202                        && temps[args[3]].val == 0
1203                        && temps[args[4]].val == 0) {
1204                 /* Simplify LT/GE comparisons vs zero to a single compare
1205                    vs the high word of the input.  */
1206                 s->gen_opc_buf[op_index] = INDEX_op_setcond_i32;
1207                 reset_temp(args[0]);
1208                 gen_args[0] = args[0];
1209                 gen_args[1] = args[2];
1210                 gen_args[2] = args[4];
1211                 gen_args[3] = args[5];
1212                 gen_args += 4;
1213             } else {
1214                 goto do_default;
1215             }
1216             args += 6;
1217             break;
1218
1219         case INDEX_op_call:
1220             nb_call_args = (args[0] >> 16) + (args[0] & 0xffff);
1221             if (!(args[nb_call_args + 1] & (TCG_CALL_NO_READ_GLOBALS |
1222                                             TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS))) {
1223                 for (i = 0; i < nb_globals; i++) {
1224                     reset_temp(i);
1225                 }
1226             }
1227             for (i = 0; i < (args[0] >> 16); i++) {
1228                 reset_temp(args[i + 1]);
1229             }
1230             i = nb_call_args + 3;
1231             while (i) {
1232                 *gen_args = *args;
1233                 args++;
1234                 gen_args++;
1235                 i--;
1236             }
1237             break;
1238
1239         default:
1240         do_default:
1241             /* Default case: we know nothing about operation (or were unable
1242                to compute the operation result) so no propagation is done.
1243                We trash everything if the operation is the end of a basic
1244                block, otherwise we only trash the output args.  "mask" is
1245                the non-zero bits mask for the first output arg.  */
1246             if (def->flags & TCG_OPF_BB_END) {
1247                 reset_all_temps(nb_temps);
1248             } else {
1249                 for (i = 0; i < def->nb_oargs; i++) {
1250                     reset_temp(args[i]);
1251                     /* Save the corresponding known-zero bits mask for the
1252                        first output argument (only one supported so far). */
1253                     if (i == 0) {
1254                         temps[args[i]].mask = mask;
1255                     }
1256                 }
1257             }
1258             for (i = 0; i < def->nb_args; i++) {
1259                 gen_args[i] = args[i];
1260             }
1261             args += def->nb_args;
1262             gen_args += def->nb_args;
1263             break;
1264         }
1265     }
1266
1267     return gen_args;
1268 }
1269
1270 TCGArg *tcg_optimize(TCGContext *s, uint16_t *tcg_opc_ptr,
1271         TCGArg *args, TCGOpDef *tcg_op_defs)
1272 {
1273     TCGArg *res;
1274     res = tcg_constant_folding(s, tcg_opc_ptr, args, tcg_op_defs);
1275     return res;
1276 }