added linear scan to mono (use --ls to enable it)
[mono.git] / mono / jit / emit-x86.c
1 /*
2  * emit-x86.c: Support functions for emitting x86 code
3  *
4  * Authors:
5  *   Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
6  *   Miguel de Icaza (miguel@ximian.com)
7  *
8  * (C) 2001 Ximian, Inc.
9  */
10
11 #include <config.h>
12 #include <glib.h>
13
14 #include <mono/metadata/assembly.h>
15 #include <mono/metadata/loader.h>
16 #include <mono/metadata/cil-coff.h>
17 #include <mono/metadata/tabledefs.h>
18 #include <mono/metadata/class.h>
19 #include <mono/metadata/debug-helpers.h>
20 #include <mono/metadata/mono-endian.h>
21 #include <mono/arch/x86/x86-codegen.h>
22 #include <mono/metadata/profiler-private.h>
23
24 #include "jit.h"
25 #include "codegen.h"
26 #include "debug.h"
27
28
29 //#define DEBUG_REGALLOC
30 //#define DEBUG_SPILLS
31
32 /* 
33  * we may want a x86-specific header or we 
34  * can just declare it extern in x86.brg.
35  */
36 int mono_x86_have_cmov = 0;
37
38 static int 
39 cpuid (int id, int* p_eax, int* p_ebx, int* p_ecx, int* p_edx)
40 {
41         int have_cpuid = 0;
42         __asm__  __volatile__ (
43                 "pushfl\n"
44                 "popl %%eax\n"
45                 "movl %%eax, %%edx\n"
46                 "xorl $0x200000, %%eax\n"
47                 "pushl %%eax\n"
48                 "popfl\n"
49                 "pushfl\n"
50                 "popl %%eax\n"
51                 "xorl %%edx, %%eax\n"
52                 "andl $0x200000, %%eax\n"
53                 "movl %%eax, %0"
54                 : "=r" (have_cpuid)
55                 :
56                 : "%eax", "%edx"
57         );
58
59         if (have_cpuid) {
60                 __asm__ __volatile__ ("cpuid"
61                         : "=a" (*p_eax), "=b" (*p_ebx), "=c" (*p_ecx), "=d" (*p_edx)
62                         : "a" (id));
63                 return 1;
64         }
65         return 0;
66 }
67
68 void
69 mono_cpu_detect (void) {
70         int eax, ebx, ecx, edx;
71
72         /* Feature Flags function, flags returned in EDX. */
73         if (cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx)) {
74                 if (edx & (1U << 15)) {
75                         mono_x86_have_cmov = 1;
76                 }
77         }
78 }
79
80 static void
81 enter_method (MonoMethod *method, char *ebp)
82 {
83         int i, j;
84         MonoClass *class;
85         MonoObject *o;
86
87         printf ("ENTER: %s.%s::%s\n(", method->klass->name_space,
88                 method->klass->name, method->name);
89
90         
91         if (((int)ebp & 3) != 0) {
92                 g_error ("unaligned stack detected (%p)", ebp);
93         }
94
95         ebp += 8;
96
97         if (ISSTRUCT (method->signature->ret)) {
98                 int size, align;
99                 
100                 g_assert (!method->signature->ret->byref);
101
102                 size = mono_type_stack_size (method->signature->ret, &align);
103
104                 printf ("VALUERET:%p, ", *((gpointer *)ebp));
105                 ebp += sizeof (gpointer);
106         }
107
108         if (method->signature->hasthis) {
109                 if (method->klass->valuetype) {
110                         printf ("value:%p, ", *((gpointer *)ebp));
111                 } else {
112                         o = *((MonoObject **)ebp);
113
114                         g_assert (o);
115
116                         class = o->vtable->klass;
117
118                         if (class == mono_defaults.string_class) {
119                                 printf ("this:[STRING:%p:%s], ", o, mono_string_to_utf8 ((MonoString *)o));
120                         } else {
121                                 printf ("this:%p[%s.%s], ", o, class->name_space, class->name);
122                         }
123                 }
124                 ebp += sizeof (gpointer);
125         }
126
127         for (i = 0; i < method->signature->param_count; ++i) {
128                 MonoType *type = method->signature->params [i];
129                 int size, align;
130                 size = mono_type_stack_size (type, &align);
131
132                 if (type->byref) {
133                         printf ("[BYREF:%p], ", *((gpointer *)ebp)); 
134                 } else switch (type->type) {
135                         
136                 case MONO_TYPE_BOOLEAN:
137                 case MONO_TYPE_CHAR:
138                 case MONO_TYPE_I1:
139                 case MONO_TYPE_U1:
140                 case MONO_TYPE_I2:
141                 case MONO_TYPE_U2:
142                 case MONO_TYPE_I4:
143                 case MONO_TYPE_U4:
144                 case MONO_TYPE_I:
145                 case MONO_TYPE_U:
146                         printf ("%d, ", *((int *)(ebp)));
147                         break;
148                 case MONO_TYPE_STRING: {
149                         MonoString *s = *((MonoString **)ebp);
150                         if (s) {
151                                 g_assert (((MonoObject *)s)->vtable->klass == mono_defaults.string_class);
152                                 printf ("[STRING:%p:%s], ", s, mono_string_to_utf8 (s));
153                         } else 
154                                 printf ("[STRING:null], ");
155                         break;
156                 }
157                 case MONO_TYPE_CLASS:
158                 case MONO_TYPE_OBJECT: {
159                         o = *((MonoObject **)ebp);
160                         if (o) {
161                                 class = o->vtable->klass;
162                     
163                                 if (class == mono_defaults.string_class) {
164                                         printf ("[STRING:%p:%s], ", o, mono_string_to_utf8 ((MonoString *)o));
165                                 } else if (class == mono_defaults.int32_class) {
166                                         printf ("[INT32:%p:%d], ", o, *(gint32 *)((char *)o + sizeof (MonoObject)));
167                                 } else
168                                         printf ("[%s.%s:%p], ", class->name_space, class->name, o);
169                         } else {
170                                 printf ("%p, ", *((gpointer *)(ebp)));                          
171                         }
172                         break;
173                 }
174                 case MONO_TYPE_PTR:
175                 case MONO_TYPE_FNPTR:
176                 case MONO_TYPE_ARRAY:
177                 case MONO_TYPE_SZARRAY:
178                         printf ("%p, ", *((gpointer *)(ebp)));
179                         break;
180                 case MONO_TYPE_I8:
181                         printf ("%lld, ", *((gint64 *)(ebp)));
182                         break;
183                 case MONO_TYPE_R4:
184                         printf ("%f, ", *((float *)(ebp)));
185                         break;
186                 case MONO_TYPE_R8:
187                         printf ("%f, ", *((double *)(ebp)));
188                         break;
189                 case MONO_TYPE_VALUETYPE: 
190                         printf ("[");
191                         for (j = 0; j < size; j++)
192                                 printf ("%02x,", *((guint8*)ebp +j));
193                         printf ("], ");
194                         break;
195                 default:
196                         printf ("XX, ");
197                 }
198
199                 g_assert (align == 4 || align == 8);
200                 ebp += size + align - 1;
201                 ebp = (gpointer)((unsigned)ebp & ~(align - 1));
202         }
203
204         printf (")\n");
205 }
206
207 static void
208 leave_method (MonoMethod *method, int edx, int eax, double test)
209 {
210         gint64 l;
211
212         printf ("LEAVE: %s.%s::%s ", method->klass->name_space,
213                 method->klass->name, method->name);
214
215         switch (method->signature->ret->type) {
216         case MONO_TYPE_VOID:
217                 break;
218         case MONO_TYPE_BOOLEAN:
219                 if (eax)
220                         printf ("TRUE:%d", eax);
221                 else 
222                         printf ("FALSE");
223                         
224                 break;
225         case MONO_TYPE_CHAR:
226         case MONO_TYPE_I1:
227         case MONO_TYPE_U1:
228         case MONO_TYPE_I2:
229         case MONO_TYPE_U2:
230         case MONO_TYPE_I4:
231         case MONO_TYPE_U4:
232         case MONO_TYPE_I:
233         case MONO_TYPE_U:
234                 printf ("EAX=%d", eax);
235                 break;
236         case MONO_TYPE_STRING: {
237                 MonoString *s = (MonoString *)eax;
238
239                 if (s) {
240                         g_assert (((MonoObject *)s)->vtable->klass == mono_defaults.string_class);
241                         printf ("[STRING:%p:%s]", s, mono_string_to_utf8 (s));
242                 } else 
243                         printf ("[STRING:null], ");
244                 break;
245         }
246         case MONO_TYPE_OBJECT: {
247                 MonoObject *o = (MonoObject *)eax;
248
249                 if (o) {
250                         if (o->vtable->klass == mono_defaults.boolean_class) {
251                                 printf ("[BOOLEAN:%p:%d]", o, *((guint8 *)o + sizeof (MonoObject)));            
252                         } else if  (o->vtable->klass == mono_defaults.int32_class) {
253                                 printf ("[INT32:%p:%d]", o, *((gint32 *)((char *)o + sizeof (MonoObject))));    
254                         } else
255                                 printf ("[%s.%s:%p]", o->vtable->klass->name_space, o->vtable->klass->name, o);
256                 } else
257                         printf ("[OBJECT:%p]", o);
258                
259                 break;
260         }
261         case MONO_TYPE_CLASS:
262         case MONO_TYPE_PTR:
263         case MONO_TYPE_FNPTR:
264         case MONO_TYPE_ARRAY:
265         case MONO_TYPE_SZARRAY:
266                 printf ("EAX=%p", (gpointer)eax);
267                 break;
268         case MONO_TYPE_I8:
269                 *((gint32 *)&l) = eax;
270                 *((gint32 *)&l + 1) = edx;
271                 printf ("EAX/EDX=%lld", l);
272                 break;
273         case MONO_TYPE_R8:
274                 printf ("FP=%f\n", test);
275                 break;
276         default:
277                 printf ("(unknown return type)");
278         }
279
280         printf ("\n");
281 }
282
283 /**
284  * arch_emit_prologue:
285  * @cfg: pointer to status information
286  *
287  * Emits the function prolog.
288  */
289 static void
290 arch_emit_prologue (MonoFlowGraph *cfg)
291 {
292         MonoMethod *method = cfg->method;
293         MonoMethodHeader *header = ((MonoMethodNormal *)method)->header;
294         int i, j;
295
296         x86_push_reg (cfg->code, X86_EBP);
297         x86_mov_reg_reg (cfg->code, X86_EBP, X86_ESP, 4);
298
299         if (cfg->locals_size)
300                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_SUB, X86_ESP, cfg->locals_size);
301
302         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EBX)) 
303                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBX);
304
305         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) 
306                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDI);
307
308         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_ESI))
309                 x86_push_reg (cfg->code, X86_ESI);
310
311         if (mono_jit_trace_calls) {
312                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBP);
313                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
314                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, enter_method);
315                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
316                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 8);
317         }
318         if (mono_jit_profile) {
319                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
320                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, mono_profiler_method_enter);
321                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
322                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
323         }
324
325         /* initialize local vars */
326         if (header->num_locals) {
327
328                 if (header->init_locals) {
329                         MonoVarInfo *vi = &VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + header->num_locals - 1);
330                         int offset = vi->offset;  
331                         int size = - offset;
332
333                         for (i = 0; i < header->num_locals; ++i) {
334                                 MonoVarInfo *rv = &VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + header->num_locals - 1);
335
336                                 if (rv->reg >= 0)
337                                         x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_XOR, rv->reg, rv->reg);
338                         }
339
340                         if (size == 1 || size == 2 || size == 4) {
341                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, size);
342                                 return;
343                         }
344                         
345                         i = size / 4;
346                         j = size % 4;
347         
348                         if (i) {
349                                 if (!mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) 
350                                         x86_push_reg (cfg->code, X86_EDI);
351                                 x86_lea_membase (cfg->code, X86_EDI, X86_EBP, offset);
352                                 x86_alu_reg_reg (cfg->code, X86_XOR, X86_EAX, X86_EAX);
353                                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_ECX, i);
354                                 x86_cld (cfg->code);
355                                 x86_prefix (cfg->code, X86_REP_PREFIX);
356                                 x86_stosl (cfg->code);
357                                 for (i = 0; i < j; i++)
358                                         x86_stosb (cfg->code);
359                                 if (!mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) 
360                                         x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDI);
361                         } else {
362
363                                 g_assert (j == 3);
364                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 2);
365                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset + 2, 0, 1);
366                         }
367                         
368                 } else {
369
370                         /* we always need to initialize object pointers */
371
372                         for (i = 0; i < header->num_locals; ++i) {
373                                 MonoType *t = header->locals [i];
374                                 int offset = VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + i).offset;  
375
376                                 if (t->byref) {
377                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 4);
378                                         continue;
379                                 }
380
381                                 switch (t->type) {
382                                 case MONO_TYPE_STRING:
383                                 case MONO_TYPE_CLASS:
384                                 case MONO_TYPE_ARRAY:
385                                 case MONO_TYPE_SZARRAY:
386                                 case MONO_TYPE_OBJECT:
387                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 4);
388                                         break;
389                                 }
390
391                         }
392                 }
393         }
394 }
395
396 /**
397  * arch_emit_epilogue:
398  * @cfg: pointer to status information
399  *
400  * Emits the function epilog.
401  */
402 static void
403 arch_emit_epilogue (MonoFlowGraph *cfg)
404 {
405         int pos = 4;
406         /*
407          * note: with trace and profiling the value on the FP stack may get clobbered.
408          */
409         if (mono_jit_trace_calls) {
410                 x86_fld_reg (cfg->code, 0);
411                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_SUB, X86_ESP, 8);
412                 x86_fst_membase (cfg->code, X86_ESP, 0, TRUE, TRUE);
413                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EAX);
414                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDX);
415                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
416                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, leave_method);
417                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
418                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
419                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDX);
420                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EAX);
421                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 8);
422         }
423         if (mono_jit_profile) {
424                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EAX);
425                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDX);
426                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
427                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, mono_profiler_method_leave);
428                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
429                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
430                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDX);
431                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EAX);
432         }
433
434         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EBX)) {
435                 x86_mov_reg_membase (cfg->code, X86_EBX, X86_EBP, - (cfg->locals_size + pos), 4);
436                 pos += 4;
437         }
438         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) {
439                 x86_mov_reg_membase (cfg->code, X86_EDI, X86_EBP, - (cfg->locals_size + pos), 4);
440                 pos += 4;
441         }
442         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_ESI)) {
443                 x86_mov_reg_membase (cfg->code, X86_ESI, X86_EBP, - (cfg->locals_size + pos), 4);
444                 pos += 4;
445         }
446
447         x86_leave (cfg->code);
448         x86_ret (cfg->code);
449 }
450
451 static void
452 mono_label_cfg (MonoFlowGraph *cfg)
453 {
454         int i, j;
455
456         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
457                 GPtrArray *forest = cfg->bblocks [i].forest;
458                 int top;
459
460                 if (!cfg->bblocks [i].reached) /* unreachable code */
461                         continue;
462                 
463                 top = forest->len;
464
465                 for (j = 0; j < top; j++) {
466                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
467                         MBState *mbstate;
468
469                         mbstate =  mono_burg_label (t1, cfg);
470
471                         if (!mbstate) {
472                                 cfg->invalid = 1;
473                                 if (mono_debug_handle)
474                                         return;
475                                 g_warning ("tree does not match");
476                                 mono_print_ctree (cfg, t1); printf ("\n\n");
477
478                                 mono_print_forest (cfg, forest);
479                                 g_assert_not_reached ();
480                         }
481                 }
482         }
483 }
484
485 static gboolean
486 tree_allocate_regs (MonoFlowGraph *cfg, MBTree *tree, int goal, MonoRegSet *rs, 
487                     guint8 exclude_mask, int *spillcount) 
488 {
489         MBTree *kids[10];
490         int ern = mono_burg_rule (tree->state, goal);
491         const guint16 *nts = mono_burg_nts [ern];
492         guint8 left_exclude_mask = 0, right_exclude_mask = 0;
493         int i;
494         
495 #ifdef DEBUG_REGALLOC
496         printf ("tree_allocate_regs start %d %08x %d %d\n",  tree->op, rs->free_mask, goal, 
497                 (nts [0] && kids [0] == tree));
498 #endif
499
500         mono_burg_kids (tree, ern, kids);
501
502         switch (tree->op) {
503         case MB_TERM_SHL:
504         case MB_TERM_SHR:
505         case MB_TERM_SHR_UN:
506                 exclude_mask |= (1 << X86_ECX);
507                 left_exclude_mask |= (1 << X86_ECX);
508                 break;
509         case MB_TERM_MUL:
510         case MB_TERM_MUL_OVF:
511         case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
512         case MB_TERM_DIV:
513         case MB_TERM_DIV_UN:
514         case MB_TERM_REM:
515         case MB_TERM_REM_UN:
516                 if (goal == MB_NTERM_reg) {
517                         left_exclude_mask |= (1 << X86_EDX);
518                         right_exclude_mask |= (1 << X86_EDX) | (1 << X86_EAX);
519                 }
520                 break;
521         default:
522                 break;
523         }
524
525         if (nts [0] && kids [0] == tree) {
526                 /* chain rule */
527                 if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, exclude_mask, spillcount))
528                         return FALSE;
529                 /* special case reg: coni4 */
530                 if (goal == MB_NTERM_reg) {
531                         if (tree->reg1 == -1)
532                                 tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask);
533                         if (tree->reg1 == -1)
534                                 return FALSE;
535                 }
536                 return TRUE;
537         }
538
539         if (tree->spilled) {
540                 if (tree->reg1 >= 0)
541                         (*spillcount)--;
542                 if (tree->reg2 >= 0)
543                         (*spillcount)--;
544                 if (tree->reg3 >= 0)
545                         (*spillcount)--;
546         }
547
548         tree->reg1 = -1;
549         tree->reg2 = -1;
550         tree->reg3 = -1;
551         
552         tree->spilled = 0;
553  
554         if (nts [0]) {
555                 if (nts [1]) { /* two kids */
556                         MonoRegSet saved_rs;
557                         if (nts [2]) /* we cant handle three kids */
558                                 g_assert_not_reached ();
559
560                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, left_exclude_mask, spillcount))
561                                 return FALSE;
562
563                         saved_rs = *rs;
564
565                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [1], nts [1], rs, right_exclude_mask, spillcount)) {
566
567 #ifdef DEBUG_REGALLOC
568                                 printf ("tree_allocate_regs try 1 failed %d %d %d %d\n", 
569                                         nts [1], kids [1]->reg1,
570                                         kids [1]->reg2,kids [1]->reg3);
571 #endif
572                                 *rs = saved_rs;
573
574                                 if (kids [0]->reg1 != -1) {
575                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg1;
576                                         (*spillcount)++;
577                                 }
578                                 if (kids [0]->reg2 != -1) {
579                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg2;
580                                         (*spillcount)++;
581                                 }
582                                 if (kids [0]->reg3 != -1) {
583                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg3;
584                                         (*spillcount)++;
585                                 }
586
587                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg1);
588                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg2);
589                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg3);
590
591                                 kids [0]->spilled = 1;
592
593                                 if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [1], nts [1], rs, right_exclude_mask, spillcount)) {
594 #ifdef DEBUG_REGALLOC
595                                         printf ("tree_allocate_regs try 2 failed\n");
596 #endif
597                                         return FALSE;
598                                 }
599 #ifdef DEBUG_REGALLOC
600                                 printf ("tree_allocate_regs try 2 succesfull\n");
601 #endif
602                         }
603
604                 } else { /* one kid */
605                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, left_exclude_mask, spillcount))
606                                 return FALSE;                   
607                 }
608         }
609
610
611         for (i = 0; nts [i]; i++) {
612                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg1);
613                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg2);
614                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg3);
615         }
616
617         tree->emit = mono_burg_func [ern];
618
619         switch (tree->op) {
620         case MB_TERM_CALL_I4:
621         case MB_TERM_CALL_I8:
622         case MB_TERM_CALL_R8:
623         // case MB_TERM_CALL_VOID :
624                 if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
625                         return FALSE;
626                 if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
627                         return FALSE;
628                 if ((tree->reg3 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_ECX, exclude_mask)) == -1)
629                         return FALSE;
630                 return TRUE;
631         }
632
633         switch (goal) {
634         case MB_NTERM_reg:
635                 switch (tree->op) {
636                 case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
637                 case MB_TERM_DIV:
638                 case MB_TERM_DIV_UN:
639                 case MB_TERM_REM:
640                 case MB_TERM_REM_UN:
641                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
642                                 return FALSE;                   
643                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
644                                 return FALSE;
645                         break;
646                 default:
647                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
648                                 return FALSE;
649                 }
650                 break;
651
652         case MB_NTERM_lreg:
653                 switch (tree->op) {
654                 case MB_TERM_MUL:
655                 case MB_TERM_MUL_OVF:
656                 case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
657                 case MB_TERM_DIV:
658                 case MB_TERM_DIV_UN:
659                 case MB_TERM_REM:
660                 case MB_TERM_REM_UN:
661                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
662                                 return FALSE;                   
663                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
664                                 return FALSE;
665                         break;
666                 default:
667                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
668                                 return FALSE;
669                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
670                                 return FALSE;
671                 }
672                 break;
673
674         case MB_NTERM_freg:
675                 /* fixme: allocate floating point registers */
676                 break;
677       
678         case MB_NTERM_addr:
679                 if (tree->op == MB_TERM_ADD) {
680                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
681                                 return FALSE;
682                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->right->reg1, exclude_mask)) == -1)
683                                 return FALSE;
684                 }
685                 break;
686                 
687         case MB_NTERM_base:
688                 if (tree->op == MB_TERM_ADD) {
689                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
690                                 return FALSE;
691                 }
692                 break;
693                
694         case MB_NTERM_index:
695                 if (tree->op == MB_TERM_SHL ||
696                     tree->op == MB_TERM_MUL) {
697                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
698                                 return FALSE;
699                 }
700                 break;
701                
702         default:
703                 /* do nothing */
704         }
705
706 #ifdef DEBUG_REGALLOC
707         printf ("tree_allocate_regs end %d %08x\n",  tree->op, rs->free_mask);
708 #endif
709         return TRUE;
710 }
711
712 static void
713 arch_allocate_regs (MonoFlowGraph *cfg)
714 {
715         int i, j, max_spillcount = 0;
716         
717         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
718                 GPtrArray *forest = cfg->bblocks [i].forest;
719                 int top;
720
721                 if (!cfg->bblocks [i].reached) /* unreachable code */
722                         continue;
723
724                 top = forest->len;
725
726                 for (j = 0; j < top; j++) {
727                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
728                         int spillcount = 0;
729 #ifdef DEBUG_REGALLOC
730                         printf ("arch_allocate_regs start %d:%d %08x\n", i, j, cfg->rs->free_mask);
731 #endif
732                         if (!tree_allocate_regs (cfg, t1, 1, cfg->rs, 0, &spillcount)) {
733                                 mono_print_ctree (cfg, t1);
734                                 g_error ("register allocation failed");
735                         }
736
737                         max_spillcount = MAX (max_spillcount, spillcount);
738
739 #ifdef DEBUG_REGALLOC
740                         printf ("arch_allocate_regs end %d:%d %08x\n", i, j, cfg->rs->free_mask);
741 #endif
742                         g_assert (cfg->rs->free_mask == 0xffffffff);
743                 }
744         }
745
746         /* allocate space for spilled regs */
747
748         cfg->spillvars = mono_mempool_alloc0 (cfg->mp, sizeof (gint) *  max_spillcount);
749         cfg->spillcount = max_spillcount;
750
751         for (i = 0; i < max_spillcount; i++) {
752                 int spillvar;
753                 spillvar = arch_allocate_var (cfg, sizeof (gpointer), sizeof (gpointer),
754                                               MONO_TEMPVAR, VAL_I32);
755                 cfg->spillvars [i] = VARINFO (cfg, spillvar).offset;
756         }
757 }
758
759 static void
760 tree_emit (int goal, MonoFlowGraph *cfg, MBTree *tree, int *spillcount) 
761 {
762         MBTree *kids[10];
763         int ern = mono_burg_rule (tree->state, goal);
764         const guint16 *nts = mono_burg_nts [ern];
765         MBEmitFunc emit;
766         int offset;
767
768         mono_burg_kids (tree, ern, kids);
769
770         if (nts [0]) {
771                 if (nts [1]) {
772                         int spilloffset1, spilloffset2, spilloffset3;
773                         
774                         if (nts [2])
775                                 g_assert_not_reached ();
776
777                         tree_emit (nts [0], cfg, kids [0], spillcount);
778
779                         if (kids [0]->spilled) {
780 #ifdef DEBUG_SPILLS
781                                 printf ("SPILL_REGS %d %03x %s.%s:%s\n", 
782                                         nts [0], cfg->code - cfg->start,
783                                         cfg->method->klass->name_space,
784                                         cfg->method->klass->name, cfg->method->name);
785
786                                 mono_print_ctree (cfg, kids [0]);printf ("\n\n");
787 #endif
788                                 spilloffset1 = 0;
789                                 spilloffset2 = 0;
790                                 spilloffset3 = 0;
791
792                                 if (kids [0]->reg1 != -1) {
793                                         spilloffset1 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
794                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset1, 
795                                                              kids [0]->reg1, 4);
796                                 }
797                                 if (kids [0]->reg2 != -1) {
798                                         spilloffset2 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
799                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset2, 
800                                                              kids [0]->reg2, 4);
801                                 }
802                                 if (kids [0]->reg3 != -1) {
803                                         spilloffset3 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
804                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset3, 
805                                                              kids [0]->reg3, 4);
806                                 }
807                         }
808
809                         tree_emit (nts [1], cfg, kids [1], spillcount);
810
811                         if (kids [0]->spilled) {
812
813 #ifdef DEBUG_SPILLS
814                                 printf ("RELOAD_REGS %03x %s.%s:%s\n", 
815                                         cfg->code - cfg->start,
816                                         cfg->method->klass->name_space,
817                                         cfg->method->klass->name, cfg->method->name);
818 #endif
819
820                                 if (kids [0]->reg3 != -1) 
821                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg3, X86_EBP, 
822                                                              spilloffset3, 4);
823                                 if (kids [0]->reg2 != -1) 
824                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg2, X86_EBP, 
825                                                              spilloffset2, 4);
826                                 if (kids [0]->reg1 != -1) 
827                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg1, X86_EBP, 
828                                                              spilloffset1, 4);
829                         }
830                 } else {
831                         tree_emit (nts [0], cfg, kids [0], spillcount);
832                 }
833         }
834
835         g_assert ((*spillcount) <= cfg->spillcount);
836
837         tree->addr = offset = cfg->code - cfg->start;
838
839         /* we assume an instruction uses a maximum of 128 bytes */
840         if ((cfg->code_size - offset) <= 128) {
841                 int add = MIN (cfg->code_size, 128);
842                 cfg->code_size += add;
843                 mono_jit_stats.code_reallocs++;
844                 cfg->start = g_realloc (cfg->start, cfg->code_size);
845                 g_assert (cfg->start);
846                 cfg->code = cfg->start + offset;
847         }
848
849         if ((emit = mono_burg_func [ern]))
850                 emit (tree, cfg);
851
852         g_assert ((cfg->code - cfg->start) < cfg->code_size);
853 }
854
855 static void
856 mono_emit_cfg (MonoFlowGraph *cfg)
857 {
858         int i, j, spillcount;
859
860         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
861                 MonoBBlock *bb = &cfg->bblocks [i];
862                 GPtrArray *forest = bb->forest;
863                 int top;
864
865                 if (!bb->reached) /* unreachable code */
866                         continue;
867                 
868                 top = forest->len;
869
870                 bb->addr = cfg->code - cfg->start;
871           
872                 for (j = 0; j < top; j++) {
873                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
874                         
875                         spillcount = 0;
876                         tree_emit (1, cfg, t1, &spillcount);
877                 }
878         }
879                 
880         cfg->epilog = cfg->code - cfg->start;
881 }
882
883 static void
884 mono_compute_branches (MonoFlowGraph *cfg)
885 {
886         MonoJumpInfo *ji;
887         guint8 *end;
888         int i, j;
889
890         end = cfg->code;
891
892         for (j = 0; j < cfg->block_count; j++) {
893                 MonoBBlock *bb = &cfg->bblocks [j];
894                 GPtrArray *forest = bb->forest;
895                 int top;
896                 
897                 if (!bb->reached) /* unreachable code */
898                         continue;
899
900                 top = forest->len;
901         
902                 for (i = 0; i < top; i++) {
903                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, i);
904
905                         if (t1->op == MB_TERM_SWITCH) {
906                                 MonoBBlock **jt = (MonoBBlock **)t1->data.p;
907                                 guint32 *rt = (guint32 *)t1->data.p;
908                                 int m = *((guint32 *)t1->data.p) + 1;
909                                 int k;
910                                 
911                                 for (k = 1; k <= m; k++)
912                                         rt [k] = (int)(jt [k]->addr + cfg->start);
913                                 
914                                 /* emit the switch instruction again to update addresses */
915                                 cfg->code = cfg->start + t1->addr;
916                                 ((MBEmitFunc)t1->emit) (t1, cfg);
917                         }
918                 }
919         }
920
921         cfg->code = end;
922
923         for (ji = cfg->jump_info; ji; ji = ji->next) {
924                 gpointer *ip = GUINT_TO_POINTER (GPOINTER_TO_UINT (ji->ip) + cfg->start);
925                 char *target;
926
927                 switch (ji->type) {
928                 case MONO_JUMP_INFO_BB:
929                         target = ji->data.bb->addr + cfg->start;
930                         *ip = target - GPOINTER_TO_UINT(ip) - 4;
931                         break;
932                 case MONO_JUMP_INFO_ABS:
933                         target = ji->data.target;
934                         *ip = target - GPOINTER_TO_UINT(ip) - 4;
935                         break;
936                 case MONO_JUMP_INFO_EPILOG:
937                         target = cfg->epilog + cfg->start;
938                         *ip = target - GPOINTER_TO_UINT(ip) - 4;
939                         break;
940                 case MONO_JUMP_INFO_IP:
941                         *ip = ip;
942                         break;
943                 default:
944                         g_assert_not_reached ();
945                 }
946         }
947 }
948
949 void
950 mono_add_jump_info (MonoFlowGraph *cfg, gpointer ip, MonoJumpInfoType type, gpointer target)
951 {
952         MonoJumpInfo *ji = mono_mempool_alloc (cfg->mp, sizeof (MonoJumpInfo));
953
954         ji->type = type;
955         ji->ip = GUINT_TO_POINTER (GPOINTER_TO_UINT (ip) - GPOINTER_TO_UINT (cfg->start));
956         ji->data.target = target;
957         ji->next = cfg->jump_info;
958
959         cfg->jump_info = ji;
960 }
961
962 static int
963 match_debug_method (MonoMethod* method)
964 {
965         GList *tmp = mono_debug_methods;
966
967         for (; tmp; tmp = tmp->next) {
968                 if (mono_method_desc_full_match (tmp->data, method))
969                         return 1;
970         }
971         return 0;
972 }
973
974 /**
975  * arch_compile_method:
976  * @method: pointer to the method info
977  *
978  * JIT compilation of a single method. 
979  *
980  * Returns: a pointer to the newly created code.
981  */
982 gpointer
983 arch_compile_method (MonoMethod *method)
984 {
985         MonoDomain *target_domain, *domain = mono_domain_get ();
986         MonoJitInfo *ji;
987         guint8 *addr;
988         GHashTable *jit_code_hash;
989
990         if ((method->iflags & METHOD_IMPL_ATTRIBUTE_INTERNAL_CALL) ||
991             (method->flags & METHOD_ATTRIBUTE_PINVOKE_IMPL)) {
992                 if (!method->info)
993                         method->info = arch_create_native_wrapper (method);
994                 return method->info;
995         }
996
997         if (mono_jit_share_code)
998                 target_domain = mono_root_domain;
999         else 
1000                 target_domain = domain;
1001
1002         jit_code_hash = target_domain->jit_code_hash;
1003
1004         if ((addr = g_hash_table_lookup (jit_code_hash, method))) {
1005                 mono_jit_stats.methods_lookups++;
1006                 return addr;
1007         }
1008
1009         mono_jit_stats.methods_compiled++;
1010         
1011         if (mono_jit_trace_calls || mono_jit_dump_asm || mono_jit_dump_forest) {
1012                 printf ("Start JIT compilation of %s.%s:%s\n", method->klass->name_space,
1013                         method->klass->name, method->name);
1014         }
1015
1016         if (method->iflags & METHOD_IMPL_ATTRIBUTE_RUNTIME) {
1017                 const char *name = method->name;
1018                 guint8 *code;
1019                 gboolean delegate = FALSE;
1020
1021                 if (method->klass->parent == mono_defaults.multicastdelegate_class)
1022                         delegate = TRUE;
1023                                 
1024                 if (delegate && *name == '.' && (strcmp (name, ".ctor") == 0)) {
1025                         addr = (gpointer)mono_delegate_ctor;
1026                 } else if (delegate && *name == 'I' && (strcmp (name, "Invoke") == 0)) {
1027                         int size;
1028
1029                         addr = arch_get_delegate_invoke (method, &size);
1030
1031                         if (mono_jit_dump_asm) {
1032                                 char *id = g_strdup_printf ("%s.%s_%s", method->klass->name_space,
1033                                                             method->klass->name, method->name);
1034                                 mono_disassemble_code (addr, size, id);
1035                                 g_free (id);
1036                         }
1037                 } else if (delegate && *name == 'B' && (strcmp (name, "BeginInvoke") == 0)) {
1038                         code = addr = g_malloc (32);
1039                         x86_push_imm (code, method);
1040                         x86_call_code (code, arch_begin_invoke);
1041                         x86_alu_reg_imm (code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
1042                         x86_ret (code);
1043                         g_assert ((code - addr) <= 32);
1044                 } else if (delegate && *name == 'E' && (strcmp (name, "EndInvoke") == 0)) {
1045                         /* this can raise exceptions, so we need a wrapper to save/restore LMF */
1046                         method->addr = (gpointer)arch_end_invoke;
1047                         addr = arch_create_native_wrapper (method);
1048                 } else {
1049                         mono_profiler_method_end_jit (method, MONO_PROFILE_FAILED);
1050                         if (mono_debug_handle) 
1051                                 return NULL;
1052
1053                         g_error ("Don't know how to exec runtime method %s.%s::%s", 
1054                                  method->klass->name_space, method->klass->name, method->name);
1055                 }
1056         
1057         } else {
1058                 MonoMethodHeader *header = ((MonoMethodNormal *)method)->header;
1059                 MonoFlowGraph *cfg;
1060                 MonoMemPool *mp;
1061                 gulong code_size_ratio;
1062                 guint32 ls_used_mask = 0;
1063         
1064                 mono_profiler_method_jit (method);
1065         
1066                 ji = mono_mempool_alloc0 (target_domain->mp, sizeof (MonoJitInfo));
1067                 
1068                 mp = mono_mempool_new ();
1069
1070                 cfg = mono_cfg_new (method, mp);
1071
1072                 mono_analyze_flow (cfg);
1073                 if (cfg->invalid) {
1074                         mono_profiler_method_end_jit (method, MONO_PROFILE_FAILED);
1075                         return NULL;
1076                 }
1077                 
1078                 mono_analyze_stack (cfg);
1079                 if (cfg->invalid) {
1080                         mono_profiler_method_end_jit (method, MONO_PROFILE_FAILED);
1081                         return NULL;
1082                 }
1083                 
1084                 cfg->rs = mono_regset_new (X86_NREG);
1085                 mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_ESP);
1086                 mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_EBP);
1087
1088                 /* we can use this regs for global register allocation */
1089                 mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_EBX);
1090                 mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_ESI);
1091
1092                 cfg->code_size = MAX (header->code_size * 5, 256);
1093                 cfg->start = cfg->code = g_malloc (cfg->code_size);
1094
1095                 mono_debug_last_breakpoint_address = cfg->code;
1096
1097                 if (match_debug_method (method) || mono_debug_insert_breakpoint)
1098                         x86_breakpoint (cfg->code);
1099                 else if (mono_debug_handle)
1100                         x86_nop (cfg->code);
1101
1102                 if (mono_debug_insert_breakpoint > 0)
1103                         mono_debug_insert_breakpoint--;
1104
1105                 if (mono_use_linear_scan) {
1106                         mono_linear_scan (cfg, &ls_used_mask);
1107                         cfg->rs->used_mask |= ls_used_mask;
1108                 }
1109
1110                 if (mono_jit_dump_forest) {
1111                         int i;
1112                         printf ("FOREST %s.%s:%s\n", method->klass->name_space,
1113                                 method->klass->name, method->name);
1114                         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
1115                                 printf ("BLOCK %d:\n", i);
1116                                 mono_print_forest (cfg, cfg->bblocks [i].forest);
1117                         }
1118                 }
1119                         
1120                 mono_label_cfg (cfg);
1121
1122                 if (cfg->invalid) {
1123                         mono_profiler_method_end_jit (method, MONO_PROFILE_FAILED);
1124                         return NULL;
1125                 }
1126                 
1127                 arch_allocate_regs (cfg);
1128
1129                 /* align to 8 byte boundary */
1130                 cfg->locals_size += 7;
1131                 cfg->locals_size &= ~7;
1132
1133                 arch_emit_prologue (cfg);
1134                 cfg->prologue_end = cfg->code - cfg->start;
1135                 mono_emit_cfg (cfg);
1136                 arch_emit_epilogue (cfg);               
1137                 cfg->epilogue_end = cfg->code - cfg->start;
1138
1139                 addr = cfg->start;
1140
1141                 mono_jit_stats.allocated_code_size += cfg->code_size;
1142
1143                 code_size_ratio = cfg->code - cfg->start;
1144                 if (code_size_ratio > mono_jit_stats.biggest_method_size) {
1145                         mono_jit_stats.biggest_method_size = code_size_ratio;
1146                         mono_jit_stats.biggest_method = method;
1147                 }
1148                 code_size_ratio = (code_size_ratio * 100) / header->code_size;
1149                 if (code_size_ratio > mono_jit_stats.max_code_size_ratio) {
1150                         mono_jit_stats.max_code_size_ratio = code_size_ratio;
1151                         mono_jit_stats.max_ratio_method = method;
1152                 }
1153
1154                 mono_compute_branches (cfg);
1155                 
1156                 if (mono_jit_dump_asm) {
1157                         char *id = g_strdup_printf ("%s.%s_%s", method->klass->name_space,
1158                                                     method->klass->name, method->name);
1159                         mono_disassemble_code (cfg->start, cfg->code - cfg->start, id);
1160                         g_free (id);
1161                 }
1162                 if (mono_debug_handle)
1163                         mono_debug_add_method (mono_debug_handle, cfg);
1164
1165                 ji->code_size = cfg->code - cfg->start;
1166                 ji->used_regs = cfg->rs->used_mask;
1167                 ji->method = method;
1168                 ji->code_start = addr;
1169
1170                 mono_jit_stats.native_code_size += ji->code_size;
1171
1172                 if (header->num_clauses) {
1173                         int i, start_block, end_block;
1174
1175                         ji->num_clauses = header->num_clauses;
1176                         ji->clauses = mono_mempool_alloc0 (target_domain->mp, 
1177                                 sizeof (MonoJitExceptionInfo) * header->num_clauses);
1178
1179                         for (i = 0; i < header->num_clauses; i++) {
1180                                 MonoExceptionClause *ec = &header->clauses [i];
1181                                 MonoJitExceptionInfo *ei = &ji->clauses [i];
1182                         
1183                                 ei->flags = ec->flags;
1184                                 ei->token_or_filter = ec->token_or_filter;
1185
1186                                 g_assert (cfg->bcinfo [ec->try_offset].is_block_start);
1187                                 start_block = cfg->bcinfo [ec->try_offset].block_id;
1188                                 end_block = cfg->bcinfo [ec->try_offset + ec->try_len].block_id;
1189                                 g_assert (cfg->bcinfo [ec->try_offset + ec->try_len].is_block_start);
1190                                 
1191                                 ei->try_start = cfg->start + cfg->bblocks [start_block].addr;
1192                                 ei->try_end = cfg->start + cfg->bblocks [end_block].addr;
1193                                 
1194                                 g_assert (cfg->bcinfo [ec->handler_offset].is_block_start);
1195                                 start_block = cfg->bcinfo [ec->handler_offset].block_id;
1196                                 ei->handler_start = cfg->start + cfg->bblocks [start_block].addr;       
1197                                 
1198                                 //printf ("TEST %x %x %x\n", ei->try_start, ei->try_end, ei->handler_start);
1199                         }
1200                 }
1201                 
1202                 mono_jit_info_table_add (target_domain, ji);
1203
1204                 mono_regset_free (cfg->rs);
1205
1206                 mono_cfg_free (cfg);
1207
1208                 mono_mempool_destroy (mp);
1209
1210                 mono_profiler_method_end_jit (method, MONO_PROFILE_OK);
1211         }
1212
1213         if (mono_jit_trace_calls || mono_jit_dump_asm || mono_jit_dump_forest) {
1214                 printf ("END JIT compilation of %s.%s:%s %p %p\n", method->klass->name_space,
1215                         method->klass->name, method->name, method, addr);
1216         }
1217
1218         g_hash_table_insert (jit_code_hash, method, addr);
1219
1220         return addr;
1221 }
1222