only set ESP if necessary
[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 "helpers.h"
26 #include "codegen.h"
27 #include "debug.h"
28
29
30 //#define DEBUG_REGALLOC
31 //#define DEBUG_SPILLS
32
33 const char *
34 arch_get_reg_name (int regnum)
35 {
36         switch (regnum) {
37         case 0:
38                 return "EAX";
39         case 1:
40                 return "ECX";
41         case 2:
42                 return "EDX";
43         case 3:
44                 return "EBX";
45         case 4:
46                 return "ESP";
47         case 5:
48                 return "EBP";
49         case 6:
50                 return "ESI";
51         case 7:
52                 return "EDI";
53         }
54
55         g_assert_not_reached ();
56         return NULL;
57 }
58
59
60 /* 
61  * we may want a x86-specific header or we 
62  * can just declare it extern in x86.brg.
63  */
64 int mono_x86_have_cmov = 0;
65
66 static int 
67 cpuid (int id, int* p_eax, int* p_ebx, int* p_ecx, int* p_edx)
68 {
69 #ifdef PIC
70         return 0;
71 #else
72         int have_cpuid = 0;
73         __asm__  __volatile__ (
74                 "pushfl\n"
75                 "popl %%eax\n"
76                 "movl %%eax, %%edx\n"
77                 "xorl $0x200000, %%eax\n"
78                 "pushl %%eax\n"
79                 "popfl\n"
80                 "pushfl\n"
81                 "popl %%eax\n"
82                 "xorl %%edx, %%eax\n"
83                 "andl $0x200000, %%eax\n"
84                 "movl %%eax, %0"
85                 : "=r" (have_cpuid)
86                 :
87                 : "%eax", "%edx"
88         );
89
90         if (have_cpuid) {
91                 __asm__ __volatile__ ("cpuid"
92                         : "=a" (*p_eax), "=b" (*p_ebx), "=c" (*p_ecx), "=d" (*p_edx)
93                         : "a" (id));
94                 return 1;
95         }
96         return 0;
97 #endif
98 }
99
100 void
101 mono_cpu_detect (void) {
102         int eax, ebx, ecx, edx;
103
104         /* Feature Flags function, flags returned in EDX. */
105         if (cpuid(1, &eax, &ebx, &ecx, &edx)) {
106                 if (edx & (1U << 15)) {
107                         mono_x86_have_cmov = 1;
108                 }
109         }
110 }
111
112 /*
113  * arch_get_argument_info:
114  * @csig:  a method signature
115  * @param_count: the number of parameters to consider
116  * @arg_info: an array to store the result infos
117  *
118  * Gathers information on parameters such as size, alignment and
119  * padding. arg_info should be large enought to hold param_count + 1 entries. 
120  *
121  * Returns the size of the activation frame.
122  */
123 int
124 arch_get_argument_info (MonoMethodSignature *csig, int param_count, MonoJitArgumentInfo *arg_info)
125 {
126         int k, frame_size = 0;
127         int size, align, pad;
128         int offset = 8;
129
130         if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (csig->ret)) { 
131                 frame_size += sizeof (gpointer);
132                 offset += 4;
133         }
134
135         arg_info [0].offset = offset;
136
137         if (csig->hasthis) {
138                 frame_size += sizeof (gpointer);
139                 offset += 4;
140         }
141
142         arg_info [0].size = frame_size;
143
144         for (k = 0; k < param_count; k++) {
145                 
146                 if (csig->pinvoke)
147                         size = mono_type_native_stack_size (csig->params [k], &align);
148                 else
149                         size = mono_type_stack_size (csig->params [k], &align);
150                 
151                 frame_size += pad = (align - (frame_size & (align - 1))) & (align - 1); 
152                 arg_info [k].pad = pad;
153                 frame_size += size;
154                 arg_info [k + 1].pad = 0;
155                 arg_info [k + 1].size = size;
156                 offset += pad;
157                 arg_info [k + 1].offset = offset;
158                 offset += size;
159         }
160
161         align = MONO_FRAME_ALIGNMENT;
162         frame_size += pad = (align - (frame_size & (align - 1))) & (align - 1);
163         arg_info [k].pad = pad;
164
165         return frame_size;
166 }
167
168 static void
169 enter_method (MonoMethod *method, char *ebp)
170 {
171         int i, j;
172         MonoClass *class;
173         MonoObject *o;
174         MonoJitArgumentInfo *arg_info;
175         MonoMethodSignature *sig;
176         char *fname;
177
178         fname = mono_method_full_name (method, TRUE);
179         printf ("ENTER: %s\n(", fname);
180         g_free (fname);
181         
182         if (((int)ebp & (MONO_FRAME_ALIGNMENT - 1)) != 0) {
183                 g_error ("unaligned stack detected (%p)", ebp);
184         }
185
186         sig = method->signature;
187
188         arg_info = alloca (sizeof (MonoJitArgumentInfo) * (sig->param_count + 1));
189
190         arch_get_argument_info (sig, sig->param_count, arg_info);
191
192         if (MONO_TYPE_ISSTRUCT (method->signature->ret)) {
193                 g_assert (!method->signature->ret->byref);
194
195                 printf ("VALUERET:%p, ", *((gpointer *)(ebp + 8)));
196         }
197
198         if (method->signature->hasthis) {
199                 gpointer *this = (gpointer *)(ebp + arg_info [0].offset);
200                 if (method->klass->valuetype) {
201                         printf ("value:%p, ", *this);
202                 } else {
203                         o = *((MonoObject **)this);
204
205                         if (o) {
206                                 class = o->vtable->klass;
207
208                                 if (class == mono_defaults.string_class) {
209                                         printf ("this:[STRING:%p:%s], ", o, mono_string_to_utf8 ((MonoString *)o));
210                                 } else {
211                                         printf ("this:%p[%s.%s], ", o, class->name_space, class->name);
212                                 }
213                         } else 
214                                 printf ("this:NULL, ");
215                 }
216         }
217
218         for (i = 0; i < method->signature->param_count; ++i) {
219                 gpointer *cpos = (gpointer *)(ebp + arg_info [i + 1].offset);
220                 int size = arg_info [i + 1].size;
221
222                 MonoType *type = method->signature->params [i];
223                 
224                 if (type->byref) {
225                         printf ("[BYREF:%p], ", *cpos); 
226                 } else switch (type->type) {
227                         
228                 case MONO_TYPE_BOOLEAN:
229                 case MONO_TYPE_CHAR:
230                 case MONO_TYPE_I1:
231                 case MONO_TYPE_U1:
232                 case MONO_TYPE_I2:
233                 case MONO_TYPE_U2:
234                 case MONO_TYPE_I4:
235                 case MONO_TYPE_U4:
236                 case MONO_TYPE_I:
237                 case MONO_TYPE_U:
238                         printf ("%d, ", *((int *)(cpos)));
239                         break;
240                 case MONO_TYPE_STRING: {
241                         MonoString *s = *((MonoString **)cpos);
242                         if (s) {
243                                 g_assert (((MonoObject *)s)->vtable->klass == mono_defaults.string_class);
244                                 printf ("[STRING:%p:%s], ", s, mono_string_to_utf8 (s));
245                         } else 
246                                 printf ("[STRING:null], ");
247                         break;
248                 }
249                 case MONO_TYPE_CLASS:
250                 case MONO_TYPE_OBJECT: {
251                         o = *((MonoObject **)cpos);
252                         if (o) {
253                                 class = o->vtable->klass;
254                     
255                                 if (class == mono_defaults.string_class) {
256                                         printf ("[STRING:%p:%s], ", o, mono_string_to_utf8 ((MonoString *)o));
257                                 } else if (class == mono_defaults.int32_class) {
258                                         printf ("[INT32:%p:%d], ", o, *(gint32 *)((char *)o + sizeof (MonoObject)));
259                                 } else
260                                         printf ("[%s.%s:%p], ", class->name_space, class->name, o);
261                         } else {
262                                 printf ("%p, ", *((gpointer *)(cpos)));                         
263                         }
264                         break;
265                 }
266                 case MONO_TYPE_PTR:
267                 case MONO_TYPE_FNPTR:
268                 case MONO_TYPE_ARRAY:
269                 case MONO_TYPE_SZARRAY:
270                         printf ("%p, ", *((gpointer *)(cpos)));
271                         break;
272                 case MONO_TYPE_I8:
273                         printf ("%lld, ", *((gint64 *)(cpos)));
274                         break;
275                 case MONO_TYPE_R4:
276                         printf ("%f, ", *((float *)(cpos)));
277                         break;
278                 case MONO_TYPE_R8:
279                         printf ("%f, ", *((double *)(cpos)));
280                         break;
281                 case MONO_TYPE_VALUETYPE: 
282                         printf ("[");
283                         for (j = 0; j < size; j++)
284                                 printf ("%02x,", *((guint8*)cpos +j));
285                         printf ("], ");
286                         break;
287                 default:
288                         printf ("XX, ");
289                 }
290         }
291
292         printf (")\n");
293 }
294
295 static void
296 leave_method (MonoMethod *method, int edx, int eax, double test)
297 {
298         gint64 l;
299         char *fname;
300
301         fname = mono_method_full_name (method, TRUE);
302         printf ("LEAVE: %s", fname);
303         g_free (fname);
304
305         switch (method->signature->ret->type) {
306         case MONO_TYPE_VOID:
307                 break;
308         case MONO_TYPE_BOOLEAN:
309                 if (eax)
310                         printf ("TRUE:%d", eax);
311                 else 
312                         printf ("FALSE");
313                         
314                 break;
315         case MONO_TYPE_CHAR:
316         case MONO_TYPE_I1:
317         case MONO_TYPE_U1:
318         case MONO_TYPE_I2:
319         case MONO_TYPE_U2:
320         case MONO_TYPE_I4:
321         case MONO_TYPE_U4:
322         case MONO_TYPE_I:
323         case MONO_TYPE_U:
324                 printf ("EAX=%d", eax);
325                 break;
326         case MONO_TYPE_STRING: {
327                 MonoString *s = (MonoString *)eax;
328
329                 if (s) {
330                         g_assert (((MonoObject *)s)->vtable->klass == mono_defaults.string_class);
331                         printf ("[STRING:%p:%s]", s, mono_string_to_utf8 (s));
332                 } else 
333                         printf ("[STRING:null], ");
334                 break;
335         }
336         case MONO_TYPE_OBJECT: {
337                 MonoObject *o = (MonoObject *)eax;
338
339                 if (o) {
340                         if (o->vtable->klass == mono_defaults.boolean_class) {
341                                 printf ("[BOOLEAN:%p:%d]", o, *((guint8 *)o + sizeof (MonoObject)));            
342                         } else if  (o->vtable->klass == mono_defaults.int32_class) {
343                                 printf ("[INT32:%p:%d]", o, *((gint32 *)((char *)o + sizeof (MonoObject))));    
344                         } else if  (o->vtable->klass == mono_defaults.int64_class) {
345                                 printf ("[INT64:%p:%lld]", o, *((gint64 *)((char *)o + sizeof (MonoObject))));  
346                         } else
347                                 printf ("[%s.%s:%p]", o->vtable->klass->name_space, o->vtable->klass->name, o);
348                 } else
349                         printf ("[OBJECT:%p]", o);
350                
351                 break;
352         }
353         case MONO_TYPE_CLASS:
354         case MONO_TYPE_PTR:
355         case MONO_TYPE_FNPTR:
356         case MONO_TYPE_ARRAY:
357         case MONO_TYPE_SZARRAY:
358                 printf ("EAX=%p", (gpointer)eax);
359                 break;
360         case MONO_TYPE_I8:
361                 *((gint32 *)&l) = eax;
362                 *((gint32 *)&l + 1) = edx;
363                 printf ("EAX/EDX=%lld", l);
364                 break;
365         case MONO_TYPE_R8:
366                 printf ("FP=%f\n", test);
367                 break;
368         default:
369                 printf ("(unknown return type)");
370         }
371
372         printf ("\n");
373 }
374
375 /**
376  * arch_emit_prologue:
377  * @cfg: pointer to status information
378  *
379  * Emits the function prolog.
380  */
381 static void
382 arch_emit_prologue (MonoFlowGraph *cfg)
383 {
384         MonoMethod *method = cfg->method;
385         MonoMethodHeader *header = ((MonoMethodNormal *)method)->header;
386         int i, j, k, alloc_size, pos;
387
388         x86_push_reg (cfg->code, X86_EBP);
389         x86_mov_reg_reg (cfg->code, X86_EBP, X86_ESP, 4);
390
391         alloc_size = cfg->locals_size;
392         pos = 0;
393
394         if (method->save_lmf) {
395                 
396                 pos += sizeof (MonoLMF);
397
398                 /* save the current IP */
399                 cfg->lmfip_offset = cfg->code + 1 - cfg->start;
400                 x86_push_imm (cfg->code, 0);
401                 /* save all caller saved regs */
402                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBX);
403                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDI);
404                 x86_push_reg (cfg->code, X86_ESI);
405                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBP);
406
407                 /* save method info */
408                 x86_push_imm (cfg->code, method);
409         
410                 /* get the address of lmf for the current thread */
411                 mono_add_jump_info (cfg, cfg->code, MONO_JUMP_INFO_ABS, mono_get_lmf_addr);
412                 x86_call_code (cfg->code, 0);
413
414                 /* push lmf */
415                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EAX); 
416                 /* push *lfm (previous_lmf) */
417                 x86_push_membase (cfg->code, X86_EAX, 0);
418                 /* *(lmf) = ESP */
419                 x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EAX, 0, X86_ESP, 4);
420         }
421
422 #if 0
423         /* activation frame alignment check */
424         x86_mov_reg_reg (cfg->code, X86_EAX, X86_ESP, 4);
425         x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_AND, X86_EAX, MONO_FRAME_ALIGNMENT - 1);
426         x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_CMP, X86_EAX, 0);
427         x86_branch32 (cfg->code, X86_CC_EQ, 1, FALSE);
428         x86_breakpoint (cfg->code);
429
430 #endif
431
432         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EBX)) {
433                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBX);
434                 pos += 4;
435         }
436
437         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) {
438                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDI);
439                 pos += 4;
440         }
441
442         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_ESI)) {
443                 x86_push_reg (cfg->code, X86_ESI);
444                 pos += 4;
445         }
446
447         alloc_size -= pos;
448
449         if (alloc_size)
450                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_SUB, X86_ESP, alloc_size);
451
452         if (mono_jit_trace_calls) {
453                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EBP);
454                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
455                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, enter_method);
456                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
457                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 8);
458         }
459         if (mono_jit_profile) {
460                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
461                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, mono_profiler_method_enter);
462                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
463                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
464         }
465
466         /* initialize local vars */
467         if (header->num_locals) {
468                 gboolean unassigned_locals = TRUE;
469
470                 if (cfg->bblocks [0].live_in_set) {
471                         i = mono_bitset_find_first (cfg->bblocks [0].live_in_set, 
472                                                     cfg->locals_start_index - 1);
473                         unassigned_locals = (i >= 0 && i < cfg->locals_start_index + 
474                                              header->num_locals);
475                 }
476
477                 if (unassigned_locals && header->init_locals) {
478                         MonoVarInfo *vi = &VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + header->num_locals - 1);
479                         int offset = vi->offset;  
480                         int size = - offset;
481                         int inited = 0;
482                         
483                         /* do not clear caller saved registers */
484                         size -= 12;
485
486                         for (i = 0; i < header->num_locals; ++i) {
487                                 MonoVarInfo *rv = &VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + i);
488
489                                 if (rv->reg >= 0) {
490                                         int ind = 1 << rv->reg;
491                                         if (!(inited & ind))
492                                                 x86_alu_reg_reg (cfg->code, X86_XOR, rv->reg, rv->reg);
493                                         inited |= ind;
494                                 }
495                         }
496
497                         if (size == 1 || size == 2 || size == 4) {
498                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, size);
499                                 return;
500                         }
501                         
502                         i = size / 4;
503                         j = size % 4;
504
505                         if (i < 3) {
506                                 for (k = 0; k < i; k++) {
507                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 4);
508                                         offset += 4;
509                                 }
510
511                                 if (j & 2) {
512                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 2);
513                                         offset += 2;
514                                 }
515                                 if (j & 1)
516                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 1);
517                                 return;
518                         }
519                         
520                         if (i) {
521                                 if (!mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) 
522                                         x86_push_reg (cfg->code, X86_EDI);
523                                 x86_lea_membase (cfg->code, X86_EDI, X86_EBP, offset);
524                                 x86_alu_reg_reg (cfg->code, X86_XOR, X86_EAX, X86_EAX);
525                                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_ECX, i);
526                                 x86_cld (cfg->code);
527                                 x86_prefix (cfg->code, X86_REP_PREFIX);
528                                 x86_stosl (cfg->code);
529                                 for (i = 0; i < j; i++)
530                                         x86_stosb (cfg->code);
531                                 if (!mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) 
532                                         x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDI);
533                         } else {
534
535                                 g_assert (j == 3);
536                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 2);
537                                 x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset + 2, 0, 1);
538                         }
539                         
540                 } else {
541
542                         /* we always need to initialize object pointers */
543
544                         for (i = 0; i < header->num_locals; ++i) {
545                                 MonoType *t = header->locals [i];
546                                 int offset = VARINFO (cfg, cfg->locals_start_index + i).offset;  
547
548                                 if (t->byref) {
549                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 4);
550                                         continue;
551                                 }
552
553                                 switch (t->type) {
554                                 case MONO_TYPE_STRING:
555                                 case MONO_TYPE_CLASS:
556                                 case MONO_TYPE_ARRAY:
557                                 case MONO_TYPE_SZARRAY:
558                                 case MONO_TYPE_OBJECT:
559                                         x86_mov_membase_imm (cfg->code, X86_EBP, offset, 0, 4);
560                                         break;
561                                 }
562
563                         }
564                 }
565         }
566 }
567
568 /**
569  * arch_emit_epilogue:
570  * @cfg: pointer to status information
571  *
572  * Emits the function epilog.
573  */
574 static void
575 arch_emit_epilogue (MonoFlowGraph *cfg)
576 {
577         int pos;
578         /*
579          * note: with trace and profiling the value on the FP stack may get clobbered.
580          */
581         if (mono_jit_trace_calls) {
582                 x86_fld_reg (cfg->code, 0);
583                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_SUB, X86_ESP, 8);
584                 x86_fst_membase (cfg->code, X86_ESP, 0, TRUE, TRUE);
585                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EAX);
586                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDX);
587                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
588                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, leave_method);
589                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
590                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
591                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDX);
592                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EAX);
593                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 8);
594         }
595         if (mono_jit_profile) {
596                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EAX);
597                 x86_push_reg (cfg->code, X86_EDX);
598                 x86_push_imm (cfg->code, cfg->method);
599                 x86_mov_reg_imm (cfg->code, X86_EAX, mono_profiler_method_leave);
600                 x86_call_reg (cfg->code, X86_EAX);
601                 x86_alu_reg_imm (cfg->code, X86_ADD, X86_ESP, 4);
602                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDX);
603                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EAX);
604         }
605
606         pos = 0;
607         
608         if (cfg->method->save_lmf)
609                 pos = -sizeof (MonoLMF);
610         
611         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EBX)) {
612                 pos -= 4;
613         }
614         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) {
615                 pos -= 4;
616         }
617         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_ESI)) {
618                 pos -= 4;
619         }
620
621         if (pos)
622                 x86_lea_membase (cfg->code, X86_ESP, X86_EBP, pos);
623
624         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_ESI)) {
625                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_ESI);
626         }
627         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EDI)) {
628                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDI);
629         }
630         if (mono_regset_reg_used (cfg->rs, X86_EBX)) {
631                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EBX);
632         }
633
634         if (cfg->method->save_lmf) {
635                 /* ebx = previous_lmf */
636                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EBX);
637                 /* edi = lmf */
638                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDI);
639                 /* *(lmf) = previous_lmf */
640                 x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EDI, 0, X86_EBX, 4);
641
642                 /* discard method info */
643                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_ESI);
644
645                 /* restore caller saved regs */
646                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EBP);
647                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_ESI);
648                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EDI);
649                 x86_pop_reg (cfg->code, X86_EBX);
650
651         }
652
653         x86_leave (cfg->code);
654         x86_ret (cfg->code);
655 }
656
657 static void
658 init_varinfo (MonoFlowGraph *cfg, MonoVarInfo *vi)
659 {
660         vi->range.last_use.abs_pos = 0;
661         vi->range.first_use.pos.bid = 0xffff;
662         vi->range.first_use.pos.tid = 0;        
663         vi->isvolatile = 0;
664         vi->reg = -1;
665         vi->varnum = cfg->varinfo->len;
666 }
667
668 int
669 arch_allocate_arg (MonoFlowGraph *cfg, MonoJitArgumentInfo *info, MonoValueType type)
670 {
671         MonoVarInfo vi;
672
673         mono_jit_stats.allocate_var++;
674
675         init_varinfo (cfg, &vi);
676         vi.isvolatile = 1;
677         
678         SET_VARINFO (vi, type, MONO_ARGVAR, info->offset, info->size);
679         g_array_append_val (cfg->varinfo, vi);
680
681         return cfg->varinfo->len - 1;
682 }
683
684 int
685 arch_allocate_var (MonoFlowGraph *cfg, int size, int align, MonoVarType vartype, MonoValueType type)
686 {
687         MonoVarInfo vi;
688
689         mono_jit_stats.allocate_var++;
690
691         init_varinfo (cfg, &vi);
692
693         if (size != sizeof (gpointer))
694                 vi.isvolatile = 1;
695         
696         cfg->locals_size += size;
697         cfg->locals_size += align - 1;
698         cfg->locals_size &= ~(align - 1);
699
700         SET_VARINFO (vi, type, vartype, - cfg->locals_size, size);
701         g_array_append_val (cfg->varinfo, vi);
702
703         return cfg->varinfo->len - 1;
704 }
705
706 static gboolean
707 mono_label_cfg (MonoFlowGraph *cfg)
708 {
709         int i, j;
710
711         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
712                 GPtrArray *forest = cfg->bblocks [i].forest;
713                 int top;
714
715                 if (!cfg->bblocks [i].reached) /* unreachable code */
716                         continue;
717                 
718                 top = forest->len;
719
720                 for (j = 0; j < top; j++) {
721                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
722                         MBState *mbstate;
723                         
724                         mbstate =  mono_burg_label (t1, cfg);
725
726                         if (!mbstate) {
727                                 if (mono_debug_format != MONO_DEBUG_FORMAT_NONE)
728                                         return FALSE;
729                                 g_warning ("tree does not match in %s: 0x%04x",
730                                            mono_method_full_name (cfg->method, TRUE), t1->cli_addr);
731                                 mono_print_ctree (cfg, t1); printf ("\n\n");
732
733                                 mono_print_forest (cfg, forest);
734                                 g_assert_not_reached ();
735                         }
736                 }
737         }
738
739         return TRUE;
740 }
741
742 static gboolean
743 tree_allocate_regs (MonoFlowGraph *cfg, MBTree *tree, int goal, MonoRegSet *rs, 
744                     guint8 exclude_mask, int *spillcount) 
745 {
746         MBTree *kids[10];
747         int ern = mono_burg_rule (tree->state, goal);
748         const guint16 *nts = mono_burg_nts [ern];
749         guint8 left_exclude_mask = 0, right_exclude_mask = 0;
750         int i;
751         
752 #ifdef DEBUG_REGALLOC
753         printf ("tree_allocate_regs start %d %08x %d %d\n",  tree->op, rs->free_mask, goal, 
754                 (nts [0] && kids [0] == tree));
755 #endif
756
757         mono_burg_kids (tree, ern, kids);
758
759         switch (tree->op) {
760         case MB_TERM_SHL:
761         case MB_TERM_SHR:
762         case MB_TERM_SHR_UN:
763                 exclude_mask |= (1 << X86_ECX);
764                 left_exclude_mask |= (1 << X86_ECX);
765                 break;
766         case MB_TERM_MUL:
767         case MB_TERM_MUL_OVF:
768         case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
769         case MB_TERM_DIV:
770         case MB_TERM_DIV_UN:
771         case MB_TERM_REM:
772         case MB_TERM_REM_UN:
773                 if (goal == MB_NTERM_reg) {
774                         left_exclude_mask |= (1 << X86_EDX);
775                         right_exclude_mask |= (1 << X86_EDX) | (1 << X86_EAX);
776                 }
777                 break;
778         default:
779                 break;
780         }
781
782         if (nts [0] && kids [0] == tree) {
783                 /* chain rule */
784                 if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, exclude_mask, spillcount))
785                         return FALSE;
786                 return TRUE;
787         }
788
789         if (tree->spilled) {
790                 if (tree->reg1 >= 0)
791                         (*spillcount)--;
792                 if (tree->reg2 >= 0)
793                         (*spillcount)--;
794                 if (tree->reg3 >= 0)
795                         (*spillcount)--;
796         }
797
798         tree->reg1 = -1;
799         tree->reg2 = -1;
800         tree->reg3 = -1;
801         
802         tree->spilled = 0;
803  
804         if (nts [0]) {
805                 if (nts [1]) { /* two kids */
806                         MonoRegSet saved_rs;
807
808                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, left_exclude_mask, spillcount))
809                                 return FALSE;
810
811                         saved_rs = *rs;
812
813                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [1], nts [1], rs, right_exclude_mask, spillcount)) {
814
815 #ifdef DEBUG_REGALLOC
816                                 printf ("tree_allocate_regs try 1 failed %d %d %d %d\n", 
817                                         nts [1], kids [1]->reg1,
818                                         kids [1]->reg2,kids [1]->reg3);
819 #endif
820                                 *rs = saved_rs;
821
822                                 if (kids [0]->reg1 != -1) {
823                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg1;
824                                         (*spillcount)++;
825                                 }
826                                 if (kids [0]->reg2 != -1) {
827                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg2;
828                                         (*spillcount)++;
829                                 }
830                                 if (kids [0]->reg3 != -1) {
831                                         right_exclude_mask |= 1 << kids [0]->reg3;
832                                         (*spillcount)++;
833                                 }
834
835                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg1);
836                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg2);
837                                 mono_regset_free_reg (rs, kids [0]->reg3);
838
839                                 kids [0]->spilled = 1;
840
841                                 if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [1], nts [1], rs, right_exclude_mask, spillcount)) {
842 #ifdef DEBUG_REGALLOC
843                                         printf ("tree_allocate_regs try 2 failed\n");
844 #endif
845                                         return FALSE;
846                                 }
847 #ifdef DEBUG_REGALLOC
848                                 printf ("tree_allocate_regs try 2 succesfull\n");
849 #endif
850                         }
851
852                         if (nts [2]) {
853                                 if (nts [3]) /* we cant handle four kids */
854                                         g_assert_not_reached ();
855
856                                 if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [2], nts [2], rs, right_exclude_mask, spillcount))
857                                         return FALSE;
858                                 
859                         }
860
861                 } else { /* one kid */
862                         if (!tree_allocate_regs (cfg, kids [0], nts [0], rs, left_exclude_mask, spillcount))
863                                 return FALSE;                   
864                 }
865         }
866
867
868         for (i = 0; nts [i]; i++) {
869                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg1);
870                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg2);
871                 mono_regset_free_reg (rs, kids [i]->reg3);
872         }
873
874         tree->emit = mono_burg_func [ern];
875
876         switch (tree->op) {
877         case MB_TERM_CALL_I4:
878         case MB_TERM_CALL_I8:
879         case MB_TERM_CALL_R8:
880         // case MB_TERM_CALL_VOID :
881                 if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
882                         return FALSE;
883                 if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
884                         return FALSE;
885                 if ((tree->reg3 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_ECX, exclude_mask)) == -1)
886                         return FALSE;
887                 return TRUE;
888         }
889
890         switch (goal) {
891         case MB_NTERM_reg:
892                 switch (tree->op) {
893                 case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
894                 case MB_TERM_DIV:
895                 case MB_TERM_DIV_UN:
896                 case MB_TERM_REM:
897                 case MB_TERM_REM_UN:
898                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
899                                 return FALSE;                   
900                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
901                                 return FALSE;
902                         break;
903                 default:
904                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
905                                 return FALSE;
906                 }
907                 break;
908
909         case MB_NTERM_lreg:
910                 switch (tree->op) {
911                 case MB_TERM_MUL:
912                 case MB_TERM_MUL_OVF:
913                 case MB_TERM_MUL_OVF_UN:
914                 case MB_TERM_DIV:
915                 case MB_TERM_DIV_UN:
916                 case MB_TERM_REM:
917                 case MB_TERM_REM_UN:
918                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EAX, exclude_mask)) == -1)
919                                 return FALSE;                   
920                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, X86_EDX, exclude_mask)) == -1)
921                                 return FALSE;
922                         break;
923                 default:
924                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
925                                 return FALSE;
926                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, -1, exclude_mask)) == -1)
927                                 return FALSE;
928                 }
929                 break;
930
931         case MB_NTERM_freg:
932                 /* fixme: allocate floating point registers */
933                 break;
934       
935         case MB_NTERM_addr:
936                 if (tree->op == MB_TERM_ADD) {
937                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
938                                 return FALSE;
939                         if ((tree->reg2 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->right->reg1, exclude_mask)) == -1)
940                                 return FALSE;
941                 }
942                 break;
943                 
944         case MB_NTERM_base:
945                 if (tree->op == MB_TERM_ADD) {
946                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
947                                 return FALSE;
948                 }
949                 break;
950                
951         case MB_NTERM_index:
952                 if (tree->op == MB_TERM_SHL ||
953                     tree->op == MB_TERM_MUL) {
954                         if ((tree->reg1 = mono_regset_alloc_reg (rs, tree->left->reg1, exclude_mask)) == -1)
955                                 return FALSE;
956                 }
957                 break;
958                
959         default:
960                 /* do nothing */
961                 break;
962         }
963
964 #ifdef DEBUG_REGALLOC
965         printf ("tree_allocate_regs end %d %08x\n",  tree->op, rs->free_mask);
966 #endif
967         return TRUE;
968 }
969
970 static void
971 arch_allocate_regs (MonoFlowGraph *cfg)
972 {
973         int i, j, max_spillcount = 0;
974         
975         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
976                 GPtrArray *forest = cfg->bblocks [i].forest;
977                 int top;
978
979                 if (!cfg->bblocks [i].reached) /* unreachable code */
980                         continue;
981
982                 top = forest->len;
983
984                 for (j = 0; j < top; j++) {
985                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
986                         int spillcount = 0;
987 #ifdef DEBUG_REGALLOC
988                         printf ("arch_allocate_regs start %d:%d %08x\n", i, j, cfg->rs->free_mask);
989 #endif
990                         if (!tree_allocate_regs (cfg, t1, 1, cfg->rs, 0, &spillcount)) {
991                                 mono_print_ctree (cfg, t1);
992                                 printf ("\n");
993                                 g_error ("register allocation failed");
994                         }
995
996                         max_spillcount = MAX (max_spillcount, spillcount);
997
998 #ifdef DEBUG_REGALLOC
999                         printf ("arch_allocate_regs end %d:%d %08x\n", i, j, cfg->rs->free_mask);
1000 #endif
1001                         g_assert (cfg->rs->free_mask == 0xffffffff);
1002                 }
1003         }
1004
1005         /* allocate space for spilled regs */
1006
1007         cfg->spillvars = mono_mempool_alloc0 (cfg->mp, sizeof (gint) *  max_spillcount);
1008         cfg->spillcount = max_spillcount;
1009
1010         for (i = 0; i < max_spillcount; i++) {
1011                 int spillvar;
1012                 spillvar = arch_allocate_var (cfg, sizeof (gpointer), sizeof (gpointer),
1013                                               MONO_TEMPVAR, VAL_I32);
1014                 cfg->spillvars [i] = VARINFO (cfg, spillvar).offset;
1015         }
1016 }
1017
1018 static void
1019 tree_emit (int goal, MonoFlowGraph *cfg, MBTree *tree, int *spillcount) 
1020 {
1021         MBTree *kids[10];
1022         int ern = mono_burg_rule (tree->state, goal);
1023         const guint16 *nts = mono_burg_nts [ern];
1024         MBEmitFunc emit;
1025         int offset;
1026
1027         mono_burg_kids (tree, ern, kids);
1028
1029         if (nts [0]) {
1030                 if (nts [1]) {
1031                         int spilloffset1, spilloffset2, spilloffset3;
1032                         
1033                         tree_emit (nts [0], cfg, kids [0], spillcount);
1034
1035                         if (kids [0]->spilled) {
1036 #ifdef DEBUG_SPILLS
1037                                 printf ("SPILL_REGS %d %03x %s.%s:%s\n", 
1038                                         nts [0], cfg->code - cfg->start,
1039                                         cfg->method->klass->name_space,
1040                                         cfg->method->klass->name, cfg->method->name);
1041
1042                                 mono_print_ctree (cfg, kids [0]);printf ("\n\n");
1043 #endif
1044                                 spilloffset1 = 0;
1045                                 spilloffset2 = 0;
1046                                 spilloffset3 = 0;
1047
1048                                 if (kids [0]->reg1 != -1) {
1049                                         spilloffset1 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
1050                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset1, 
1051                                                              kids [0]->reg1, 4);
1052                                 }
1053                                 if (kids [0]->reg2 != -1) {
1054                                         spilloffset2 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
1055                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset2, 
1056                                                              kids [0]->reg2, 4);
1057                                 }
1058                                 if (kids [0]->reg3 != -1) {
1059                                         spilloffset3 = cfg->spillvars [(*spillcount)++];
1060                                         x86_mov_membase_reg (cfg->code, X86_EBP, spilloffset3, 
1061                                                              kids [0]->reg3, 4);
1062                                 }
1063                         }
1064
1065                         tree_emit (nts [1], cfg, kids [1], spillcount);
1066
1067                         if (kids [0]->spilled) {
1068
1069 #ifdef DEBUG_SPILLS
1070                                 printf ("RELOAD_REGS %03x %s.%s:%s\n", 
1071                                         cfg->code - cfg->start,
1072                                         cfg->method->klass->name_space,
1073                                         cfg->method->klass->name, cfg->method->name);
1074 #endif
1075
1076                                 if (kids [0]->reg3 != -1) 
1077                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg3, X86_EBP, 
1078                                                              spilloffset3, 4);
1079                                 if (kids [0]->reg2 != -1) 
1080                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg2, X86_EBP, 
1081                                                              spilloffset2, 4);
1082                                 if (kids [0]->reg1 != -1) 
1083                                         x86_mov_reg_membase (cfg->code, kids [0]->reg1, X86_EBP, 
1084                                                              spilloffset1, 4);
1085                         }
1086
1087                         if (nts [2]) {
1088                                 g_assert (!nts [3]);
1089                                 tree_emit (nts [2], cfg, kids [2], spillcount);
1090                         }
1091                 } else {
1092                         tree_emit (nts [0], cfg, kids [0], spillcount);
1093                 }
1094         }
1095
1096         g_assert ((*spillcount) <= cfg->spillcount);
1097
1098         tree->addr = offset = cfg->code - cfg->start;
1099
1100         /* we assume an instruction uses a maximum of 128 bytes */
1101         if ((cfg->code_size - offset) <= 128) {
1102                 int add = MIN (cfg->code_size, 128);
1103                 cfg->code_size += add;
1104                 mono_jit_stats.code_reallocs++;
1105                 cfg->start = g_realloc (cfg->start, cfg->code_size);
1106                 g_assert (cfg->start);
1107                 cfg->code = cfg->start + offset;
1108         }
1109
1110         if ((emit = mono_burg_func [ern]))
1111                 emit (tree, cfg);
1112
1113         g_assert ((cfg->code - cfg->start) < cfg->code_size);
1114 }
1115
1116 static void
1117 mono_emit_cfg (MonoFlowGraph *cfg)
1118 {
1119         int i, j, spillcount;
1120
1121         for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
1122                 MonoBBlock *bb = &cfg->bblocks [i];
1123                 GPtrArray *forest = bb->forest;
1124                 int top;
1125
1126                 if (!bb->reached) /* unreachable code */
1127                         continue;
1128                 
1129                 top = forest->len;
1130
1131                 bb->addr = cfg->code - cfg->start;
1132           
1133                 for (j = 0; j < top; j++) {
1134                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, j);
1135                         
1136                         spillcount = 0;
1137                         tree_emit (1, cfg, t1, &spillcount);
1138                 }
1139         }
1140                 
1141         cfg->epilog = cfg->code - cfg->start;
1142 }
1143
1144 static void
1145 mono_compute_branches (MonoFlowGraph *cfg)
1146 {
1147         MonoJumpInfo *ji;
1148         guint8 *end;
1149         int i, j;
1150
1151         end = cfg->code;
1152
1153         for (j = 0; j < cfg->block_count; j++) {
1154                 MonoBBlock *bb = &cfg->bblocks [j];
1155                 GPtrArray *forest = bb->forest;
1156                 int top;
1157                 
1158                 if (!bb->reached) /* unreachable code */
1159                         continue;
1160
1161                 top = forest->len;
1162         
1163                 for (i = 0; i < top; i++) {
1164                         MBTree *t1 = (MBTree *) g_ptr_array_index (forest, i);
1165
1166                         if (t1->op == MB_TERM_SWITCH) {
1167                                 MonoBBlock **jt = (MonoBBlock **)t1->data.p;
1168                                 guint32 *rt = (guint32 *)t1->data.p;
1169                                 int m = *((guint32 *)t1->data.p) + 1;
1170                                 int k;
1171                                 
1172                                 for (k = 1; k <= m; k++)
1173                                         rt [k] = (int)(jt [k]->addr + cfg->start);
1174                                 
1175                                 /* emit the switch instruction again to update addresses */
1176                                 cfg->code = cfg->start + t1->addr;
1177                                 ((MBEmitFunc)t1->emit) (t1, cfg);
1178                         }
1179                 }
1180         }
1181
1182         cfg->code = end;
1183
1184         for (ji = cfg->jump_info; ji; ji = ji->next) {
1185                 unsigned char *ip = GUINT_TO_POINTER (GPOINTER_TO_UINT (ji->ip) + cfg->start);
1186                 unsigned char *target;
1187
1188                 switch (ji->type) {
1189                 case MONO_JUMP_INFO_BB:
1190                         target = ji->data.bb->addr + cfg->start;
1191                         break;
1192                 case MONO_JUMP_INFO_ABS:
1193                         target = ji->data.target;
1194                         break;
1195                 case MONO_JUMP_INFO_EPILOG:
1196                         target = cfg->epilog + cfg->start;
1197                         break;
1198                 case MONO_JUMP_INFO_IP:
1199                         *(unsigned char**)ip = ip;
1200                         continue;
1201                 default:
1202                         g_assert_not_reached ();
1203                 }
1204                 x86_patch (ip, target);
1205         }
1206
1207         /* patch the IP in the LMF saving code */
1208         if (cfg->lmfip_offset) {
1209                 *((guint32 *)(cfg->start + cfg->lmfip_offset)) =  
1210                         (gint32)(cfg->start + cfg->lmfip_offset);
1211         }
1212 }
1213
1214 void
1215 mono_add_jump_info (MonoFlowGraph *cfg, gpointer ip, MonoJumpInfoType type, gpointer target)
1216 {
1217         MonoJumpInfo *ji = mono_mempool_alloc (cfg->mp, sizeof (MonoJumpInfo));
1218
1219         ji->type = type;
1220         ji->ip = GUINT_TO_POINTER (GPOINTER_TO_UINT (ip) - GPOINTER_TO_UINT (cfg->start));
1221         ji->data.target = target;
1222         ji->next = cfg->jump_info;
1223
1224         cfg->jump_info = ji;
1225 }
1226
1227 MonoJitInfo *
1228 arch_jit_compile_cfg (MonoDomain *target_domain, MonoFlowGraph *cfg)
1229 {
1230         MonoJitInfo *ji;
1231         guint32 ls_used_mask = 0;
1232         MonoMethod *method = cfg->method;
1233         int offset, gap;
1234
1235         ji = mono_mempool_alloc0 (target_domain->mp, sizeof (MonoJitInfo));
1236                 
1237         cfg->rs = mono_regset_new (X86_NREG);
1238         mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_ESP);
1239         mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_EBP);
1240
1241         /* we can use this regs for global register allocation */
1242         mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_EBX);
1243         mono_regset_reserve_reg (cfg->rs, X86_ESI);
1244
1245         if (mono_use_linear_scan) {
1246                 mono_linear_scan (cfg, &ls_used_mask);
1247                 cfg->rs->used_mask |= ls_used_mask;
1248         }
1249         
1250         if (mono_jit_dump_forest) {
1251                 int i;
1252                 printf ("FOREST %s\n", mono_method_full_name (method, TRUE));
1253                 for (i = 0; i < cfg->block_count; i++) {
1254                         printf ("BLOCK %d:\n", i);
1255                         mono_print_forest (cfg, cfg->bblocks [i].forest);
1256                 }
1257         }
1258                         
1259         if (!mono_label_cfg (cfg))
1260                 return NULL;
1261                 
1262         arch_allocate_regs (cfg);
1263
1264         /* align to 8 byte boundary */
1265         cfg->locals_size += 7;
1266         cfg->locals_size &= ~7;
1267
1268         arch_emit_prologue (cfg);
1269         cfg->prologue_end = cfg->code - cfg->start;
1270         mono_emit_cfg (cfg);
1271         arch_emit_epilogue (cfg);               
1272         cfg->epilogue_end = cfg->code - cfg->start;
1273
1274         offset = cfg->code - cfg->start;
1275         gap = cfg->code_size - offset;
1276         if (gap > 0) {
1277                 char *org = cfg->start;
1278 #if 0
1279                 cfg->start = g_realloc (cfg->start, offset);
1280 #else
1281                 cfg->start = mono_mempool_alloc (target_domain->code_mp, offset);
1282                 memcpy (cfg->start, org, offset);
1283                 g_free (org);
1284 #endif
1285                 cfg->code_size = offset;
1286                 cfg->code = cfg->start + offset;
1287         }
1288
1289         mono_compute_branches (cfg);
1290
1291         ji->code_size = cfg->code - cfg->start;
1292         ji->used_regs = cfg->rs->used_mask;
1293         ji->method = method;
1294         ji->code_start = cfg->start;
1295
1296         return ji;
1297 }
1298