Strings.cs bits
[mono.git] / mono / mini / ssa.c
1 /*
2  * ssa.c: Static single assign form support for the JIT compiler.
3  *
4  * Author:
5  *    Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
6  *
7  * (C) 2003 Ximian, Inc.
8  */
9 #include <string.h>
10 #include <mono/metadata/debug-helpers.h>
11
12 #include "mini.h"
13
14 extern guint8 mono_burg_arity [];
15
16 #define USE_ORIGINAL_VARS
17 #define CREATE_PRUNED_SSA
18
19 //#define DEBUG_SSA 1
20
21 #define NEW_PHI(cfg,dest,val) do {      \
22                 (dest) = mono_mempool_alloc0 ((cfg)->mempool, sizeof (MonoInst));       \
23                 (dest)->opcode = OP_PHI;        \
24                 (dest)->inst_c0 = (val);        \
25         } while (0)
26
27 #define NEW_ICONST(cfg,dest,val) do {   \
28                 (dest) = mono_mempool_alloc0 ((cfg)->mempool, sizeof (MonoInst));       \
29                 (dest)->opcode = OP_ICONST;     \
30                 (dest)->inst_c0 = (val);        \
31                 (dest)->type = STACK_I4;        \
32         } while (0)
33
34
35 static void 
36 unlink_target (MonoBasicBlock *bb, MonoBasicBlock *target)
37 {
38         int i;
39
40         for (i = 0; i < bb->out_count; i++) {
41                 if (bb->out_bb [i] == target) {
42                         bb->out_bb [i] = bb->out_bb [--bb->out_count];
43                         break;
44                 }
45         }
46         for (i = 0; i < target->in_count; i++) {
47                 if (target->in_bb [i] == bb) {
48                         target->in_bb [i] = target->in_bb [--target->in_count];
49                         break;
50                         
51                 }
52         }
53 }
54
55 static void
56 unlink_unused_bblocks (MonoCompile *cfg) 
57 {
58         int i, j;
59         MonoBasicBlock *bb;
60
61         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_REACHABILITY);
62
63         for (bb = cfg->bb_entry; bb && bb->next_bb;) {
64                 if (!(bb->next_bb->flags & BB_REACHABLE)) {
65                         bb->next_bb = bb->next_bb->next_bb;
66                 } else 
67                         bb = bb->next_bb;
68         }
69
70         for (i = 1; i < cfg->num_bblocks; i++) {
71                 bb = cfg->bblocks [i];
72                
73                 if (!(bb->flags & BB_REACHABLE)) {
74                         for (j = 0; j < bb->in_count; j++) {
75                                 unlink_target (bb->in_bb [j], bb);      
76                         }
77                         for (j = 0; j < bb->out_count; j++) {
78                                 unlink_target (bb, bb->out_bb [j]);     
79                         }
80                 }
81  
82         }
83 }
84
85
86
87 static void
88 replace_usage (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, MonoInst **stack)
89 {
90         int arity;
91
92         if (!inst)
93                 return;
94
95         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
96
97         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD || inst->ssa_op == MONO_SSA_MAYBE_LOAD) && 
98             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
99                 MonoInst *new_var;
100                 int idx = inst->inst_i0->inst_c0;
101                         
102                 if (stack [idx]) {
103                         new_var = stack [idx];
104                 } else {
105                         new_var = cfg->varinfo [idx];
106
107                         if (new_var->opcode != OP_ARG) {
108                                 /* uninitialized variable ? */
109                                 g_warning ("using uninitialized variables %d in BB%d (%s)", idx, bb->block_num,
110                                            mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
111                                 //g_assert_not_reached ();
112                         }
113                 }
114 #ifdef DEBUG_SSA
115                 printf ("REPLACE BB%d %d %d\n", bb->block_num, idx, new_var->inst_c0);
116 #endif
117                 inst->inst_i0 = new_var;
118         } else {
119
120                 if (arity) {
121                         if (inst->ssa_op != MONO_SSA_STORE)
122                                 replace_usage (cfg, bb, inst->inst_left, stack);
123                         if (arity > 1)
124                                 replace_usage (cfg, bb, inst->inst_right, stack);
125                 }
126         }
127 }
128
129 static int
130 extends_live (MonoInst *inst)
131 {
132         int arity;
133
134         if (!inst)
135                 return 0;
136
137         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
138
139         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD && 
140             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL /*|| inst->inst_i0->opcode == OP_ARG*/)) {
141                 return 1;
142         } else {
143                 if (arity) {
144                         if (inst->ssa_op != MONO_SSA_STORE)
145                                 if (extends_live (inst->inst_left))
146                                         return 1;
147                         if (arity > 1)
148                                 if (extends_live (inst->inst_right))
149                                         return 1;
150                 }
151         }
152
153         return 0;
154 }
155
156 static int
157 replace_usage_new (MonoCompile *cfg, MonoInst *inst, int varnum, MonoInst *rep)
158 {
159         int arity;
160
161         if (!inst)
162                 return 0;
163
164         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
165
166         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD) && 
167             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG) &&
168             inst->inst_i0->inst_c0 == varnum && rep->type == inst->type) {
169                 *inst = *rep;
170                 return 1;
171         } else {
172                 if (arity) {
173                         if (inst->ssa_op != MONO_SSA_STORE)
174                                 if (replace_usage_new (cfg, inst->inst_left, varnum, rep))
175                                         return 1;
176                         if (arity > 1)
177                                 if (replace_usage_new (cfg, inst->inst_right, varnum, rep))
178                                         return 1;
179                 }
180         }
181
182         return 0;
183 }
184
185 static void
186 mono_ssa_rename_vars (MonoCompile *cfg, int max_vars, MonoBasicBlock *bb, MonoInst **stack) 
187 {
188         MonoInst *inst, *new_var;
189         int i, j, idx;
190         GList *tmp;
191         MonoInst *new_stack [max_vars];
192
193 #ifdef DEBUG_SSA
194         printf ("RENAME VARS BB%d %s\n", bb->block_num, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
195 #endif
196
197         for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
198                 if (inst->opcode != OP_PHI)
199                         replace_usage (cfg, bb, inst, stack);
200
201                 if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && 
202                     (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
203                         idx = inst->inst_i0->inst_c0;
204                         g_assert (idx < max_vars);
205
206                         if (!stack [idx] && bb == cfg->bb_init) {
207                                 new_var = cfg->varinfo [idx];
208                         } else {
209                                 new_var = mono_compile_create_var (cfg, inst->inst_i0->inst_vtype,  inst->inst_i0->opcode);
210                                 new_var->flags = inst->inst_i0->flags;
211                         }
212 #ifdef DEBUG_SSA
213                         printf ("DEF %d %d\n", idx, new_var->inst_c0);
214 #endif
215                         inst->inst_i0 = new_var;
216
217 #ifdef USE_ORIGINAL_VARS
218                         cfg->vars [new_var->inst_c0]->reg = idx;
219 #endif
220
221                         stack [idx] = new_var;
222                 }
223         }
224
225         for (i = 0; i < bb->out_count; i++) {
226                 MonoBasicBlock *n = bb->out_bb [i];
227
228                 for (j = 0; j < n->in_count; j++)
229                         if (n->in_bb [j] == bb)
230                                 break;
231                 
232                 for (inst = n->code; inst; inst = inst->next) {
233                         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && inst->inst_i1->opcode == OP_PHI) {
234                                 idx = inst->inst_i1->inst_c0;
235                                 if (stack [idx])
236                                         new_var = stack [idx];
237                                 else
238                                         new_var = cfg->varinfo [idx];
239 #ifdef DEBUG_SSA
240                                 printf ("FOUND PHI %d (%d, %d)\n", idx, j, new_var->inst_c0);
241 #endif
242                                 inst->inst_i1->inst_phi_args [j + 1] = new_var->inst_c0;
243                                 
244                         }
245                 }
246         }
247
248         for (tmp = bb->dominated; tmp; tmp = tmp->next) {
249                 memcpy (new_stack, stack, sizeof (MonoInst *) * max_vars); 
250                 mono_ssa_rename_vars (cfg, max_vars, (MonoBasicBlock *)tmp->data, new_stack);
251         }
252 }
253
254 void
255 mono_ssa_compute (MonoCompile *cfg)
256 {
257         int i, idx;
258         MonoBitSet *set;
259         MonoMethodVar *vinfo = g_new0 (MonoMethodVar, cfg->num_varinfo);
260         MonoInst *inst, *store, **stack;
261
262         g_assert (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA));
263
264         /* we dont support methods containing exception clauses */
265         g_assert (((MonoMethodNormal *)cfg->method)->header->num_clauses == 0);
266         g_assert (!cfg->disable_ssa);
267
268         //printf ("COMPUTS SSA %s %d\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE), cfg->num_varinfo);
269
270 #ifdef CREATE_PRUNED_SSA
271         /* we need liveness for pruned SSA */
272         if (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS))
273                 mono_analyze_liveness (cfg);
274 #endif
275
276         mono_compile_dominator_info (cfg, MONO_COMP_DOM | MONO_COMP_IDOM | MONO_COMP_DFRONTIER);
277
278         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; ++i) {
279                 vinfo [i].def_in = mono_bitset_new (cfg->num_bblocks, 0);
280                 vinfo [i].idx = i;
281                 /* implizit reference at start */
282                 mono_bitset_set (vinfo [i].def_in, 0);
283         }
284         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
285                 for (inst = cfg->bblocks [i]->code; inst; inst = inst->next) {
286                         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE) {
287                                 idx = inst->inst_i0->inst_c0;
288                                 g_assert (idx < cfg->num_varinfo);
289                                 mono_bitset_set (vinfo [idx].def_in, i);
290                         } 
291                 }
292         }
293
294         /* insert phi functions */
295         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; ++i) {
296                 set = mono_compile_iterated_dfrontier (cfg, vinfo [i].def_in);
297                 vinfo [i].dfrontier = set;
298                 mono_bitset_foreach_bit (set, idx, cfg->num_bblocks) {
299                         MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [idx];
300
301                         /* fixme: create pruned SSA? we would need liveness information for that */
302
303                         if (bb == cfg->bb_exit)
304                                 continue;
305
306                         if ((cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS) && !mono_bitset_test_fast (bb->live_in_set, i)) {
307                                 //printf ("%d is not live in BB%d %s\n", i, bb->block_num, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
308                                 continue;
309                         }
310
311                         NEW_PHI (cfg, inst, i);
312
313                         inst->inst_phi_args =  mono_mempool_alloc0 (cfg->mempool, sizeof (int) * (cfg->bblocks [idx]->in_count + 1));
314                         inst->inst_phi_args [0] = cfg->bblocks [idx]->in_count;
315
316                         store = mono_mempool_alloc0 ((cfg)->mempool, sizeof (MonoInst));
317                         if (!cfg->varinfo [i]->inst_vtype->type)
318                                 g_assert_not_reached ();
319                         store->opcode = mono_type_to_stind (cfg->varinfo [i]->inst_vtype);
320                         store->ssa_op = MONO_SSA_STORE;
321                         store->inst_i0 = cfg->varinfo [i];
322                         store->inst_i1 = inst;
323                         store->klass = store->inst_i0->klass;
324              
325                         store->next = bb->code;
326                         bb->code = store;
327
328 #ifdef DEBUG_SSA
329                         printf ("ADD PHI BB%d %s\n", cfg->bblocks [idx]->block_num, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
330 #endif
331                 }
332         }
333
334         /* free the stuff */
335         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; ++i)
336                 mono_bitset_free (vinfo [i].def_in);
337         g_free (vinfo);
338
339
340         stack = alloca (sizeof (MonoInst *) * cfg->num_varinfo);
341                 
342         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++)
343                 stack [i] = NULL;
344
345         mono_ssa_rename_vars (cfg, cfg->num_varinfo, cfg->bb_entry, stack);
346
347         cfg->comp_done |= MONO_COMP_SSA;
348 }
349
350 #ifndef USE_ORIGINAL_VARS
351 static GPtrArray *
352 mono_ssa_get_allocatable_vars (MonoCompile *cfg)
353 {
354         GHashTable *type_hash;
355         GPtrArray *varlist_array = g_ptr_array_new ();
356         int tidx, i;
357
358         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS);
359
360         type_hash = g_hash_table_new (NULL, NULL);
361
362         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
363                 MonoInst *ins = cfg->varinfo [i];
364                 MonoMethodVar *vmv = MONO_VARINFO (cfg, i);
365
366                 /* unused vars */
367                 if (vmv->range.first_use.abs_pos > vmv->range.last_use.abs_pos)
368                         continue;
369
370                 if (ins->flags & (MONO_INST_VOLATILE|MONO_INST_INDIRECT) || 
371                     (ins->opcode != OP_LOCAL && ins->opcode != OP_ARG) || vmv->reg != -1)
372                         continue;
373
374                 g_assert (ins->inst_vtype);
375                 g_assert (vmv->reg == -1);
376                 g_assert (i == vmv->idx);
377
378                 if (!(tidx = (int)g_hash_table_lookup (type_hash, ins->inst_vtype))) {
379                         GList *vars = g_list_append (NULL, vmv);
380                         g_ptr_array_add (varlist_array, vars);
381                         g_hash_table_insert (type_hash, ins->inst_vtype, (gpointer)varlist_array->len);
382                 } else {
383                         tidx--;
384                         g_ptr_array_index (varlist_array, tidx) =
385                                 mono_varlist_insert_sorted (cfg, g_ptr_array_index (varlist_array, tidx), vmv, FALSE);
386                 }
387         }
388
389         g_hash_table_destroy (type_hash);
390
391         return varlist_array;
392 }
393 #endif
394
395 static void
396 mono_ssa_replace_copies (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, char *is_live)
397 {
398         int arity;
399
400         if (!inst)
401                 return;
402
403         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
404
405         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD || inst->ssa_op == MONO_SSA_MAYBE_LOAD || inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE) && 
406             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
407                 MonoInst *new_var;
408                 int idx = inst->inst_i0->inst_c0;
409                 MonoMethodVar *mv = cfg->vars [idx];
410
411                 if (mv->reg != -1 && mv->reg != mv->idx) {
412                        
413                         is_live [mv->reg] = 1;
414
415                         new_var = cfg->varinfo [mv->reg];
416
417 #if 0
418                         printf ("REPLACE COPY BB%d %d %d\n", bb->block_num, idx, new_var->inst_c0);
419                         g_assert (cfg->varinfo [mv->reg]->inst_vtype == cfg->varinfo [idx]->inst_vtype);
420 #endif
421                         inst->inst_i0 = new_var;
422                 } else {
423                         is_live [mv->idx] = 1;
424                 }
425         }
426
427
428         if (arity) {
429                 mono_ssa_replace_copies (cfg, bb, inst->inst_left, is_live);
430                 if (arity > 1)
431                         mono_ssa_replace_copies (cfg, bb, inst->inst_right, is_live);
432         }
433
434         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && inst->inst_i1->ssa_op == MONO_SSA_LOAD &&
435             inst->inst_i0->inst_c0 == inst->inst_i1->inst_i0->inst_c0) {
436                 inst->ssa_op = MONO_SSA_NOP;
437                 inst->opcode = CEE_NOP;
438         }
439
440 }
441
442 void
443 mono_ssa_remove (MonoCompile *cfg)
444 {
445         MonoInst *inst, *phi;
446         char *is_live;
447         int i, j;
448 #ifndef USE_ORIGINAL_VARS
449         GPtrArray *varlist_array;
450         GList *active;
451 #endif
452         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA);
453
454         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
455                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
456                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
457                         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && inst->inst_i1->opcode == OP_PHI) {
458                                 
459                                 phi = inst->inst_i1;
460                                 g_assert (phi->inst_phi_args [0] == bb->in_count);
461
462                                 for (j = 0; j < bb->in_count; j++) {
463                                         MonoBasicBlock *pred = bb->in_bb [j];
464                                         int idx = phi->inst_phi_args [j + 1];
465                                         MonoMethodVar *mv = cfg->vars [idx];
466
467                                         if (mv->reg != -1 && mv->reg != mv->idx) {
468                                                 //printf ("PHICOPY %d %d -> %d\n", idx, mv->reg, inst->inst_i0->inst_c0);
469                                                 idx = mv->reg;
470                                         }
471
472                                         
473                                         if (idx != inst->inst_i0->inst_c0) {
474 #ifdef DEBUG_SSA
475                                                 printf ("MOVE %d to %d in BB%d\n", idx, inst->inst_i0->inst_c0, pred->block_num);
476 #endif
477                                                 mono_add_varcopy_to_end (cfg, pred, idx, inst->inst_i0->inst_c0);
478                                         }
479                                 }
480
481                                 /* remove the phi functions */
482                                 inst->opcode = CEE_NOP;
483                                 inst->ssa_op = MONO_SSA_NOP;
484                         } 
485                 }
486         }
487         
488 #ifndef USE_ORIGINAL_VARS
489         /* we compute liveness again */
490         cfg->comp_done &= ~MONO_COMP_LIVENESS;
491         mono_analyze_liveness (cfg);
492
493         varlist_array = mono_ssa_get_allocatable_vars (cfg);
494
495         for (i = 0; i < varlist_array->len; i++) {
496                 GList *l, *regs, *vars = g_ptr_array_index (varlist_array, i);
497                 MonoMethodVar *vmv, *amv;
498                 
499                 if (g_list_length (vars) <= 1) {
500                         continue;
501                 }
502
503                 active = NULL;
504                 regs = NULL;
505
506                 for (l = vars; l; l = l->next) {
507                         vmv = l->data;
508
509                         /* expire old intervals in active */
510                         while (active) {
511                                 amv = (MonoMethodVar *)active->data;
512
513                                 if (amv->range.last_use.abs_pos >= vmv->range.first_use.abs_pos)
514                                         break;
515
516                                 active = g_list_remove_link (active, active);
517                                 regs = g_list_prepend (regs, (gpointer)amv->reg);
518                         }
519
520                         if (!regs)
521                                 regs = g_list_prepend (regs, (gpointer)vmv->idx);
522
523                         vmv->reg = (int)regs->data;
524                         regs = g_list_remove_link (regs, regs);
525                         active = mono_varlist_insert_sorted (cfg, active, vmv, TRUE);           
526                 }
527
528                 g_list_free (active);
529                 g_list_free (regs);
530                 g_list_free (vars);
531         }
532
533         g_ptr_array_free (varlist_array, TRUE);
534
535 #endif
536
537         is_live = alloca (cfg->num_varinfo);
538         memset (is_live, 0, cfg->num_varinfo);
539
540         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
541                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
542
543                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next)
544                         mono_ssa_replace_copies (cfg, bb, inst, is_live);
545         }
546
547         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; ++i) {
548                 cfg->vars [i]->reg = -1;
549                 if (!is_live [i]) {
550                         cfg->varinfo [i]->flags |= MONO_INST_IS_DEAD;
551                 }
552         }
553
554         if (cfg->comp_done & MONO_COMP_REACHABILITY)
555                 unlink_unused_bblocks (cfg);
556
557         cfg->comp_done &= ~MONO_COMP_SSA;
558 }
559
560
561 #define IS_CALL(op) (op == CEE_CALLI || op == CEE_CALL || op == CEE_CALLVIRT || (op >= OP_VOIDCALL && op <= OP_CALL_MEMBASE))
562
563 typedef struct {
564         MonoBasicBlock *bb;
565         MonoInst *inst;
566 } MonoVarUsageInfo;
567
568 static void
569 analyze_dev_use (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *root, MonoInst *inst)
570 {
571         MonoMethodVar *info;
572         int i, idx, arity;
573
574         if (!inst)
575                 return;
576
577         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
578
579         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE) && 
580             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL /*|| inst->inst_i0->opcode == OP_ARG */)) {
581                 idx = inst->inst_i0->inst_c0;
582                 info = cfg->vars [idx];
583                 //printf ("%d defined in BB%d %p\n", idx, bb->block_num, root);
584                 if (info->def) {
585                         g_warning ("more than one definition of variable %d in %s", idx,
586                                    mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
587                         g_assert_not_reached ();
588                 }
589                 if (!IS_CALL (inst->inst_i1->opcode) /* && inst->inst_i1->opcode == OP_ICONST */) {
590                         g_assert (inst == root);
591                         info->def = root;
592                         info->def_bb = bb;
593                 }
594
595                 if (inst->inst_i1->opcode == OP_PHI) {
596                         for (i = inst->inst_i1->inst_phi_args [0]; i > 0; i--) {
597                                 MonoVarUsageInfo *ui = mono_mempool_alloc (cfg->mempool, sizeof (MonoVarUsageInfo));
598                                 idx = inst->inst_i1->inst_phi_args [i]; 
599                                 info = cfg->vars [idx];
600                                 //printf ("FOUND %d\n", idx);
601                                 ui->bb = bb;
602                                 ui->inst = root;
603                                 info->uses = g_list_prepend (info->uses, ui);
604                         }
605                 }
606         }
607
608         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD || inst->ssa_op == MONO_SSA_MAYBE_LOAD) && 
609             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
610                 MonoVarUsageInfo *ui = mono_mempool_alloc (cfg->mempool, sizeof (MonoVarUsageInfo));
611                 idx = inst->inst_i0->inst_c0;   
612                 info = cfg->vars [idx];
613                 //printf ("FOUND %d\n", idx);
614                 ui->bb = bb;
615                 ui->inst = root;
616                 info->uses = g_list_prepend (info->uses, ui);
617         } else {
618                 if (arity) {
619                         //if (inst->ssa_op != MONO_SSA_STORE)
620                         analyze_dev_use (cfg, bb, root, inst->inst_left);
621                         if (arity > 1)
622                                 analyze_dev_use (cfg, bb, root, inst->inst_right);
623                 }
624         }
625 }
626
627
628 /* avoid unnecessary copies of variables:
629  * Y <= X; Z = Y; is translated to Z = X;
630  */
631 static void
632 mono_ssa_avoid_copies (MonoCompile *cfg)
633 {
634         MonoInst *inst, *next;
635         MonoBasicBlock *bb;
636         MonoMethodVar *i1, *i2;
637
638         g_assert ((cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA_DEF_USE));
639
640         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
641                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
642                         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL &&
643                             !IS_CALL (inst->inst_i1->opcode) && inst->inst_i1->opcode != OP_PHI && !inst->flags) {
644                                 i1 = cfg->vars [inst->inst_i0->inst_c0];
645
646 /* fixme: compiling mcs does not work when I enable this */
647 #if 0
648                                 if (g_list_length (i1->uses) == 1 && !extends_live (inst->inst_i1)) {
649                                         MonoVarUsageInfo *vi = (MonoVarUsageInfo *)i1->uses->data;
650                                         u = vi->inst;
651
652                                         //printf ("VAR %d %s\n", i1->idx, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
653                                         //mono_print_tree (inst); printf ("\n");
654                                         //mono_print_tree (u); printf ("\n");
655
656                                         if (replace_usage_new (cfg, u, inst->inst_i0->inst_c0,  inst->inst_i1)) {
657                                                                                                                 
658                                                 //mono_print_tree (u); printf ("\n");
659                                                         
660                                                 inst->opcode = CEE_NOP;
661                                                 inst->ssa_op = MONO_SSA_NOP;
662                                         }
663                                 }
664 #endif                  
665                                 if ((next = inst->next) && next->ssa_op == MONO_SSA_STORE && next->inst_i0->opcode == OP_LOCAL &&
666                                     next->inst_i1->ssa_op == MONO_SSA_LOAD &&  next->inst_i1->inst_i0->opcode == OP_LOCAL &&
667                                     next->inst_i1->inst_i0->inst_c0 == inst->inst_i0->inst_c0 && g_list_length (i1->uses) == 1 &&
668                                     inst->opcode == next->opcode && inst->inst_i0->type == next->inst_i0->type) {
669                                         i2 = cfg->vars [next->inst_i0->inst_c0];
670                                         //printf ("ELIM. COPY in BB%d %s\n", bb->block_num, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
671                                         inst->inst_i0 = next->inst_i0;
672                                         i2->def = inst;
673                                         i1->def = NULL;
674                                         g_list_free (i1->uses);
675                                         i1->uses = NULL;
676                                         next->opcode = CEE_NOP;
677                                         next->ssa_op = MONO_SSA_NOP;
678                                 }
679                         }
680                 }
681         }
682 }
683
684 static void
685 mono_ssa_create_def_use (MonoCompile *cfg) 
686 {
687         MonoBasicBlock *bb;
688
689         g_assert (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA_DEF_USE));
690
691         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
692                 MonoInst *inst;
693                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
694                         analyze_dev_use (cfg, bb, inst, inst);
695                 }
696         }
697
698         cfg->comp_done |= MONO_COMP_SSA_DEF_USE;
699 }
700
701 static int
702 simulate_compare (int opcode, int a, int b)
703 {
704         switch (opcode) {
705         case CEE_BEQ:
706                 return a == b;
707         case CEE_BGE:
708                 return a >= b;
709         case CEE_BGT:
710                 return a > b;
711         case CEE_BLE:
712                 return a <= b;
713         case CEE_BLT:
714                 return a < b;
715         case CEE_BNE_UN:
716                 return a != b;
717         case CEE_BGE_UN:
718                 return (unsigned)a >= (unsigned)b;
719         case CEE_BGT_UN:
720                 return (unsigned)a > (unsigned)b;
721         case CEE_BLE_UN:
722                 return (unsigned)a <= (unsigned)b;
723         case CEE_BLT_UN:
724                 return (unsigned)a < (unsigned)b;
725         default:
726                 g_assert_not_reached ();
727         }
728
729         return 0;
730 }
731
732 static int
733 simulate_long_compare (int opcode, gint64 a, gint64 b)
734 {
735         switch (opcode) {
736         case CEE_BEQ:
737                 return a == b;
738         case CEE_BGE:
739                 return a >= b;
740         case CEE_BGT:
741                 return a > b;
742         case CEE_BLE:
743                 return a <= b;
744         case CEE_BLT:
745                 return a < b;
746         case CEE_BNE_UN:
747                 return a != b;
748         case CEE_BGE_UN:
749                 return (unsigned)a >= (unsigned)b;
750         case CEE_BGT_UN:
751                 return (unsigned)a > (unsigned)b;
752         case CEE_BLE_UN:
753                 return (unsigned)a <= (unsigned)b;
754         case CEE_BLT_UN:
755                 return (unsigned)a < (unsigned)b;
756         default:
757                 g_assert_not_reached ();
758         }
759
760         return 0;
761 }
762
763 #define EVAL_CXX(name,op,cast)  \
764         case name:      \
765                 if (inst->inst_i0->opcode == OP_COMPARE) { \
766                         r1 = evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_i0->inst_i0, &a, carray); \
767                         r2 = evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_i0->inst_i1, &b, carray); \
768                         if (r1 == 1 && r2 == 1) { \
769                                 *res = ((cast)a op (cast)b); \
770                                 return 1; \
771                         } else { \
772                                 return MAX (r1, r2); \
773                         } \
774                 } \
775                 break;
776
777 #define EVAL_BINOP(name,op)     \
778         case name:      \
779                 r1 = evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_i0, &a, carray); \
780                 r2 = evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_i1, &b, carray); \
781                 if (r1 == 1 && r2 == 1) { \
782                         *res = (a op b); \
783                         return 1; \
784                 } else { \
785                         return MAX (r1, r2); \
786                 } \
787                 break;
788
789
790 /* fixme: this only works for interger constants, but not for other types (long, float) */
791 static int
792 evaluate_const_tree (MonoCompile *cfg, MonoInst *inst, int *res, MonoInst **carray)
793 {
794         MonoInst *c0;
795         int a, b, r1, r2;
796
797         if (!inst)
798                 return 0;
799
800         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD && 
801             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG) &&
802             (c0 = carray [inst->inst_i0->inst_c0])) {
803                 *res = c0->inst_c0;
804                 return 1;
805         }
806
807         switch (inst->opcode) {
808         case OP_ICONST:
809                 *res = inst->inst_c0;
810                 return 1;
811
812         EVAL_CXX (OP_CEQ,==,gint32)
813         EVAL_CXX (OP_CGT,>,gint32)
814         EVAL_CXX (OP_CGT_UN,>,guint32)
815         EVAL_CXX (OP_CLT,<,gint32)
816         EVAL_CXX (OP_CLT_UN,<,guint32)
817
818         EVAL_BINOP (CEE_ADD,+)
819         EVAL_BINOP (CEE_SUB,-)
820         EVAL_BINOP (CEE_MUL,*)
821         EVAL_BINOP (CEE_AND,&)
822         EVAL_BINOP (CEE_OR,|)
823         EVAL_BINOP (CEE_XOR,^)
824         EVAL_BINOP (CEE_SHL,<<)
825         EVAL_BINOP (CEE_SHR,>>)
826
827         default:
828                 return 2;
829         }
830
831         return 2;
832 }
833
834 static void
835 fold_tree (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, MonoInst **carray)
836 {
837         MonoInst *c0;
838         int arity, a, b;
839
840         if (!inst)
841                 return;
842
843         arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
844
845         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && 
846             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG) &&
847             inst->inst_i1->opcode == OP_PHI && (c0 = carray [inst->inst_i0->inst_c0])) {
848                 //{static int cn = 0; printf ("PHICONST %d %d %s\n", cn++, c0->inst_c0, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));}
849                 *inst->inst_i1 = *c0;           
850         } else if (inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD && 
851             (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG) &&
852             (c0 = carray [inst->inst_i0->inst_c0])) {
853                 //{static int cn = 0; printf ("YCCOPY %d %d %s\n", cn++, c0->inst_c0, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));}
854                 *inst = *c0;
855         } else {
856
857                 if (arity) {
858                         fold_tree (cfg, bb, inst->inst_left, carray);
859                         if (arity > 1)
860                                 fold_tree (cfg, bb, inst->inst_right, carray);
861                         mono_constant_fold_inst (inst, NULL); 
862                 }
863         }
864
865         if ((inst->opcode >= CEE_BEQ && inst->opcode <= CEE_BLT_UN) &&
866             inst->inst_i0->opcode == OP_COMPARE) {
867                 MonoInst *v0 = inst->inst_i0->inst_i0;
868                 MonoInst *v1 = inst->inst_i0->inst_i1;
869                 MonoBasicBlock *target = NULL;
870
871                 /* hack for longs to optimize the simply cases */
872                 if (v0->opcode == OP_I8CONST && v1->opcode == OP_I8CONST) {
873                         if (simulate_long_compare (inst->opcode, v0->inst_l, v1->inst_l)) {
874                                 //unlink_target (bb, inst->inst_false_bb);
875                                 target = inst->inst_true_bb;
876                         } else {
877                                 //unlink_target (bb, inst->inst_true_bb);
878                                 target = inst->inst_false_bb;
879                         }                       
880                 } else if (evaluate_const_tree (cfg, v0, &a, carray) == 1 &&
881                            evaluate_const_tree (cfg, v1, &b, carray) == 1) {                            
882                         if (simulate_compare (inst->opcode, a, b)) {
883                                 //unlink_target (bb, inst->inst_false_bb);
884                                 target = inst->inst_true_bb;
885                         } else {
886                                 //unlink_target (bb, inst->inst_true_bb);
887                                 target = inst->inst_false_bb;
888                         }
889                 }
890
891                 if (target) {
892                         bb->out_bb [0] = target;
893                         bb->out_count = 1;
894                         inst->opcode = CEE_BR;
895                         inst->inst_target_bb = target;
896                 }
897         } else if (inst->opcode == CEE_SWITCH && evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_left, &a, carray) == 1) {
898                 bb->out_bb [0] = inst->inst_many_bb [a];
899                 bb->out_count = 1;
900                 inst->inst_target_bb = bb->out_bb [0];
901                 inst->opcode = CEE_BR;
902         }
903
904 }
905
906 static void
907 change_varstate (MonoCompile *cfg, GList **cvars, MonoMethodVar *info, int state, MonoInst *c0, MonoInst **carray)
908 {
909         if (info->cpstate >= state)
910                 return;
911
912         info->cpstate = state;
913
914         //printf ("SETSTATE %d to %d\n", info->idx, info->cpstate);
915
916         if (state == 1)
917                 carray [info->idx] = c0;
918         else
919                 carray [info->idx] = NULL;
920
921         if (!g_list_find (*cvars, info)) {
922                 *cvars = g_list_prepend (*cvars, info);
923         }
924 }
925
926 static void
927 visit_inst (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, GList **cvars, GList **bblist, MonoInst **carray)
928 {
929         g_assert (inst);
930
931         if (inst->opcode == CEE_SWITCH) {
932                 int r1, i, a;
933
934                 r1 = evaluate_const_tree (cfg, inst->inst_left, &a, carray);
935                 if (r1 == 1) {
936                         MonoBasicBlock *tb = inst->inst_many_bb [a];
937                         if (!(tb->flags &  BB_REACHABLE)) {
938                                 tb->flags |= BB_REACHABLE;
939                                 *bblist = g_list_prepend (*bblist, tb);
940                         }
941                 } else if (r1 == 2) {
942                         for (i = (int)inst->klass; i >= 0; i--) {
943                                 MonoBasicBlock *tb = inst->inst_many_bb [i];
944                                 if (!(tb->flags &  BB_REACHABLE)) {
945                                         tb->flags |= BB_REACHABLE;
946                                         *bblist = g_list_prepend (*bblist, tb);
947                                 }
948                         }
949                 }
950         } else if ((inst->opcode >= CEE_BEQ && inst->opcode <= CEE_BLT_UN) &&
951             inst->inst_i0->opcode == OP_COMPARE) {
952                 int a, b, r1, r2;
953                 MonoInst *v0 = inst->inst_i0->inst_i0;
954                 MonoInst *v1 = inst->inst_i0->inst_i1;
955
956                 r1 = evaluate_const_tree (cfg, v0, &a, carray);
957                 r2 = evaluate_const_tree (cfg, v1, &b, carray);
958
959                 if (r1 == 1 && r2 == 1) {
960                         MonoBasicBlock *target;
961                                 
962                         if (simulate_compare (inst->opcode, a, b)) {
963                                 target = inst->inst_true_bb;
964                         } else {
965                                 target = inst->inst_false_bb;
966                         }
967                         if (!(target->flags &  BB_REACHABLE)) {
968                                 target->flags |= BB_REACHABLE;
969                                 *bblist = g_list_prepend (*bblist, target);
970                         }
971                 } else if (r1 == 2 || r2 == 2) {
972                         if (!(inst->inst_true_bb->flags &  BB_REACHABLE)) {
973                                 inst->inst_true_bb->flags |= BB_REACHABLE;
974                                 *bblist = g_list_prepend (*bblist, inst->inst_true_bb);
975                         }
976                         if (!(inst->inst_false_bb->flags &  BB_REACHABLE)) {
977                                 inst->inst_false_bb->flags |= BB_REACHABLE;
978                                 *bblist = g_list_prepend (*bblist, inst->inst_false_bb);
979                         }
980                 }       
981         } else if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE && 
982                    (inst->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || inst->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
983                 MonoMethodVar *info = cfg->vars [inst->inst_i0->inst_c0];
984                 MonoInst *i1 = inst->inst_i1;
985                 int res;
986                 
987                 if (info->cpstate < 2) {
988                         if (i1->opcode == OP_ICONST) { 
989                                 change_varstate (cfg, cvars, info, 1, i1, carray);
990                         } else if (i1->opcode == OP_PHI) {
991                                 MonoInst *c0 = NULL;
992                                 int j;
993
994                                 for (j = 1; j <= i1->inst_phi_args [0]; j++) {
995                                         MonoMethodVar *mv = cfg->vars [i1->inst_phi_args [j]];
996                                         MonoInst *src = mv->def;
997
998                                         if (mv->def_bb && !(mv->def_bb->flags & BB_REACHABLE)) {
999                                                 continue;
1000                                         }
1001
1002                                         if (!mv->def || !src || src->ssa_op != MONO_SSA_STORE ||
1003                                             !(src->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || src->inst_i0->opcode == OP_ARG) ||
1004                                             mv->cpstate == 2) {
1005                                                 change_varstate (cfg, cvars, info, 2, NULL, carray);
1006                                                 break;
1007                                         }
1008                                         
1009                                         if (mv->cpstate == 0)
1010                                                 continue;
1011
1012                                         //g_assert (src->inst_i1->opcode == OP_ICONST);
1013                                         g_assert (carray [mv->idx]);
1014
1015                                         if (!c0) {
1016                                                 c0 = carray [mv->idx];
1017                                         }
1018                                         
1019                                         if (carray [mv->idx]->inst_c0 != c0->inst_c0) {
1020                                                 change_varstate (cfg, cvars, info, 2, NULL, carray);
1021                                                 break;
1022                                         }
1023                                 }
1024                                 
1025                                 if (c0 && info->cpstate < 1) {
1026                                         change_varstate (cfg, cvars, info, 1, c0, carray);
1027                                 }
1028                         } else {
1029                                 int state = evaluate_const_tree (cfg, i1, &res, carray);
1030                                 if (state == 1) {
1031                                         NEW_ICONST (cfg, i1, res);
1032                                         change_varstate (cfg, cvars, info, 1, i1, carray);
1033                                 } else {
1034                                         change_varstate (cfg, cvars, info, 2, NULL, carray);
1035                                 }
1036                         }
1037                 }
1038         }
1039 }
1040
1041 void
1042 mono_ssa_cprop (MonoCompile *cfg) 
1043 {
1044         MonoInst *carray [cfg->num_varinfo];
1045         MonoBasicBlock *bb;
1046         GList *bblock_list, *cvars;
1047         GList *tmp;
1048         int i;
1049         //printf ("SIMPLE OPTS BB%d %s\n", bb->block_num, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
1050
1051         if (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA_DEF_USE))
1052                 mono_ssa_create_def_use (cfg);
1053
1054         bblock_list = g_list_prepend (NULL, cfg->bb_entry);
1055         cfg->bb_entry->flags |= BB_REACHABLE;
1056
1057         memset (carray, 0, sizeof (MonoInst *) * cfg->num_varinfo);
1058
1059         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1060                 MonoMethodVar *info = cfg->vars [i];
1061                 if (!info->def)
1062                         info->cpstate = 2;
1063         }
1064
1065         cvars = NULL;
1066
1067         while (bblock_list) {
1068                 MonoInst *inst;
1069
1070                 bb = (MonoBasicBlock *)bblock_list->data;
1071
1072                 bblock_list = g_list_remove_link (bblock_list, bblock_list);
1073
1074                 g_assert (bb->flags &  BB_REACHABLE);
1075
1076                 if (bb->out_count == 1) {
1077                         if (!(bb->out_bb [0]->flags &  BB_REACHABLE)) {
1078                                 bb->out_bb [0]->flags |= BB_REACHABLE;
1079                                 bblock_list = g_list_prepend (bblock_list, bb->out_bb [0]);
1080                         }
1081                 }
1082
1083                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
1084                         visit_inst (cfg, bb, inst, &cvars, &bblock_list, carray);
1085                 }
1086
1087                 while (cvars) {
1088                         MonoMethodVar *info = (MonoMethodVar *)cvars->data;                     
1089                         cvars = g_list_remove_link (cvars, cvars);
1090
1091                         for (tmp = info->uses; tmp; tmp = tmp->next) {
1092                                 MonoVarUsageInfo *ui = (MonoVarUsageInfo *)tmp->data;
1093                                 if (!(ui->bb->flags & BB_REACHABLE))
1094                                         continue;
1095                                 visit_inst (cfg, ui->bb, ui->inst, &cvars, &bblock_list, carray);
1096                         }
1097                 }
1098         }
1099
1100         for (bb = cfg->bb_entry->next_bb; bb; bb = bb->next_bb) {
1101                 MonoInst *inst;
1102                 for (inst = bb->code; inst; inst = inst->next) {
1103                         fold_tree (cfg, bb, inst, carray);
1104                 }
1105         }
1106
1107         cfg->comp_done |= MONO_COMP_REACHABILITY;
1108 }
1109
1110 static void
1111 add_to_dce_worklist (MonoCompile *cfg, MonoMethodVar *var, MonoMethodVar *use, GList **wl)
1112 {
1113         GList *tmp;
1114
1115         *wl = g_list_prepend (*wl, use);
1116
1117         for (tmp = use->uses; tmp; tmp = tmp->next) {
1118                 MonoVarUsageInfo *ui = (MonoVarUsageInfo *)tmp->data;
1119                 if (ui->inst == var->def) {
1120                         use->uses = g_list_remove_link (use->uses, tmp);
1121                         break;
1122                 }
1123         }       
1124 }
1125
1126 void
1127 mono_ssa_deadce (MonoCompile *cfg) 
1128 {
1129         int i;
1130         GList *work_list;
1131
1132         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA);
1133
1134         //printf ("DEADCE %s\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
1135
1136         /* fixme: we should update usage infos during cprop, instead of computing it again */
1137         cfg->comp_done &=  ~MONO_COMP_SSA_DEF_USE;
1138         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1139                 MonoMethodVar *info = cfg->vars [i];
1140                 info->def = NULL;
1141                 info->uses = NULL;
1142         }
1143
1144         if (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA_DEF_USE))
1145                 mono_ssa_create_def_use (cfg);
1146
1147         mono_ssa_avoid_copies (cfg);
1148
1149         work_list = NULL;
1150         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1151                 MonoMethodVar *info = cfg->vars [i];
1152                 work_list = g_list_prepend (work_list, info);
1153         }
1154
1155         while (work_list) {
1156                 MonoMethodVar *info = (MonoMethodVar *)work_list->data;
1157                 work_list = g_list_remove_link (work_list, work_list);
1158
1159                 if (!info->uses && info->def) {
1160                         MonoInst *i1;
1161                         //printf ("ELIMINATE %s: ", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE)); mono_print_tree (info->def); printf ("\n");
1162
1163                         i1 = info->def->inst_i1;
1164                         if (i1->opcode == OP_PHI) {
1165                                 int j;
1166                                 for (j = i1->inst_phi_args [0]; j > 0; j--) {
1167                                         MonoMethodVar *u = cfg->vars [i1->inst_phi_args [j]];
1168                                         add_to_dce_worklist (cfg, info, u, &work_list);
1169                                 }
1170                         } else if (i1->ssa_op == MONO_SSA_LOAD &&
1171                                    (i1->inst_i0->opcode == OP_LOCAL || i1->inst_i0->opcode == OP_ARG)) {
1172                                         MonoMethodVar *u = cfg->vars [i1->inst_i0->inst_c0];
1173                                         add_to_dce_worklist (cfg, info, u, &work_list);
1174                         }
1175
1176                         info->def->opcode = CEE_NOP;
1177                         info->def->ssa_op = MONO_SSA_NOP;
1178                 }
1179
1180         }
1181 }
1182
1183 #if 0
1184 void
1185 mono_ssa_strength_reduction (MonoCompile *cfg)
1186 {
1187         MonoBasicBlock *bb;
1188         int i;
1189
1190         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA);
1191         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_LOOPS);
1192         g_assert (cfg->comp_done & MONO_COMP_SSA_DEF_USE);
1193
1194         for (bb = cfg->bb_entry->next_bb; bb; bb = bb->next_bb) {
1195                 GList *lp = bb->loop_blocks;
1196
1197                 if (lp) {
1198                         MonoBasicBlock *h = (MonoBasicBlock *)lp->data;
1199
1200                         /* we only consider loops with 2 in bblocks */
1201                         if (!h->in_count == 2)
1202                                 continue;
1203
1204                         for (i = 0; i < cfg->num_varinfo; i++) {
1205                                 MonoMethodVar *info = cfg->vars [i];
1206                         
1207                                 if (info->def && info->def->ssa_op == MONO_SSA_STORE &&
1208                                     info->def->inst_i0->opcode == OP_LOCAL && g_list_find (lp, info->def_bb)) {
1209                                         MonoInst *v = info->def->inst_i1;
1210
1211
1212                                         printf ("FOUND %d in %s\n", info->idx, mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
1213                                 }
1214                         }
1215                 }
1216         }
1217 }
1218 #endif