Mate/X86CodeGen.hs

   1 {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-}
   2 module Mate.X86CodeGen where
   3
   4 import Data.Binary
   5 import Data.Int
   6 import Data.List
   7 import Data.Maybe
   8 import qualified Data.Map as M
   9 import qualified Data.ByteString.Lazy as B
  10
  11 import Foreign
  12 import Foreign.Ptr
  13 import Foreign.C.Types
  14
  15 import Text.Printf
  16
  17 import qualified JVM.Assembler as J
  18 import JVM.Assembler hiding (Instruction)
  19
  20 import Harpy
  21 import Harpy.X86Disassembler
  22
  23 import Mate.BasicBlocks
  24
  25 test_01, test_02, test_03 :: IO ()
  26 test_01 = testCase "./tests/Fib.class" "fib"
  27 test_02 = testCase "./tests/While.class" "f"
  28 test_03 = testCase "./tests/While.class" "g"
  29
  30 testCase :: String -> B.ByteString -> IO ()
  31 testCase cf method = do
  32       hmap <- parseMethod cf method
  33       printMapBB hmap
  34       case hmap of
  35         Nothing -> putStrLn "sorry, no code generation"
  36         Just hmap -> do
  37               let ebb = emitFromBB hmap
  38               (_, Right ((entry, bbstarts), disasm)) <- runCodeGen ebb () ()
  39               let int_entry = ((fromIntegral $ ptrToIntPtr entry) :: Int)
  40               printf "disasm:\n"
  41               mapM_ (putStrLn . showAtt) disasm
  42               printf "basicblocks addresses:\n"
  43               let b = map (\(x,y) -> (x,y + int_entry)) $ M.toList bbstarts
  44               mapM_ (\(x,y) -> printf "\tBasicBlock %2d starts at 0x%08x\n" x y) b
  45
  46 type EntryPoint = Ptr Word8
  47 type EntryPointOffset = Int
  48 type PatchInfo = (BlockID, EntryPointOffset)
  49
  50 type BBStarts = M.Map BlockID Int
  51
  52 type CompileInfo = (EntryPoint, BBStarts)
  53
  54 emitFromBB :: MapBB -> CodeGen e s (CompileInfo, [Instruction])
  55 emitFromBB hmap =  do
  56         llmap <- sequence [newNamedLabel ("bb_" ++ show x) | (x,_) <- M.toList hmap]
  57         let lmap = zip (Prelude.fst $ unzip $ M.toList hmap) llmap
  58         ep <- getEntryPoint
  59         push ebp
  60         mov ebp esp
  61         bbstarts <- efBB (0,(hmap M.! 0)) M.empty lmap
  62         mov esp ebp
  63         pop ebp
  64         ret
  65         d <- disassemble
  66         return ((ep, bbstarts), d)
  67   where
  68   getLabel :: BlockID -> [(BlockID, Label)] -> Label
  69   getLabel _ [] = error "label not found!"
  70   getLabel i ((x,l):xs) = if i==x then l else getLabel i xs
  71
  72   efBB :: (BlockID, BasicBlock) -> BBStarts -> [(BlockID, Label)] -> CodeGen e s (BBStarts)
  73   efBB (bid, bb) bbstarts lmap =
  74         if M.member bid bbstarts then
  75           return bbstarts
  76         else do
  77           bb_offset <- getCodeOffset
  78           let bbstarts' = M.insert bid bb_offset bbstarts
  79           defineLabel $ getLabel bid lmap
  80           mapM emit $ code bb
  81           case successor bb of
  82             Return -> return bbstarts'
  83             OneTarget t -> do
  84               efBB (t, hmap M.! t) bbstarts' lmap
  85             TwoTarget t1 t2 -> do
  86               bbstarts'' <- efBB (t1, hmap M.! t1) bbstarts' lmap
  87               efBB (t2, hmap M.! t2) bbstarts'' lmap
  88     -- TODO(bernhard): also use metainformation
  89     -- TODO(bernhard): implement `emit' as function which accepts a list of
  90     --                 instructions, so we can use patterns for optimizations
  91     where
  92     emit :: J.Instruction -> CodeGen e s ()
  93     emit (ICONST_1) = push (1 :: Word32)
  94     emit (ICONST_2) = push (2 :: Word32)
  95     emit (ILOAD_ x) = do
  96         push (Disp (cArgs_ x), ebp)
  97     emit (ISTORE_ x) = do
  98         pop eax
  99         mov (Disp (cArgs_ x), ebp) eax
 100     emit IADD = do pop ebx; pop eax; add eax ebx; push eax
 101     emit ISUB = do pop ebx; pop eax; sub eax ebx; push eax
 102     emit (IINC x imm) = do
 103         add (Disp (cArgs x), ebp) (s8_w32 imm)
 104
 105     emit (IF_ICMP cond _) = do
 106         pop eax -- value2
 107         pop ebx -- value1
 108         cmp eax ebx -- intel syntax is swapped (TODO(bernhard): test that plz)
 109         let sid = case successor bb of TwoTarget _ t -> t
 110         let l = getLabel sid lmap
 111         case cond of
 112           C_EQ -> je  l; C_NE -> jne l
 113           C_LT -> jl  l; C_GT -> jg  l
 114           C_GE -> jge l; C_LE -> jle l
 115
 116     emit (IF cond _) = do
 117         pop eax -- value1
 118         cmp eax (0 :: Word32) -- TODO(bernhard): test that plz
 119         let sid = case successor bb of TwoTarget _ t -> t
 120         let l = getLabel sid lmap
 121         case cond of
 122           C_EQ -> je  l; C_NE -> jne l
 123           C_LT -> jl  l; C_GT -> jg  l
 124           C_GE -> jge l; C_LE -> jle l
 125
 126     emit (GOTO _ ) = do
 127         let sid = case successor bb of OneTarget t -> t
 128         jmp $ getLabel sid lmap
 129
 130     emit IRETURN = do pop eax
 131     emit _ = do cmovbe eax eax -- dummy
 132
 133   cArgs x = (8 + 4 * (fromIntegral x))
 134   cArgs_ x = (8 + 4 * case x of I0 -> 0; I1 -> 1; I2 -> 2; I3 -> 3)
 135
 136   -- sign extension from w8 to w32 (over s8)
 137   --   unfortunately, hs-java is using Word8 everywhere (while
 138   --   it should be Int8 actually)
 139   s8_w32 :: Word8 -> Word32
 140   s8_w32 w8 = fromIntegral s8
 141     where s8 = (fromIntegral w8) :: Int8