[InstCombine] Signed saturation patterns
[llvm-complete.git] / include / llvm / Target / TargetInstrPredicate.td
blob5623461c648dacc91589377a7b385995edd6966f
1 //===- TargetInstrPredicate.td - ---------------------------*- tablegen -*-===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This file defines class MCInstPredicate and its subclasses.
11 // MCInstPredicate definitions are used by target scheduling models to describe
12 // constraints on instructions.
14 // Here is an example of an MCInstPredicate definition in tablegen:
16 // def MCInstPredicateExample : CheckAll<[
17 //    CheckOpcode<[BLR]>,
18 //    CheckIsRegOperand<0>,
19 //    CheckNot<CheckRegOperand<0, LR>>]>;
21 // The syntax for MCInstPredicate is declarative, and predicate definitions can
22 // be composed together in order to generate more complex constraints.
24 // The `CheckAll` from the example defines a composition of three different
25 // predicates.  Definition `MCInstPredicateExample` identifies instructions
26 // whose opcode is BLR, and whose first operand is a register different from
27 // register `LR`.
29 // Every MCInstPredicate class has a well-known semantic in tablegen. For
30 // example, `CheckOpcode` is a special type of predicate used to describe a
31 // constraint on the value of an instruction opcode.
33 // MCInstPredicate definitions are typically used by scheduling models to
34 // construct MCSchedPredicate definitions (see the definition of class
35 // MCSchedPredicate in llvm/Target/TargetSchedule.td).
36 // In particular, an MCSchedPredicate can be used instead of a SchedPredicate
37 // when defining the set of SchedReadVariant and SchedWriteVariant of a
38 // processor scheduling model.
40 // The `MCInstPredicateExample` definition above is equivalent (and therefore
41 // could replace) the following definition from a previous ExynosM3 model (see
42 // AArch64SchedExynosM3.td):
44 // def M3BranchLinkFastPred  : SchedPredicate<[{
45 //    MI->getOpcode() == AArch64::BLR &&
46 //    MI->getOperand(0).isReg() &&
47 //    MI->getOperand(0).getReg() != AArch64::LR}]>;
49 // The main advantage of using MCInstPredicate instead of SchedPredicate is
50 // portability: users don't need to specify predicates in C++. As a consequence
51 // of this, MCInstPredicate definitions are not bound to a particular
52 // representation (i.e. MachineInstr vs MCInst).
54 // Tablegen backends know how to expand MCInstPredicate definitions into actual
55 // C++ code that works on MachineInstr (and/or MCInst).
57 // Instances of class PredicateExpander (see utils/Tablegen/PredicateExpander.h)
58 // know how to expand a predicate. For each MCInstPredicate class, there must be
59 // an "expand" method available in the PredicateExpander interface.
61 // For example, a `CheckOpcode` predicate is expanded using method
62 // `PredicateExpander::expandCheckOpcode()`.
64 // New MCInstPredicate classes must be added to this file. For each new class
65 // XYZ, an "expandXYZ" method must be added to the PredicateExpander.
67 //===----------------------------------------------------------------------===//
69 // Forward declarations.
70 class Instruction;
71 class SchedMachineModel;
73 // A generic machine instruction predicate.
74 class MCInstPredicate;
76 class MCTrue  : MCInstPredicate;   // A predicate that always evaluates to True.
77 class MCFalse : MCInstPredicate;   // A predicate that always evaluates to False.
78 def TruePred  : MCTrue;
79 def FalsePred : MCFalse;
81 // A predicate used to negate the outcome of another predicate.
82 // It allows to easily express "set difference" operations. For example, it
83 // makes it easy to describe a check that tests if an opcode is not part of a
84 // set of opcodes.
85 class CheckNot<MCInstPredicate P> : MCInstPredicate {
86   MCInstPredicate Pred = P;
89 // This class is used as a building block to define predicates on instruction
90 // operands. It is used to reference a specific machine operand.
91 class MCOperandPredicate<int Index> : MCInstPredicate {
92   int OpIndex = Index;
95 // Return true if machine operand at position `Index` is a register operand.
96 class CheckIsRegOperand<int Index> : MCOperandPredicate<Index>;
98 // Return true if machine operand at position `Index` is an immediate operand.
99 class CheckIsImmOperand<int Index> : MCOperandPredicate<Index>;
101 // Check if machine operands at index `First` and index `Second` both reference
102 // the same register.
103 class CheckSameRegOperand<int First, int Second> : MCInstPredicate {
104   int FirstIndex = First;
105   int SecondIndex = Second;
108 // Base class for checks on register/immediate operands.
109 // It allows users to define checks like:
110 //    MyFunction(MI->getOperand(Index).getImm()) == Val;
112 // In the example above, `MyFunction` is a function that takes as input an
113 // immediate operand value, and returns another value. Field `FunctionMapper` is
114 // the name of the function to call on the operand value.
115 class CheckOperandBase<int Index, string Fn = ""> : MCOperandPredicate<Index> {
116   string FunctionMapper = Fn;
119 // Check that the machine register operand at position `Index` references
120 // register R. This predicate assumes that we already checked that the machine
121 // operand at position `Index` is a register operand.
122 class CheckRegOperand<int Index, Register R> : CheckOperandBase<Index> {
123   Register Reg = R;
126 // Check if register operand at index `Index` is the invalid register.
127 class CheckInvalidRegOperand<int Index> : CheckOperandBase<Index>;
129 // Check that the operand at position `Index` is immediate `Imm`.
130 // If field `FunctionMapper` is a non-empty string, then function
131 // `FunctionMapper` is applied to the operand value, and the return value is then
132 // compared against `Imm`.
133 class CheckImmOperand<int Index, int Imm> : CheckOperandBase<Index> {
134   int ImmVal = Imm;
137 // Similar to CheckImmOperand, however the immediate is not a literal number.
138 // This is useful when we want to compare the value of an operand against an
139 // enum value, and we know the actual integer value of that enum.
140 class CheckImmOperand_s<int Index, string Value> : CheckOperandBase<Index> {
141   string ImmVal = Value;
144 // Expands to a call to `FunctionMapper` if field `FunctionMapper` is set.
145 // Otherwise, it expands to a CheckNot<CheckInvalidRegOperand<Index>>.
146 class CheckRegOperandSimple<int Index> : CheckOperandBase<Index>;
148 // Expands to a call to `FunctionMapper` if field `FunctionMapper` is set.
149 // Otherwise, it simply evaluates to TruePred.
150 class CheckImmOperandSimple<int Index> : CheckOperandBase<Index>;
152 // Check that the operand at position `Index` is immediate value zero.
153 class CheckZeroOperand<int Index> : CheckImmOperand<Index, 0>;
155 // Check that the instruction has exactly `Num` operands.
156 class CheckNumOperands<int Num> : MCInstPredicate {
157   int NumOps = Num;
160 // Check that the instruction opcode is one of the opcodes in set `Opcodes`.
161 // This is a simple set membership query. The easier way to check if an opcode
162 // is not a member of the set is by using a `CheckNot<CheckOpcode<[...]>>`
163 // sequence.
164 class CheckOpcode<list<Instruction> Opcodes> : MCInstPredicate {
165   list<Instruction> ValidOpcodes = Opcodes;
168 // Check that the instruction opcode is a pseudo opcode member of the set
169 // `Opcodes`.  This check is always expanded to "false" if we are generating
170 // code for MCInst.
171 class CheckPseudo<list<Instruction> Opcodes> : CheckOpcode<Opcodes>;
173 // A non-portable predicate. Only to use as a last resort when a block of code
174 // cannot possibly be converted in a declarative way using other MCInstPredicate
175 // classes. This check is always expanded to "false" when generating code for
176 // MCInst.
177 class CheckNonPortable<string Code> : MCInstPredicate {
178   string CodeBlock = Code;
181 // A sequence of predicates. It is used as the base class for CheckAll, and
182 // CheckAny. It allows to describe compositions of predicates.
183 class CheckPredicateSequence<list<MCInstPredicate> Preds> : MCInstPredicate {
184   list<MCInstPredicate> Predicates = Preds;
187 // Check that all of the predicates in `Preds` evaluate to true.
188 class CheckAll<list<MCInstPredicate> Sequence>
189     : CheckPredicateSequence<Sequence>;
191 // Check that at least one of the predicates in `Preds` evaluates to true.
192 class CheckAny<list<MCInstPredicate> Sequence>
193     : CheckPredicateSequence<Sequence>;
196 // Used to expand the body of a function predicate. See the definition of
197 // TIIPredicate below.
198 class MCStatement;
200 // Expands to a return statement. The return expression is a boolean expression
201 // described by a MCInstPredicate.
202 class MCReturnStatement<MCInstPredicate predicate> : MCStatement {
203   MCInstPredicate Pred = predicate;
206 // Used to automatically construct cases of a switch statement where the switch
207 // variable is an instruction opcode. There is a 'case' for every opcode in the
208 // `opcodes` list, and each case is associated with MCStatement `caseStmt`.
209 class MCOpcodeSwitchCase<list<Instruction> opcodes, MCStatement caseStmt> {
210   list<Instruction> Opcodes = opcodes;
211   MCStatement CaseStmt = caseStmt;
214 // Expands to a switch statement. The switch variable is an instruction opcode.
215 // The auto-generated switch is populated by a number of cases based on the
216 // `cases` list in input. A default case is automatically generated, and it
217 // evaluates to `default`.
218 class MCOpcodeSwitchStatement<list<MCOpcodeSwitchCase> cases,
219                               MCStatement default> : MCStatement {
220   list<MCOpcodeSwitchCase> Cases = cases;
221   MCStatement DefaultCase = default;
224 // Base class for function predicates.
225 class FunctionPredicateBase<string name, MCStatement body> {
226   string FunctionName = name;
227   MCStatement Body = body;
230 // Check that a call to method `Name` in class "XXXInstrInfo" (where XXX is
231 // the name of a target) returns true.
233 // TIIPredicate definitions are used to model calls to the target-specific
234 // InstrInfo. A TIIPredicate is treated specially by the InstrInfoEmitter
235 // tablegen backend, which will use it to automatically generate a definition in
236 // the target specific `InstrInfo` class.
238 // There cannot be multiple TIIPredicate definitions with the same name for the
239 // same target.
240 class TIIPredicate<string Name, MCStatement body>
241     : FunctionPredicateBase<Name, body>, MCInstPredicate;
243 // A function predicate that takes as input a machine instruction, and returns
244 // a boolean value.
246 // This predicate is expanded into a function call by the PredicateExpander.
247 // In particular, the PredicateExpander would either expand this predicate into
248 // a call to `MCInstFn`, or into a call to`MachineInstrFn` depending on whether
249 // it is lowering predicates for MCInst or MachineInstr.
251 // In this context, `MCInstFn` and `MachineInstrFn` are both function names.
252 class CheckFunctionPredicate<string MCInstFn, string MachineInstrFn> : MCInstPredicate {
253   string MCInstFnName = MCInstFn;
254   string MachineInstrFnName = MachineInstrFn;
257 // Used to classify machine instructions based on a machine instruction
258 // predicate.
260 // Let IC be an InstructionEquivalenceClass definition, and MI a machine
261 // instruction.  We say that MI belongs to the equivalence class described by IC
262 // if and only if the following two conditions are met:
263 //  a) MI's opcode is in the `opcodes` set, and
264 //  b) `Predicate` evaluates to true when applied to MI.
266 // Instances of this class can be used by processor scheduling models to
267 // describe instructions that have a property in common.  For example,
268 // InstructionEquivalenceClass definitions can be used to identify the set of
269 // dependency breaking instructions for a processor model.
271 // An (optional) list of operand indices can be used to further describe
272 // properties that apply to instruction operands. For example, it can be used to
273 // identify register uses of a dependency breaking instructions that are not in
274 // a RAW dependency.
275 class InstructionEquivalenceClass<list<Instruction> opcodes,
276                                   MCInstPredicate pred,
277                                   list<int> operands = []> {
278   list<Instruction> Opcodes = opcodes;
279   MCInstPredicate Predicate = pred;
280   list<int> OperandIndices = operands;
283 // Used by processor models to describe dependency breaking instructions.
285 // This is mainly an alias for InstructionEquivalenceClass.  Input operand
286 // `BrokenDeps` identifies the set of "broken dependencies". There is one bit
287 // per each implicit and explicit input operand.  An empty set of broken
288 // dependencies means: "explicit input register operands are independent."
289 class DepBreakingClass<list<Instruction> opcodes, MCInstPredicate pred,
290                        list<int> BrokenDeps = []>
291     : InstructionEquivalenceClass<opcodes, pred, BrokenDeps>;
293 // A function descriptor used to describe the signature of a predicate methods
294 // which will be expanded by the STIPredicateExpander into a tablegen'd
295 // XXXGenSubtargetInfo class member definition (here, XXX is a target name).
297 // It describes the signature of a TargetSubtarget hook, as well as a few extra
298 // properties. Examples of extra properties are:
299 //  - The default return value for the auto-generate function hook.
300 //  - A list of subtarget hooks (Delegates) that are called from this function.
302 class STIPredicateDecl<string name, MCInstPredicate default = FalsePred,
303                        bit overrides = 1, bit expandForMC = 1,
304                        bit updatesOpcodeMask = 0,
305                        list<STIPredicateDecl> delegates = []> {
306   string Name = name;
308   MCInstPredicate DefaultReturnValue = default;
310   // True if this method is declared as virtual in class TargetSubtargetInfo.
311   bit OverridesBaseClassMember = overrides;
313   // True if we need an equivalent predicate function in the MC layer.
314   bit ExpandForMC = expandForMC;
316   // True if the autogenerated method has a extra in/out APInt param used as a
317   // mask of operands.
318   bit UpdatesOpcodeMask = updatesOpcodeMask;
320   // A list of STIPredicates used by this definition to delegate part of the
321   // computation. For example, STIPredicateFunction `isDependencyBreaking()`
322   // delegates to `isZeroIdiom()` part of its computation.
323   list<STIPredicateDecl> Delegates = delegates;
326 // A predicate function definition member of class `XXXGenSubtargetInfo`.
328 // If `Declaration.ExpandForMC` is true, then SubtargetEmitter
329 // will also expand another definition of this method that accepts a MCInst.
330 class STIPredicate<STIPredicateDecl declaration,
331                    list<InstructionEquivalenceClass> classes> {
332   STIPredicateDecl Declaration = declaration;
333   list<InstructionEquivalenceClass> Classes = classes;
334   SchedMachineModel SchedModel = ?;
337 // Convenience classes and definitions used by processor scheduling models to
338 // describe dependency breaking instructions and move elimination candidates.
339 let UpdatesOpcodeMask = 1 in {
341 def IsZeroIdiomDecl : STIPredicateDecl<"isZeroIdiom">;
343 let Delegates = [IsZeroIdiomDecl] in
344 def IsDepBreakingDecl : STIPredicateDecl<"isDependencyBreaking">;
346 } // UpdatesOpcodeMask
348 def IsOptimizableRegisterMoveDecl
349     : STIPredicateDecl<"isOptimizableRegisterMove">;
351 class IsZeroIdiomFunction<list<DepBreakingClass> classes>
352     : STIPredicate<IsZeroIdiomDecl, classes>;
354 class IsDepBreakingFunction<list<DepBreakingClass> classes>
355     : STIPredicate<IsDepBreakingDecl, classes>;
357 class IsOptimizableRegisterMove<list<InstructionEquivalenceClass> classes>
358     : STIPredicate<IsOptimizableRegisterMoveDecl, classes>;