Add qemu 2.4.0
[kvmfornfv.git] / qemu / tcg / tcg.h
1 /*
2  * Tiny Code Generator for QEMU
3  *
4  * Copyright (c) 2008 Fabrice Bellard
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #ifndef TCG_H
26 #define TCG_H
27
28 #include "qemu-common.h"
29 #include "qemu/bitops.h"
30 #include "tcg-target.h"
31
32 #define CPU_TEMP_BUF_NLONGS 128
33
34 /* Default target word size to pointer size.  */
35 #ifndef TCG_TARGET_REG_BITS
36 # if UINTPTR_MAX == UINT32_MAX
37 #  define TCG_TARGET_REG_BITS 32
38 # elif UINTPTR_MAX == UINT64_MAX
39 #  define TCG_TARGET_REG_BITS 64
40 # else
41 #  error Unknown pointer size for tcg target
42 # endif
43 #endif
44
45 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
46 typedef int32_t tcg_target_long;
47 typedef uint32_t tcg_target_ulong;
48 #define TCG_PRIlx PRIx32
49 #define TCG_PRIld PRId32
50 #elif TCG_TARGET_REG_BITS == 64
51 typedef int64_t tcg_target_long;
52 typedef uint64_t tcg_target_ulong;
53 #define TCG_PRIlx PRIx64
54 #define TCG_PRIld PRId64
55 #else
56 #error unsupported
57 #endif
58
59 #if TCG_TARGET_NB_REGS <= 32
60 typedef uint32_t TCGRegSet;
61 #elif TCG_TARGET_NB_REGS <= 64
62 typedef uint64_t TCGRegSet;
63 #else
64 #error unsupported
65 #endif
66
67 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
68 /* Turn some undef macros into false macros.  */
69 #define TCG_TARGET_HAS_trunc_shr_i32    0
70 #define TCG_TARGET_HAS_div_i64          0
71 #define TCG_TARGET_HAS_rem_i64          0
72 #define TCG_TARGET_HAS_div2_i64         0
73 #define TCG_TARGET_HAS_rot_i64          0
74 #define TCG_TARGET_HAS_ext8s_i64        0
75 #define TCG_TARGET_HAS_ext16s_i64       0
76 #define TCG_TARGET_HAS_ext32s_i64       0
77 #define TCG_TARGET_HAS_ext8u_i64        0
78 #define TCG_TARGET_HAS_ext16u_i64       0
79 #define TCG_TARGET_HAS_ext32u_i64       0
80 #define TCG_TARGET_HAS_bswap16_i64      0
81 #define TCG_TARGET_HAS_bswap32_i64      0
82 #define TCG_TARGET_HAS_bswap64_i64      0
83 #define TCG_TARGET_HAS_neg_i64          0
84 #define TCG_TARGET_HAS_not_i64          0
85 #define TCG_TARGET_HAS_andc_i64         0
86 #define TCG_TARGET_HAS_orc_i64          0
87 #define TCG_TARGET_HAS_eqv_i64          0
88 #define TCG_TARGET_HAS_nand_i64         0
89 #define TCG_TARGET_HAS_nor_i64          0
90 #define TCG_TARGET_HAS_deposit_i64      0
91 #define TCG_TARGET_HAS_movcond_i64      0
92 #define TCG_TARGET_HAS_add2_i64         0
93 #define TCG_TARGET_HAS_sub2_i64         0
94 #define TCG_TARGET_HAS_mulu2_i64        0
95 #define TCG_TARGET_HAS_muls2_i64        0
96 #define TCG_TARGET_HAS_muluh_i64        0
97 #define TCG_TARGET_HAS_mulsh_i64        0
98 /* Turn some undef macros into true macros.  */
99 #define TCG_TARGET_HAS_add2_i32         1
100 #define TCG_TARGET_HAS_sub2_i32         1
101 #endif
102
103 #ifndef TCG_TARGET_deposit_i32_valid
104 #define TCG_TARGET_deposit_i32_valid(ofs, len) 1
105 #endif
106 #ifndef TCG_TARGET_deposit_i64_valid
107 #define TCG_TARGET_deposit_i64_valid(ofs, len) 1
108 #endif
109
110 /* Only one of DIV or DIV2 should be defined.  */
111 #if defined(TCG_TARGET_HAS_div_i32)
112 #define TCG_TARGET_HAS_div2_i32         0
113 #elif defined(TCG_TARGET_HAS_div2_i32)
114 #define TCG_TARGET_HAS_div_i32          0
115 #define TCG_TARGET_HAS_rem_i32          0
116 #endif
117 #if defined(TCG_TARGET_HAS_div_i64)
118 #define TCG_TARGET_HAS_div2_i64         0
119 #elif defined(TCG_TARGET_HAS_div2_i64)
120 #define TCG_TARGET_HAS_div_i64          0
121 #define TCG_TARGET_HAS_rem_i64          0
122 #endif
123
124 /* For 32-bit targets, some sort of unsigned widening multiply is required.  */
125 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32 \
126     && !(defined(TCG_TARGET_HAS_mulu2_i32) \
127          || defined(TCG_TARGET_HAS_muluh_i32))
128 # error "Missing unsigned widening multiply"
129 #endif
130
131 typedef enum TCGOpcode {
132 #define DEF(name, oargs, iargs, cargs, flags) INDEX_op_ ## name,
133 #include "tcg-opc.h"
134 #undef DEF
135     NB_OPS,
136 } TCGOpcode;
137
138 #define tcg_regset_clear(d) (d) = 0
139 #define tcg_regset_set(d, s) (d) = (s)
140 #define tcg_regset_set32(d, reg, val32) (d) |= (val32) << (reg)
141 #define tcg_regset_set_reg(d, r) (d) |= 1L << (r)
142 #define tcg_regset_reset_reg(d, r) (d) &= ~(1L << (r))
143 #define tcg_regset_test_reg(d, r) (((d) >> (r)) & 1)
144 #define tcg_regset_or(d, a, b) (d) = (a) | (b)
145 #define tcg_regset_and(d, a, b) (d) = (a) & (b)
146 #define tcg_regset_andnot(d, a, b) (d) = (a) & ~(b)
147 #define tcg_regset_not(d, a) (d) = ~(a)
148
149 #ifndef TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE
150 # error "Missing TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE"
151 #elif TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE == 1
152 typedef uint8_t tcg_insn_unit;
153 #elif TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE == 2
154 typedef uint16_t tcg_insn_unit;
155 #elif TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE == 4
156 typedef uint32_t tcg_insn_unit;
157 #elif TCG_TARGET_INSN_UNIT_SIZE == 8
158 typedef uint64_t tcg_insn_unit;
159 #else
160 /* The port better have done this.  */
161 #endif
162
163
164 typedef struct TCGRelocation {
165     struct TCGRelocation *next;
166     int type;
167     tcg_insn_unit *ptr;
168     intptr_t addend;
169 } TCGRelocation; 
170
171 typedef struct TCGLabel {
172     unsigned has_value : 1;
173     unsigned id : 31;
174     union {
175         uintptr_t value;
176         tcg_insn_unit *value_ptr;
177         TCGRelocation *first_reloc;
178     } u;
179 } TCGLabel;
180
181 typedef struct TCGPool {
182     struct TCGPool *next;
183     int size;
184     uint8_t data[0] __attribute__ ((aligned));
185 } TCGPool;
186
187 #define TCG_POOL_CHUNK_SIZE 32768
188
189 #define TCG_MAX_TEMPS 512
190
191 /* when the size of the arguments of a called function is smaller than
192    this value, they are statically allocated in the TB stack frame */
193 #define TCG_STATIC_CALL_ARGS_SIZE 128
194
195 typedef enum TCGType {
196     TCG_TYPE_I32,
197     TCG_TYPE_I64,
198     TCG_TYPE_COUNT, /* number of different types */
199
200     /* An alias for the size of the host register.  */
201 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
202     TCG_TYPE_REG = TCG_TYPE_I32,
203 #else
204     TCG_TYPE_REG = TCG_TYPE_I64,
205 #endif
206
207     /* An alias for the size of the native pointer.  */
208 #if UINTPTR_MAX == UINT32_MAX
209     TCG_TYPE_PTR = TCG_TYPE_I32,
210 #else
211     TCG_TYPE_PTR = TCG_TYPE_I64,
212 #endif
213
214     /* An alias for the size of the target "long", aka register.  */
215 #if TARGET_LONG_BITS == 64
216     TCG_TYPE_TL = TCG_TYPE_I64,
217 #else
218     TCG_TYPE_TL = TCG_TYPE_I32,
219 #endif
220 } TCGType;
221
222 /* Constants for qemu_ld and qemu_st for the Memory Operation field.  */
223 typedef enum TCGMemOp {
224     MO_8     = 0,
225     MO_16    = 1,
226     MO_32    = 2,
227     MO_64    = 3,
228     MO_SIZE  = 3,   /* Mask for the above.  */
229
230     MO_SIGN  = 4,   /* Sign-extended, otherwise zero-extended.  */
231
232     MO_BSWAP = 8,   /* Host reverse endian.  */
233 #ifdef HOST_WORDS_BIGENDIAN
234     MO_LE    = MO_BSWAP,
235     MO_BE    = 0,
236 #else
237     MO_LE    = 0,
238     MO_BE    = MO_BSWAP,
239 #endif
240 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
241     MO_TE    = MO_BE,
242 #else
243     MO_TE    = MO_LE,
244 #endif
245
246     /* MO_UNALN accesses are never checked for alignment.
247        MO_ALIGN accesses will result in a call to the CPU's
248        do_unaligned_access hook if the guest address is not aligned.
249        The default depends on whether the target CPU defines ALIGNED_ONLY.  */
250     MO_AMASK = 16,
251 #ifdef ALIGNED_ONLY
252     MO_ALIGN = 0,
253     MO_UNALN = MO_AMASK,
254 #else
255     MO_ALIGN = MO_AMASK,
256     MO_UNALN = 0,
257 #endif
258
259     /* Combinations of the above, for ease of use.  */
260     MO_UB    = MO_8,
261     MO_UW    = MO_16,
262     MO_UL    = MO_32,
263     MO_SB    = MO_SIGN | MO_8,
264     MO_SW    = MO_SIGN | MO_16,
265     MO_SL    = MO_SIGN | MO_32,
266     MO_Q     = MO_64,
267
268     MO_LEUW  = MO_LE | MO_UW,
269     MO_LEUL  = MO_LE | MO_UL,
270     MO_LESW  = MO_LE | MO_SW,
271     MO_LESL  = MO_LE | MO_SL,
272     MO_LEQ   = MO_LE | MO_Q,
273
274     MO_BEUW  = MO_BE | MO_UW,
275     MO_BEUL  = MO_BE | MO_UL,
276     MO_BESW  = MO_BE | MO_SW,
277     MO_BESL  = MO_BE | MO_SL,
278     MO_BEQ   = MO_BE | MO_Q,
279
280     MO_TEUW  = MO_TE | MO_UW,
281     MO_TEUL  = MO_TE | MO_UL,
282     MO_TESW  = MO_TE | MO_SW,
283     MO_TESL  = MO_TE | MO_SL,
284     MO_TEQ   = MO_TE | MO_Q,
285
286     MO_SSIZE = MO_SIZE | MO_SIGN,
287 } TCGMemOp;
288
289 typedef tcg_target_ulong TCGArg;
290
291 /* Define a type and accessor macros for variables.  Using pointer types
292    is nice because it gives some level of type safely.  Converting to and
293    from intptr_t rather than int reduces the number of sign-extension
294    instructions that get implied on 64-bit hosts.  Users of tcg_gen_* don't
295    need to know about any of this, and should treat TCGv as an opaque type.
296    In addition we do typechecking for different types of variables.  TCGv_i32
297    and TCGv_i64 are 32/64-bit variables respectively.  TCGv and TCGv_ptr
298    are aliases for target_ulong and host pointer sized values respectively.  */
299
300 typedef struct TCGv_i32_d *TCGv_i32;
301 typedef struct TCGv_i64_d *TCGv_i64;
302 typedef struct TCGv_ptr_d *TCGv_ptr;
303
304 static inline TCGv_i32 QEMU_ARTIFICIAL MAKE_TCGV_I32(intptr_t i)
305 {
306     return (TCGv_i32)i;
307 }
308
309 static inline TCGv_i64 QEMU_ARTIFICIAL MAKE_TCGV_I64(intptr_t i)
310 {
311     return (TCGv_i64)i;
312 }
313
314 static inline TCGv_ptr QEMU_ARTIFICIAL MAKE_TCGV_PTR(intptr_t i)
315 {
316     return (TCGv_ptr)i;
317 }
318
319 static inline intptr_t QEMU_ARTIFICIAL GET_TCGV_I32(TCGv_i32 t)
320 {
321     return (intptr_t)t;
322 }
323
324 static inline intptr_t QEMU_ARTIFICIAL GET_TCGV_I64(TCGv_i64 t)
325 {
326     return (intptr_t)t;
327 }
328
329 static inline intptr_t QEMU_ARTIFICIAL GET_TCGV_PTR(TCGv_ptr t)
330 {
331     return (intptr_t)t;
332 }
333
334 #if TCG_TARGET_REG_BITS == 32
335 #define TCGV_LOW(t) MAKE_TCGV_I32(GET_TCGV_I64(t))
336 #define TCGV_HIGH(t) MAKE_TCGV_I32(GET_TCGV_I64(t) + 1)
337 #endif
338
339 #define TCGV_EQUAL_I32(a, b) (GET_TCGV_I32(a) == GET_TCGV_I32(b))
340 #define TCGV_EQUAL_I64(a, b) (GET_TCGV_I64(a) == GET_TCGV_I64(b))
341 #define TCGV_EQUAL_PTR(a, b) (GET_TCGV_PTR(a) == GET_TCGV_PTR(b))
342
343 /* Dummy definition to avoid compiler warnings.  */
344 #define TCGV_UNUSED_I32(x) x = MAKE_TCGV_I32(-1)
345 #define TCGV_UNUSED_I64(x) x = MAKE_TCGV_I64(-1)
346 #define TCGV_UNUSED_PTR(x) x = MAKE_TCGV_PTR(-1)
347
348 #define TCGV_IS_UNUSED_I32(x) (GET_TCGV_I32(x) == -1)
349 #define TCGV_IS_UNUSED_I64(x) (GET_TCGV_I64(x) == -1)
350 #define TCGV_IS_UNUSED_PTR(x) (GET_TCGV_PTR(x) == -1)
351
352 /* call flags */
353 /* Helper does not read globals (either directly or through an exception). It
354    implies TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS. */
355 #define TCG_CALL_NO_READ_GLOBALS    0x0010
356 /* Helper does not write globals */
357 #define TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS   0x0020
358 /* Helper can be safely suppressed if the return value is not used. */
359 #define TCG_CALL_NO_SIDE_EFFECTS    0x0040
360
361 /* convenience version of most used call flags */
362 #define TCG_CALL_NO_RWG         TCG_CALL_NO_READ_GLOBALS
363 #define TCG_CALL_NO_WG          TCG_CALL_NO_WRITE_GLOBALS
364 #define TCG_CALL_NO_SE          TCG_CALL_NO_SIDE_EFFECTS
365 #define TCG_CALL_NO_RWG_SE      (TCG_CALL_NO_RWG | TCG_CALL_NO_SE)
366 #define TCG_CALL_NO_WG_SE       (TCG_CALL_NO_WG | TCG_CALL_NO_SE)
367
368 /* used to align parameters */
369 #define TCG_CALL_DUMMY_TCGV     MAKE_TCGV_I32(-1)
370 #define TCG_CALL_DUMMY_ARG      ((TCGArg)(-1))
371
372 /* Conditions.  Note that these are laid out for easy manipulation by
373    the functions below:
374      bit 0 is used for inverting;
375      bit 1 is signed,
376      bit 2 is unsigned,
377      bit 3 is used with bit 0 for swapping signed/unsigned.  */
378 typedef enum {
379     /* non-signed */
380     TCG_COND_NEVER  = 0 | 0 | 0 | 0,
381     TCG_COND_ALWAYS = 0 | 0 | 0 | 1,
382     TCG_COND_EQ     = 8 | 0 | 0 | 0,
383     TCG_COND_NE     = 8 | 0 | 0 | 1,
384     /* signed */
385     TCG_COND_LT     = 0 | 0 | 2 | 0,
386     TCG_COND_GE     = 0 | 0 | 2 | 1,
387     TCG_COND_LE     = 8 | 0 | 2 | 0,
388     TCG_COND_GT     = 8 | 0 | 2 | 1,
389     /* unsigned */
390     TCG_COND_LTU    = 0 | 4 | 0 | 0,
391     TCG_COND_GEU    = 0 | 4 | 0 | 1,
392     TCG_COND_LEU    = 8 | 4 | 0 | 0,
393     TCG_COND_GTU    = 8 | 4 | 0 | 1,
394 } TCGCond;
395
396 /* Invert the sense of the comparison.  */
397 static inline TCGCond tcg_invert_cond(TCGCond c)
398 {
399     return (TCGCond)(c ^ 1);
400 }
401
402 /* Swap the operands in a comparison.  */
403 static inline TCGCond tcg_swap_cond(TCGCond c)
404 {
405     return c & 6 ? (TCGCond)(c ^ 9) : c;
406 }
407
408 /* Create an "unsigned" version of a "signed" comparison.  */
409 static inline TCGCond tcg_unsigned_cond(TCGCond c)
410 {
411     return c & 2 ? (TCGCond)(c ^ 6) : c;
412 }
413
414 /* Must a comparison be considered unsigned?  */
415 static inline bool is_unsigned_cond(TCGCond c)
416 {
417     return (c & 4) != 0;
418 }
419
420 /* Create a "high" version of a double-word comparison.
421    This removes equality from a LTE or GTE comparison.  */
422 static inline TCGCond tcg_high_cond(TCGCond c)
423 {
424     switch (c) {
425     case TCG_COND_GE:
426     case TCG_COND_LE:
427     case TCG_COND_GEU:
428     case TCG_COND_LEU:
429         return (TCGCond)(c ^ 8);
430     default:
431         return c;
432     }
433 }
434
435 typedef enum TCGTempVal {
436     TEMP_VAL_DEAD,
437     TEMP_VAL_REG,
438     TEMP_VAL_MEM,
439     TEMP_VAL_CONST,
440 } TCGTempVal;
441
442 typedef struct TCGTemp {
443     unsigned int reg:8;
444     unsigned int mem_reg:8;
445     TCGTempVal val_type:8;
446     TCGType base_type:8;
447     TCGType type:8;
448     unsigned int fixed_reg:1;
449     unsigned int mem_coherent:1;
450     unsigned int mem_allocated:1;
451     unsigned int temp_local:1; /* If true, the temp is saved across
452                                   basic blocks. Otherwise, it is not
453                                   preserved across basic blocks. */
454     unsigned int temp_allocated:1; /* never used for code gen */
455
456     tcg_target_long val;
457     intptr_t mem_offset;
458     const char *name;
459 } TCGTemp;
460
461 typedef struct TCGContext TCGContext;
462
463 typedef struct TCGTempSet {
464     unsigned long l[BITS_TO_LONGS(TCG_MAX_TEMPS)];
465 } TCGTempSet;
466
467 typedef struct TCGOp {
468     TCGOpcode opc   : 8;
469
470     /* The number of out and in parameter for a call.  */
471     unsigned callo  : 2;
472     unsigned calli  : 6;
473
474     /* Index of the arguments for this op, or -1 for zero-operand ops.  */
475     signed args     : 16;
476
477     /* Index of the prex/next op, or -1 for the end of the list.  */
478     signed prev     : 16;
479     signed next     : 16;
480 } TCGOp;
481
482 QEMU_BUILD_BUG_ON(NB_OPS > 0xff);
483 QEMU_BUILD_BUG_ON(OPC_BUF_SIZE >= 0x7fff);
484 QEMU_BUILD_BUG_ON(OPPARAM_BUF_SIZE >= 0x7fff);
485
486 struct TCGContext {
487     uint8_t *pool_cur, *pool_end;
488     TCGPool *pool_first, *pool_current, *pool_first_large;
489     int nb_labels;
490     int nb_globals;
491     int nb_temps;
492
493     /* goto_tb support */
494     tcg_insn_unit *code_buf;
495     uintptr_t *tb_next;
496     uint16_t *tb_next_offset;
497     uint16_t *tb_jmp_offset; /* != NULL if USE_DIRECT_JUMP */
498
499     /* liveness analysis */
500     uint16_t *op_dead_args; /* for each operation, each bit tells if the
501                                corresponding argument is dead */
502     uint8_t *op_sync_args;  /* for each operation, each bit tells if the
503                                corresponding output argument needs to be
504                                sync to memory. */
505     
506     TCGRegSet reserved_regs;
507     intptr_t current_frame_offset;
508     intptr_t frame_start;
509     intptr_t frame_end;
510     int frame_reg;
511
512     tcg_insn_unit *code_ptr;
513
514     GHashTable *helpers;
515
516 #ifdef CONFIG_PROFILER
517     /* profiling info */
518     int64_t tb_count1;
519     int64_t tb_count;
520     int64_t op_count; /* total insn count */
521     int op_count_max; /* max insn per TB */
522     int64_t temp_count;
523     int temp_count_max;
524     int64_t del_op_count;
525     int64_t code_in_len;
526     int64_t code_out_len;
527     int64_t interm_time;
528     int64_t code_time;
529     int64_t la_time;
530     int64_t opt_time;
531     int64_t restore_count;
532     int64_t restore_time;
533 #endif
534
535 #ifdef CONFIG_DEBUG_TCG
536     int temps_in_use;
537     int goto_tb_issue_mask;
538 #endif
539
540     int gen_first_op_idx;
541     int gen_last_op_idx;
542     int gen_next_op_idx;
543     int gen_next_parm_idx;
544
545     /* Code generation.  Note that we specifically do not use tcg_insn_unit
546        here, because there's too much arithmetic throughout that relies
547        on addition and subtraction working on bytes.  Rely on the GCC
548        extension that allows arithmetic on void*.  */
549     int code_gen_max_blocks;
550     void *code_gen_prologue;
551     void *code_gen_buffer;
552     size_t code_gen_buffer_size;
553     /* threshold to flush the translated code buffer */
554     size_t code_gen_buffer_max_size;
555     void *code_gen_ptr;
556
557     TBContext tb_ctx;
558
559     /* The TCGBackendData structure is private to tcg-target.c.  */
560     struct TCGBackendData *be;
561
562     TCGTempSet free_temps[TCG_TYPE_COUNT * 2];
563     TCGTemp temps[TCG_MAX_TEMPS]; /* globals first, temps after */
564
565     /* tells in which temporary a given register is. It does not take
566        into account fixed registers */
567     int reg_to_temp[TCG_TARGET_NB_REGS];
568
569     TCGOp gen_op_buf[OPC_BUF_SIZE];
570     TCGArg gen_opparam_buf[OPPARAM_BUF_SIZE];
571
572     target_ulong gen_opc_pc[OPC_BUF_SIZE];
573     uint16_t gen_opc_icount[OPC_BUF_SIZE];
574     uint8_t gen_opc_instr_start[OPC_BUF_SIZE];
575 };
576
577 extern TCGContext tcg_ctx;
578
579 /* The number of opcodes emitted so far.  */
580 static inline int tcg_op_buf_count(void)
581 {
582     return tcg_ctx.gen_next_op_idx;
583 }
584
585 /* Test for whether to terminate the TB for using too many opcodes.  */
586 static inline bool tcg_op_buf_full(void)
587 {
588     return tcg_op_buf_count() >= OPC_MAX_SIZE;
589 }
590
591 /* pool based memory allocation */
592
593 void *tcg_malloc_internal(TCGContext *s, int size);
594 void tcg_pool_reset(TCGContext *s);
595 void tcg_pool_delete(TCGContext *s);
596
597 static inline void *tcg_malloc(int size)
598 {
599     TCGContext *s = &tcg_ctx;
600     uint8_t *ptr, *ptr_end;
601     size = (size + sizeof(long) - 1) & ~(sizeof(long) - 1);
602     ptr = s->pool_cur;
603     ptr_end = ptr + size;
604     if (unlikely(ptr_end > s->pool_end)) {
605         return tcg_malloc_internal(&tcg_ctx, size);
606     } else {
607         s->pool_cur = ptr_end;
608         return ptr;
609     }
610 }
611
612 void tcg_context_init(TCGContext *s);
613 void tcg_prologue_init(TCGContext *s);
614 void tcg_func_start(TCGContext *s);
615
616 int tcg_gen_code(TCGContext *s, tcg_insn_unit *gen_code_buf);
617 int tcg_gen_code_search_pc(TCGContext *s, tcg_insn_unit *gen_code_buf,
618                            long offset);
619
620 void tcg_set_frame(TCGContext *s, int reg, intptr_t start, intptr_t size);
621
622 TCGv_i32 tcg_global_reg_new_i32(int reg, const char *name);
623 TCGv_i32 tcg_global_mem_new_i32(int reg, intptr_t offset, const char *name);
624 TCGv_i32 tcg_temp_new_internal_i32(int temp_local);
625 static inline TCGv_i32 tcg_temp_new_i32(void)
626 {
627     return tcg_temp_new_internal_i32(0);
628 }
629 static inline TCGv_i32 tcg_temp_local_new_i32(void)
630 {
631     return tcg_temp_new_internal_i32(1);
632 }
633 void tcg_temp_free_i32(TCGv_i32 arg);
634 char *tcg_get_arg_str_i32(TCGContext *s, char *buf, int buf_size, TCGv_i32 arg);
635
636 TCGv_i64 tcg_global_reg_new_i64(int reg, const char *name);
637 TCGv_i64 tcg_global_mem_new_i64(int reg, intptr_t offset, const char *name);
638 TCGv_i64 tcg_temp_new_internal_i64(int temp_local);
639 static inline TCGv_i64 tcg_temp_new_i64(void)
640 {
641     return tcg_temp_new_internal_i64(0);
642 }
643 static inline TCGv_i64 tcg_temp_local_new_i64(void)
644 {
645     return tcg_temp_new_internal_i64(1);
646 }
647 void tcg_temp_free_i64(TCGv_i64 arg);
648 char *tcg_get_arg_str_i64(TCGContext *s, char *buf, int buf_size, TCGv_i64 arg);
649
650 #if defined(CONFIG_DEBUG_TCG)
651 /* If you call tcg_clear_temp_count() at the start of a section of
652  * code which is not supposed to leak any TCG temporaries, then
653  * calling tcg_check_temp_count() at the end of the section will
654  * return 1 if the section did in fact leak a temporary.
655  */
656 void tcg_clear_temp_count(void);
657 int tcg_check_temp_count(void);
658 #else
659 #define tcg_clear_temp_count() do { } while (0)
660 #define tcg_check_temp_count() 0
661 #endif
662
663 void tcg_dump_info(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
664 void tcg_dump_op_count(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf);
665
666 #define TCG_CT_ALIAS  0x80
667 #define TCG_CT_IALIAS 0x40
668 #define TCG_CT_REG    0x01
669 #define TCG_CT_CONST  0x02 /* any constant of register size */
670
671 typedef struct TCGArgConstraint {
672     uint16_t ct;
673     uint8_t alias_index;
674     union {
675         TCGRegSet regs;
676     } u;
677 } TCGArgConstraint;
678
679 #define TCG_MAX_OP_ARGS 16
680
681 /* Bits for TCGOpDef->flags, 8 bits available.  */
682 enum {
683     /* Instruction defines the end of a basic block.  */
684     TCG_OPF_BB_END       = 0x01,
685     /* Instruction clobbers call registers and potentially update globals.  */
686     TCG_OPF_CALL_CLOBBER = 0x02,
687     /* Instruction has side effects: it cannot be removed if its outputs
688        are not used, and might trigger exceptions.  */
689     TCG_OPF_SIDE_EFFECTS = 0x04,
690     /* Instruction operands are 64-bits (otherwise 32-bits).  */
691     TCG_OPF_64BIT        = 0x08,
692     /* Instruction is optional and not implemented by the host, or insn
693        is generic and should not be implemened by the host.  */
694     TCG_OPF_NOT_PRESENT  = 0x10,
695 };
696
697 typedef struct TCGOpDef {
698     const char *name;
699     uint8_t nb_oargs, nb_iargs, nb_cargs, nb_args;
700     uint8_t flags;
701     TCGArgConstraint *args_ct;
702     int *sorted_args;
703 #if defined(CONFIG_DEBUG_TCG)
704     int used;
705 #endif
706 } TCGOpDef;
707
708 extern TCGOpDef tcg_op_defs[];
709 extern const size_t tcg_op_defs_max;
710
711 typedef struct TCGTargetOpDef {
712     TCGOpcode op;
713     const char *args_ct_str[TCG_MAX_OP_ARGS];
714 } TCGTargetOpDef;
715
716 #define tcg_abort() \
717 do {\
718     fprintf(stderr, "%s:%d: tcg fatal error\n", __FILE__, __LINE__);\
719     abort();\
720 } while (0)
721
722 #ifdef CONFIG_DEBUG_TCG
723 # define tcg_debug_assert(X) do { assert(X); } while (0)
724 #elif QEMU_GNUC_PREREQ(4, 5)
725 # define tcg_debug_assert(X) \
726     do { if (!(X)) { __builtin_unreachable(); } } while (0)
727 #else
728 # define tcg_debug_assert(X) do { (void)(X); } while (0)
729 #endif
730
731 void tcg_add_target_add_op_defs(const TCGTargetOpDef *tdefs);
732
733 #if UINTPTR_MAX == UINT32_MAX
734 #define TCGV_NAT_TO_PTR(n) MAKE_TCGV_PTR(GET_TCGV_I32(n))
735 #define TCGV_PTR_TO_NAT(n) MAKE_TCGV_I32(GET_TCGV_PTR(n))
736
737 #define tcg_const_ptr(V) TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_const_i32((intptr_t)(V)))
738 #define tcg_global_reg_new_ptr(R, N) \
739     TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_global_reg_new_i32((R), (N)))
740 #define tcg_global_mem_new_ptr(R, O, N) \
741     TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_global_mem_new_i32((R), (O), (N)))
742 #define tcg_temp_new_ptr() TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_temp_new_i32())
743 #define tcg_temp_free_ptr(T) tcg_temp_free_i32(TCGV_PTR_TO_NAT(T))
744 #else
745 #define TCGV_NAT_TO_PTR(n) MAKE_TCGV_PTR(GET_TCGV_I64(n))
746 #define TCGV_PTR_TO_NAT(n) MAKE_TCGV_I64(GET_TCGV_PTR(n))
747
748 #define tcg_const_ptr(V) TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_const_i64((intptr_t)(V)))
749 #define tcg_global_reg_new_ptr(R, N) \
750     TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_global_reg_new_i64((R), (N)))
751 #define tcg_global_mem_new_ptr(R, O, N) \
752     TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_global_mem_new_i64((R), (O), (N)))
753 #define tcg_temp_new_ptr() TCGV_NAT_TO_PTR(tcg_temp_new_i64())
754 #define tcg_temp_free_ptr(T) tcg_temp_free_i64(TCGV_PTR_TO_NAT(T))
755 #endif
756
757 void tcg_gen_callN(TCGContext *s, void *func,
758                    TCGArg ret, int nargs, TCGArg *args);
759
760 void tcg_op_remove(TCGContext *s, TCGOp *op);
761 void tcg_optimize(TCGContext *s);
762
763 /* only used for debugging purposes */
764 void tcg_dump_ops(TCGContext *s);
765
766 void dump_ops(const uint16_t *opc_buf, const TCGArg *opparam_buf);
767 TCGv_i32 tcg_const_i32(int32_t val);
768 TCGv_i64 tcg_const_i64(int64_t val);
769 TCGv_i32 tcg_const_local_i32(int32_t val);
770 TCGv_i64 tcg_const_local_i64(int64_t val);
771
772 TCGLabel *gen_new_label(void);
773
774 /**
775  * label_arg
776  * @l: label
777  *
778  * Encode a label for storage in the TCG opcode stream.
779  */
780
781 static inline TCGArg label_arg(TCGLabel *l)
782 {
783     return (uintptr_t)l;
784 }
785
786 /**
787  * arg_label
788  * @i: value
789  *
790  * The opposite of label_arg.  Retrieve a label from the
791  * encoding of the TCG opcode stream.
792  */
793
794 static inline TCGLabel *arg_label(TCGArg i)
795 {
796     return (TCGLabel *)(uintptr_t)i;
797 }
798
799 /**
800  * tcg_ptr_byte_diff
801  * @a, @b: addresses to be differenced
802  *
803  * There are many places within the TCG backends where we need a byte
804  * difference between two pointers.  While this can be accomplished
805  * with local casting, it's easy to get wrong -- especially if one is
806  * concerned with the signedness of the result.
807  *
808  * This version relies on GCC's void pointer arithmetic to get the
809  * correct result.
810  */
811
812 static inline ptrdiff_t tcg_ptr_byte_diff(void *a, void *b)
813 {
814     return a - b;
815 }
816
817 /**
818  * tcg_pcrel_diff
819  * @s: the tcg context
820  * @target: address of the target
821  *
822  * Produce a pc-relative difference, from the current code_ptr
823  * to the destination address.
824  */
825
826 static inline ptrdiff_t tcg_pcrel_diff(TCGContext *s, void *target)
827 {
828     return tcg_ptr_byte_diff(target, s->code_ptr);
829 }
830
831 /**
832  * tcg_current_code_size
833  * @s: the tcg context
834  *
835  * Compute the current code size within the translation block.
836  * This is used to fill in qemu's data structures for goto_tb.
837  */
838
839 static inline size_t tcg_current_code_size(TCGContext *s)
840 {
841     return tcg_ptr_byte_diff(s->code_ptr, s->code_buf);
842 }
843
844 /* Combine the TCGMemOp and mmu_idx parameters into a single value.  */
845 typedef uint32_t TCGMemOpIdx;
846
847 /**
848  * make_memop_idx
849  * @op: memory operation
850  * @idx: mmu index
851  *
852  * Encode these values into a single parameter.
853  */
854 static inline TCGMemOpIdx make_memop_idx(TCGMemOp op, unsigned idx)
855 {
856     tcg_debug_assert(idx <= 15);
857     return (op << 4) | idx;
858 }
859
860 /**
861  * get_memop
862  * @oi: combined op/idx parameter
863  *
864  * Extract the memory operation from the combined value.
865  */
866 static inline TCGMemOp get_memop(TCGMemOpIdx oi)
867 {
868     return oi >> 4;
869 }
870
871 /**
872  * get_mmuidx
873  * @oi: combined op/idx parameter
874  *
875  * Extract the mmu index from the combined value.
876  */
877 static inline unsigned get_mmuidx(TCGMemOpIdx oi)
878 {
879     return oi & 15;
880 }
881
882 /**
883  * tcg_qemu_tb_exec:
884  * @env: CPUArchState * for the CPU
885  * @tb_ptr: address of generated code for the TB to execute
886  *
887  * Start executing code from a given translation block.
888  * Where translation blocks have been linked, execution
889  * may proceed from the given TB into successive ones.
890  * Control eventually returns only when some action is needed
891  * from the top-level loop: either control must pass to a TB
892  * which has not yet been directly linked, or an asynchronous
893  * event such as an interrupt needs handling.
894  *
895  * The return value is a pointer to the next TB to execute
896  * (if known; otherwise zero). This pointer is assumed to be
897  * 4-aligned, and the bottom two bits are used to return further
898  * information:
899  *  0, 1: the link between this TB and the next is via the specified
900  *        TB index (0 or 1). That is, we left the TB via (the equivalent
901  *        of) "goto_tb <index>". The main loop uses this to determine
902  *        how to link the TB just executed to the next.
903  *  2:    we are using instruction counting code generation, and we
904  *        did not start executing this TB because the instruction counter
905  *        would hit zero midway through it. In this case the next-TB pointer
906  *        returned is the TB we were about to execute, and the caller must
907  *        arrange to execute the remaining count of instructions.
908  *  3:    we stopped because the CPU's exit_request flag was set
909  *        (usually meaning that there is an interrupt that needs to be
910  *        handled). The next-TB pointer returned is the TB we were
911  *        about to execute when we noticed the pending exit request.
912  *
913  * If the bottom two bits indicate an exit-via-index then the CPU
914  * state is correctly synchronised and ready for execution of the next
915  * TB (and in particular the guest PC is the address to execute next).
916  * Otherwise, we gave up on execution of this TB before it started, and
917  * the caller must fix up the CPU state by calling the CPU's
918  * synchronize_from_tb() method with the next-TB pointer we return (falling
919  * back to calling the CPU's set_pc method with tb->pb if no
920  * synchronize_from_tb() method exists).
921  *
922  * Note that TCG targets may use a different definition of tcg_qemu_tb_exec
923  * to this default (which just calls the prologue.code emitted by
924  * tcg_target_qemu_prologue()).
925  */
926 #define TB_EXIT_MASK 3
927 #define TB_EXIT_IDX0 0
928 #define TB_EXIT_IDX1 1
929 #define TB_EXIT_ICOUNT_EXPIRED 2
930 #define TB_EXIT_REQUESTED 3
931
932 #ifdef HAVE_TCG_QEMU_TB_EXEC
933 uintptr_t tcg_qemu_tb_exec(CPUArchState *env, uint8_t *tb_ptr);
934 #else
935 # define tcg_qemu_tb_exec(env, tb_ptr) \
936     ((uintptr_t (*)(void *, void *))tcg_ctx.code_gen_prologue)(env, tb_ptr)
937 #endif
938
939 void tcg_register_jit(void *buf, size_t buf_size);
940
941 /*
942  * Memory helpers that will be used by TCG generated code.
943  */
944 #ifdef CONFIG_SOFTMMU
945 /* Value zero-extended to tcg register size.  */
946 tcg_target_ulong helper_ret_ldub_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
947                                      TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
948 tcg_target_ulong helper_le_lduw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
949                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
950 tcg_target_ulong helper_le_ldul_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
951                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
952 uint64_t helper_le_ldq_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
953                            TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
954 tcg_target_ulong helper_be_lduw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
955                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
956 tcg_target_ulong helper_be_ldul_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
957                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
958 uint64_t helper_be_ldq_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
959                            TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
960
961 /* Value sign-extended to tcg register size.  */
962 tcg_target_ulong helper_ret_ldsb_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
963                                      TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
964 tcg_target_ulong helper_le_ldsw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
965                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
966 tcg_target_ulong helper_le_ldsl_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
967                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
968 tcg_target_ulong helper_be_ldsw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
969                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
970 tcg_target_ulong helper_be_ldsl_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr,
971                                     TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
972
973 void helper_ret_stb_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint8_t val,
974                         TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
975 void helper_le_stw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint16_t val,
976                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
977 void helper_le_stl_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint32_t val,
978                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
979 void helper_le_stq_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint64_t val,
980                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
981 void helper_be_stw_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint16_t val,
982                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
983 void helper_be_stl_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint32_t val,
984                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
985 void helper_be_stq_mmu(CPUArchState *env, target_ulong addr, uint64_t val,
986                        TCGMemOpIdx oi, uintptr_t retaddr);
987
988 /* Temporary aliases until backends are converted.  */
989 #ifdef TARGET_WORDS_BIGENDIAN
990 # define helper_ret_ldsw_mmu  helper_be_ldsw_mmu
991 # define helper_ret_lduw_mmu  helper_be_lduw_mmu
992 # define helper_ret_ldsl_mmu  helper_be_ldsl_mmu
993 # define helper_ret_ldul_mmu  helper_be_ldul_mmu
994 # define helper_ret_ldq_mmu   helper_be_ldq_mmu
995 # define helper_ret_stw_mmu   helper_be_stw_mmu
996 # define helper_ret_stl_mmu   helper_be_stl_mmu
997 # define helper_ret_stq_mmu   helper_be_stq_mmu
998 #else
999 # define helper_ret_ldsw_mmu  helper_le_ldsw_mmu
1000 # define helper_ret_lduw_mmu  helper_le_lduw_mmu
1001 # define helper_ret_ldsl_mmu  helper_le_ldsl_mmu
1002 # define helper_ret_ldul_mmu  helper_le_ldul_mmu
1003 # define helper_ret_ldq_mmu   helper_le_ldq_mmu
1004 # define helper_ret_stw_mmu   helper_le_stw_mmu
1005 # define helper_ret_stl_mmu   helper_le_stl_mmu
1006 # define helper_ret_stq_mmu   helper_le_stq_mmu
1007 #endif
1008
1009 #endif /* CONFIG_SOFTMMU */
1010
1011 #endif /* TCG_H */