1750ecec7SAkira Hatanaka //===-- MipsMCCodeEmitter.cpp - Convert Mips code to machine code ---------===//
2750ecec7SAkira Hatanaka //
3750ecec7SAkira Hatanaka //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4750ecec7SAkira Hatanaka //
5750ecec7SAkira Hatanaka // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6750ecec7SAkira Hatanaka // License. See LICENSE.TXT for details.
7750ecec7SAkira Hatanaka //
8750ecec7SAkira Hatanaka //===----------------------------------------------------------------------===//
9750ecec7SAkira Hatanaka //
10750ecec7SAkira Hatanaka // This file implements the MipsMCCodeEmitter class.
11750ecec7SAkira Hatanaka //
12750ecec7SAkira Hatanaka //===----------------------------------------------------------------------===//
13750ecec7SAkira Hatanaka //
14750ecec7SAkira Hatanaka #define DEBUG_TYPE "mccodeemitter"
15c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "MCTargetDesc/MipsBaseInfo.h"
16c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "MCTargetDesc/MipsFixupKinds.h"
17c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "MCTargetDesc/MipsMCTargetDesc.h"
18c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "llvm/ADT/APFloat.h"
19c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
21750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCExpr.h"
22750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCInst.h"
23750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCInstrInfo.h"
24750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
25750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/MC/MCSubtargetInfo.h"
26750ecec7SAkira Hatanaka #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
27750ecec7SAkira Hatanaka 
28750ecec7SAkira Hatanaka using namespace llvm;
29750ecec7SAkira Hatanaka 
30750ecec7SAkira Hatanaka namespace {
31750ecec7SAkira Hatanaka class MipsMCCodeEmitter : public MCCodeEmitter {
32750ecec7SAkira Hatanaka   MipsMCCodeEmitter(const MipsMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
33750ecec7SAkira Hatanaka   void operator=(const MipsMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
34750ecec7SAkira Hatanaka   const MCInstrInfo &MCII;
35750ecec7SAkira Hatanaka   const MCSubtargetInfo &STI;
36c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   MCContext &Ctx;
37750ecec7SAkira Hatanaka 
38750ecec7SAkira Hatanaka public:
39750ecec7SAkira Hatanaka   MipsMCCodeEmitter(const MCInstrInfo &mcii, const MCSubtargetInfo &sti,
40c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                     MCContext &ctx) : MCII(mcii), STI(sti) , Ctx(ctx) {}
41750ecec7SAkira Hatanaka 
42750ecec7SAkira Hatanaka   ~MipsMCCodeEmitter() {}
43750ecec7SAkira Hatanaka 
44c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   void EmitByte(unsigned char C, raw_ostream &OS) const {
45c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     OS << (char)C;
46750ecec7SAkira Hatanaka   }
47c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
48c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   void EmitInstruction(uint64_t Val, unsigned Size, raw_ostream &OS) const {
49c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     // Output the instruction encoding in little endian byte order.
50c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
51c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       EmitByte(Val & 255, OS);
52c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       Val >>= 8;
53c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     }
54c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   }
55c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
56c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   void EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
57c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
58c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
59c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // getBinaryCodeForInstr - TableGen'erated function for getting the
60c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // binary encoding for an instruction.
61c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getBinaryCodeForInstr(const MCInst &MI,
62c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                  SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
63c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
64c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // getBranchJumpOpValue - Return binary encoding of the jump
65c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // target operand. If the machine operand requires relocation,
66c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // record the relocation and return zero.
67c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    unsigned getJumpTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
68c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                  SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
69c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
70c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    // getBranchTargetOpValue - Return binary encoding of the branch
71c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    // target operand. If the machine operand requires relocation,
72c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    // record the relocation and return zero.
73c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getBranchTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
74c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
75c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
76c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    // getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machin
77c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes    // operand requires relocation, record the relocation and return zero.
78c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getMachineOpValue(const MCInst &MI,const MCOperand &MO,
79c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                              SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
80c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
81c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getMemEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
82c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                           SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
83c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getSizeExtEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
84c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                               SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
85c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned getSizeInsEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
86c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                               SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
87c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
88750ecec7SAkira Hatanaka }; // class MipsMCCodeEmitter
89750ecec7SAkira Hatanaka }  // namespace
90750ecec7SAkira Hatanaka 
91750ecec7SAkira Hatanaka MCCodeEmitter *llvm::createMipsMCCodeEmitter(const MCInstrInfo &MCII,
92750ecec7SAkira Hatanaka                                              const MCSubtargetInfo &STI,
93c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                              MCContext &Ctx)
94c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes {
95750ecec7SAkira Hatanaka   return new MipsMCCodeEmitter(MCII, STI, Ctx);
96750ecec7SAkira Hatanaka }
97c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
98c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// EncodeInstruction - Emit the instruction.
99c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// Size the instruction (currently only 4 bytes
100c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes void MipsMCCodeEmitter::
101c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
102c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const
103c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes {
104c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   uint32_t Binary = getBinaryCodeForInstr(MI, Fixups);
105c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
106c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // Check for unimplemented opcodes.
107c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // Unfortunately in MIPS both NOT and SLL will come in with Binary == 0
108c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // so we have to special check for them.
109c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
110c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   if ((Opcode != Mips::NOP) && (Opcode != Mips::SLL) && !Binary)
111c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     llvm_unreachable("unimplemented opcode in EncodeInstruction()");
112c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
113c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   const MCInstrDesc &Desc = MCII.get(MI.getOpcode());
114c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   uint64_t TSFlags = Desc.TSFlags;
115c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
116c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // Pseudo instructions don't get encoded and shouldn't be here
117c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // in the first place!
118c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   if ((TSFlags & MipsII::FormMask) == MipsII::Pseudo)
119c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     llvm_unreachable("Pseudo opcode found in EncodeInstruction()");
120c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
121c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // For now all instructions are 4 bytes
122c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   int Size = 4; // FIXME: Have Desc.getSize() return the correct value!
123c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
124c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   EmitInstruction(Binary, Size, OS);
125c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
126c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
127c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// getBranchTargetOpValue - Return binary encoding of the branch
128c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// target operand. If the machine operand requires relocation,
129c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// record the relocation and return zero.
130c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned MipsMCCodeEmitter::
131c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes getBranchTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
132c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                        SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
133c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
134c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
135c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   assert(MO.isExpr() && "getBranchTargetOpValue expects only expressions");
136c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
137c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
138c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr,
139c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                    MCFixupKind(Mips::fixup_Mips_PC16)));
140c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   return 0;
141c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
142c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
143c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// getJumpTargetOpValue - Return binary encoding of the jump
144c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// target operand. If the machine operand requires relocation,
145c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// record the relocation and return zero.
146c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned MipsMCCodeEmitter::
147c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes getJumpTargetOpValue(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
148c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                      SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
149c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
150c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   const MCOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
151c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   assert(MO.isExpr() && "getJumpTargetOpValue expects only expressions");
152c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
153c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
154c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr,
155c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                    MCFixupKind(Mips::fixup_Mips_26)));
156c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   return 0;
157c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
158c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
159c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
160c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
161c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned MipsMCCodeEmitter::
162c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes getMachineOpValue(const MCInst &MI, const MCOperand &MO,
163c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
164c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   if (MO.isReg()) {
165c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     unsigned Reg = MO.getReg();
166c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     unsigned RegNo = getMipsRegisterNumbering(Reg);
167c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     return RegNo;
168c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   } else if (MO.isImm()) {
169c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
170c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   } else if (MO.isFPImm()) {
171c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     return static_cast<unsigned>(APFloat(MO.getFPImm())
172c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         .bitcastToAPInt().getHiBits(32).getLimitedValue());
173c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   } else if (MO.isExpr()) {
174c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     const MCExpr *Expr = MO.getExpr();
175c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     MCExpr::ExprKind Kind = Expr->getKind();
176049e9e4dSAkira Hatanaka     unsigned Ret = 0;
177049e9e4dSAkira Hatanaka 
178049e9e4dSAkira Hatanaka     if (Kind == MCExpr::Binary) {
179049e9e4dSAkira Hatanaka       const MCBinaryExpr *BE = static_cast<const MCBinaryExpr*>(Expr);
180049e9e4dSAkira Hatanaka       Expr = BE->getLHS();
181049e9e4dSAkira Hatanaka       Kind = Expr->getKind();
182049e9e4dSAkira Hatanaka       const MCConstantExpr *CE = dyn_cast<MCConstantExpr>(BE->getRHS());
183049e9e4dSAkira Hatanaka       assert((Kind == MCExpr::SymbolRef) && CE &&
184049e9e4dSAkira Hatanaka              "Binary expression must be sym+const.");
185049e9e4dSAkira Hatanaka       Ret = CE->getValue();
186049e9e4dSAkira Hatanaka     }
187049e9e4dSAkira Hatanaka 
188c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     if (Kind == MCExpr::SymbolRef) {
189049e9e4dSAkira Hatanaka       Mips::Fixups FixupKind;
190049e9e4dSAkira Hatanaka       switch(cast<MCSymbolRefExpr>(Expr)->getKind()) {
191c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_GPREL:
192c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_GPREL16;
193c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
194c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_GOT_CALL:
195c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_CALL16;
196c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
197*61e6d987SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_GOT16:
198*61e6d987SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_GOT_Global;
199*61e6d987SBruno Cardoso Lopes         break;
200c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_GOT:
201*61e6d987SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_GOT_Local;
202c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
203c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_ABS_HI:
204c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_HI16;
205c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
206c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_ABS_LO:
207c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_LO16;
208c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
209c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_TLSGD:
210c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_TLSGD;
211c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
212c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_GOTTPREL:
213c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_GOTTPREL;
214c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
215c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_TPREL_HI:
216c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_TPREL_HI;
217c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
218c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       case MCSymbolRefExpr::VK_Mips_TPREL_LO:
219c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         FixupKind = Mips::fixup_Mips_TPREL_LO;
220c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes         break;
221c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       default:
222049e9e4dSAkira Hatanaka         return Ret;
223c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       } // switch
224c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes       Fixups.push_back(MCFixup::Create(0, Expr, MCFixupKind(FixupKind)));
225c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     } // if SymbolRef
226c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes     // All of the information is in the fixup.
227049e9e4dSAkira Hatanaka     return Ret;
228c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   }
229c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   llvm_unreachable("Unable to encode MCOperand!");
230c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // Not reached
231c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   return 0;
232c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
233c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
234c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// getMemEncoding - Return binary encoding of memory related operand.
235c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes /// If the offset operand requires relocation, record the relocation.
236c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned
237c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes MipsMCCodeEmitter::getMemEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
238c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
239c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   // Base register is encoded in bits 20-16, offset is encoded in bits 15-0.
240c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   assert(MI.getOperand(OpNo).isReg());
241c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned RegBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo),Fixups) << 16;
242c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   unsigned OffBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo+1), Fixups);
243c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
244c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes   return (OffBits & 0xFFFF) | RegBits;
245c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
246c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
247c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned
248c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes MipsMCCodeEmitter::getSizeExtEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
249c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                       SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
250049e9e4dSAkira Hatanaka   assert(MI.getOperand(OpNo).isImm());
251049e9e4dSAkira Hatanaka   unsigned szEncoding = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo), Fixups);
252049e9e4dSAkira Hatanaka   return szEncoding - 1;
253c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
254c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
255049e9e4dSAkira Hatanaka // FIXME: should be called getMSBEncoding
256049e9e4dSAkira Hatanaka //
257c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes unsigned
258c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes MipsMCCodeEmitter::getSizeInsEncoding(const MCInst &MI, unsigned OpNo,
259c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes                                       SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
260049e9e4dSAkira Hatanaka   assert(MI.getOperand(OpNo-1).isImm());
261049e9e4dSAkira Hatanaka   assert(MI.getOperand(OpNo).isImm());
262049e9e4dSAkira Hatanaka   unsigned pos = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo-1), Fixups);
263049e9e4dSAkira Hatanaka   unsigned sz = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo), Fixups);
264049e9e4dSAkira Hatanaka 
265049e9e4dSAkira Hatanaka   return pos + sz - 1;
266c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes }
267c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
268c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes #include "MipsGenMCCodeEmitter.inc"
269c85e3ff3SBruno Cardoso Lopes 
270