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td文件信息

https://blog.csdn.net/fs3296/article/details/141831812

定义指令

td通过class Instruction来定义指令,其各个字段意义如下:

GAS
OutOperandList:输出dag节点列表;
InOperandList:输入操作数节点列表;
AsmString:用于在“.s”文件中的汇编显示;
Pattern:用于指令选择匹配的dag列表;
Predicates:用于在指令选择阶段是否启用的条件判断;
Uses:指令引用的寄存器列表;
Defs:指令改写的寄存器列表;
Size:指令编码成二进制的长度,为0表示可变长度;
CodeSize:
Itinerary:按步骤方式的调度模式;
SchedRW:按资源使用的调度模式;
Constraints:约束条件,例如有些指令源寄存器与目的寄存器笔下相同,则$src = $dst;
TSFlags:

注:还有一个隐含的字段field bits Inst,该字段表示指令转换为二进制时bit位。例如RISCV里面为field bits<32> Inst。

. 定义SDNode

SDNode用于定义一个dag节点,它分别有如下重要参数:

GAS
opcode:SDNode的节点枚举;
typeprof:用于描述节点特性的SDTypeProfile类型;
props:节点属性列表,定义在SDNodeProperties.td文件中,对应源码enum SDNP。例如满足交换律、满足结合律、有边界影响;
sdclass:节点对应C++类型名称;

SDTypeProfile用于描述节点的特性,各个参数如下:

GAS
numresults:节点输出值数量;
numoperands:节点输入操作数数量;
constraints:节点输出/入的约束;

注:SDTypeConstraint用于描述节点的输入输出约束。例如SDTCisInt<2>表示第0个输出/入为int,假设节点numresults为1,numoperands为2,序号从0到2,前面一个为输出、后面两个为输入。

3. PatFrags

例如store节点包括unindexed store、normal store、trunc store等,怎么分别定义这些SDNode呢?这时PatFrags就派上用场,其主要的参数如下:

C++
ops与frags:它表示将frags中的任何片段之一匹配成ops片段;
pred:启动该匹配的前置条件代码,输出布尔变量。该代码片段生成于XXXGenDAGISel.inc中,代码片段除了可以访问class XXXDAGToDAGISel,还可以访问一个临时变量SDNode *N;
xform:对节点的转换代码片段,类型为SDNodeXForm。默认为NOOP_SDNodeXForm,即不转换。

注:PatFrags本质上是模式匹配的宏(类似c中的宏定义),只有代入pat中才会展开其功能。通常frags只有一项,因此td模板定义了PatFrag来表示这种情况。

class SDNodeXForm用于对节点的转换操作,例如在PatFrags匹配结束,基于匹配的SDNode构造上级pat匹配结果的操作数、或者做封装、甚至替换。此外,SDNodeXForm还会出现在dag匹配片段中。核心字段如下:

C++
opc:可转换的节点,类型为SDNode。
xformFunction:转换代码片段,代码片段除了可以访问class XXXDAGToDAGISel,还可以访问一个临时变量SDNode *N;

.1 ImmLeaf

ImmLeaf表示将一个常数叶子重新匹配、或者说重定义为一个新的节点,也就是立即数节点。用于取立即数操作。立即数节点是没有子节点可继续展开,所以在PatFrag中断ops参数由一个空的ops表示。其主要两个参数:

C++
vt:表示节点的输出类型,例如i8、i16、i32等;
pred:表示可匹配的先决条件,为一段输出布尔的代码。代码片段除了可以访问class XXXDAGToDAGISel,还可以访问一个临时变量 Imm

.2 PatLeaf

PatLeaf表示将一个无操作数节点重新匹配、或者说重定义为一个新的节点名称,PatLeaf是PatFrag子类。由于叶子节点没有子节点可继续展开,所以在PatFrag中断ops参数由一个空的ops表示。例如x86中如下定义:

GAS
... ...
def i32immSExt8  : ImmLeaf<i32, [{ return isInt<8>(Imm); }]>;
... ...
def i32immSExt8_su : PatLeaf<(i32immSExt8), [{
    return !shouldAvoidImmediateInstFormsForSize(N);
}]>;
... ...

注:与PatFrag类似,pred字段的代码片段除了可以访问class XXXDAGToDAGISel,还可以访问一个临时变量SDNode *N。

4 ComplexPattern

ComplexPattern可用于从节点中提前操作数。例如地址有基地址、偏移、scale等组成,这时ComplexPattern派上用场。其各个字段意义如下:

C++
Ty:被提取、或者说匹配的节点类型;
NumOperands:需要提前的子操作数个数;
SelectFunc:表示class XXXDAGToDAGISel中用于提取操作的成员函数名称;
RootNodes:表示该提取操作在哪些根节点下有效。为空则没有限制;
Properties:表示被提取节点(而非根节点)的属性;

例如X86中,有如下定义:

GAS
def addr      : ComplexPattern<iPTR, 5, "selectAddr", [], [SDNPWantParent]>;

则X86DAGToDAGISel类中有如下函数实现:

C++
//Parent - ComplexPattern中定义了SDNPWantParent属性;
//N - 被提取节点,类型为iPTR;
//后面的导出参数对应ComplexPattern中定义的5个需要提前的子操作数
bool X86DAGToDAGISel::selectAddr(SDNode *Parent, SDValue N, SDValue &Base,
                                 SDValue &Scale, SDValue &Index,
                                 SDValue &Disp, SDValue &Segment) {

5. 谓词条件

谓词条件表示匹配或定义有效的前置条件。除了前面各个record中表示谓词的字段。还有一种定义谓词的通用方式,就是def的record多重继承class Requires< list < Predicate > preds >。其中Predicate定义的谓词一般访问Subtarget实现返回条件布尔值。

模式匹配

6.1 dag的组成

在模式匹配中,由节点、操作数、输出三者组成一个dag单元;一个匹配的dag由一个dag单元组成、或多个dag单元嵌套组成。

C++
节点的组成:Instruction、SDNode、PatFrags和它们的派生类型组成;
操作数的组成:除了可以由组成节点的类型组成外;可以由ComplexPattern、SDNodeXForm、Operand以及Operand的派生类型组成;还可以由具体的值(如0、1、。。。)、ValueType的派生类型、RegisterClass、具体的Register组成;另外操作数还可以由一个dag单元组成,用于复杂的dag嵌套;
输出的组成:一般可以不提供,它通常由set指定,由RegisterClass、具体的Register组成。

注:特别地,ValueType的派生类型可以显示声明操作数的数据类型和节点输出的数据类型。

此外,llvm还提供了一些特殊的def,也是dag组成的元素。

C++
unknown:表示节点的操作数、输出值是一个不可知的任意可能的输入/输出;
node:表示组成节点单位的任意元素。通常用在PatFrags和它们的派生类型组成中;
set:用于声明节点输出;
implicit:用于声明dag隐式读取或修改某个寄存器;