e0ee5cb19974df21249d089e91ed85ae85e75b48
[sbcl.git] / src / compiler / node.lisp
1 ;;;; structures for the first intermediate representation in the
2 ;;;; compiler, IR1
3
4 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
5 ;;;; more information.
6 ;;;;
7 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
8 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
9 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
10 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
11 ;;;; files for more information.
12
13 (in-package "SB!C")
14
15 ;;; The front-end data structure (IR1) is composed of nodes,
16 ;;; representing actual evaluations. Linear sequences of nodes in
17 ;;; control-flow order are combined into blocks (but see
18 ;;; JOIN-SUCCESSOR-IF-POSSIBLE for precise conditions); control
19 ;;; transfers inside a block are represented with CTRANs and between
20 ;;; blocks -- with BLOCK-SUCC/BLOCK-PRED lists; data transfers are
21 ;;; represented with LVARs.
22
23 ;;; "Lead-in" Control TRANsfer [to some node]
24 (def!struct (ctran
25              (:make-load-form-fun ignore-it)
26              (:constructor make-ctran))
27   ;; an indication of the way that this continuation is currently used
28   ;;
29   ;; :UNUSED
30   ;;    A continuation for which all control-related slots have the
31   ;;    default values. A continuation is unused during IR1 conversion
32   ;;    until it is assigned a block, and may be also be temporarily
33   ;;    unused during later manipulations of IR1. In a consistent
34   ;;    state there should never be any mention of :UNUSED
35   ;;    continuations. NEXT can have a non-null value if the next node
36   ;;    has already been determined.
37   ;;
38   ;; :BLOCK-START
39   ;;    The continuation that is the START of BLOCK.
40   ;;
41   ;; :INSIDE-BLOCK
42   ;;    A continuation that is the NEXT of some node in BLOCK.
43   (kind :unused :type (member :unused :inside-block :block-start))
44   ;; A NODE which is to be evaluated next. Null only temporary.
45   (next nil :type (or node null))
46   ;; the node where this CTRAN is used, if unique. This is always null
47   ;; in :UNUSED and :BLOCK-START CTRANs, and is never null in
48   ;; :INSIDE-BLOCK continuations.
49   (use nil :type (or node null))
50   ;; the basic block this continuation is in. This is null only in
51   ;; :UNUSED continuations.
52   (block nil :type (or cblock null)))
53
54 (def!method print-object ((x ctran) stream)
55   (print-unreadable-object (x stream :type t :identity t)
56     (format stream "~D" (cont-num x))))
57
58 ;;; Linear VARiable. Multiple-value (possibly of unknown number)
59 ;;; temporal storage.
60 (def!struct (lvar
61              (:make-load-form-fun ignore-it)
62              (:constructor make-lvar (&optional dest)))
63   ;; The node which receives this value. NIL only temporarily.
64   (dest nil :type (or node null))
65   ;; cached type of this lvar's value. If NIL, then this must be
66   ;; recomputed: see LVAR-DERIVED-TYPE.
67   (%derived-type nil :type (or ctype null))
68   ;; the node (if unique) or a list of nodes where this lvar is used.
69   (uses nil :type (or node list))
70   ;; set to true when something about this lvar's value has
71   ;; changed. See REOPTIMIZE-LVAR. This provides a way for IR1
72   ;; optimize to determine which operands to a node have changed. If
73   ;; the optimizer for this node type doesn't care, it can elect not
74   ;; to clear this flag.
75   (reoptimize t :type boolean)
76   ;; Cached type which is checked by DEST. If NIL, then this must be
77   ;; recomputed: see LVAR-EXTERNALLY-CHECKABLE-TYPE.
78   (%externally-checkable-type nil :type (or null ctype))
79   ;; if the LVAR value is DYNAMIC-EXTENT, CLEANUP protecting it.
80   (dynamic-extent nil :type (or null cleanup))
81   ;; something or other that the back end annotates this lvar with
82   (info nil))
83
84 (def!method print-object ((x lvar) stream)
85   (print-unreadable-object (x stream :type t :identity t)
86     (format stream "~D" (cont-num x))))
87
88 (def!struct (node (:constructor nil)
89                   (:include sset-element (number (incf *compiler-sset-counter*)))
90                   (:copier nil))
91   ;; unique ID for debugging
92   #!+sb-show (id (new-object-id) :read-only t)
93   ;; True if this node needs to be optimized. This is set to true
94   ;; whenever something changes about the value of an lvar whose DEST
95   ;; is this node.
96   (reoptimize t :type boolean)
97   ;; the ctran indicating what we do controlwise after evaluating this
98   ;; node. This is null if the node is the last in its block.
99   (next nil :type (or ctran null))
100   ;; the ctran that this node is the NEXT of. This is null during IR1
101   ;; conversion when we haven't linked the node in yet or in nodes
102   ;; that have been deleted from the IR1 by UNLINK-NODE.
103   (prev nil :type (or ctran null))
104   ;; the lexical environment this node was converted in
105   (lexenv *lexenv* :type lexenv)
106   ;; a representation of the source code responsible for generating
107   ;; this node
108   ;;
109   ;; For a form introduced by compilation (does not appear in the
110   ;; original source), the path begins with a list of all the
111   ;; enclosing introduced forms. This list is from the inside out,
112   ;; with the form immediately responsible for this node at the head
113   ;; of the list.
114   ;;
115   ;; Following the introduced forms is a representation of the
116   ;; location of the enclosing original source form. This transition
117   ;; is indicated by the magic ORIGINAL-SOURCE-START marker. The first
118   ;; element of the original source is the "form number", which is the
119   ;; ordinal number of this form in a depth-first, left-to-right walk
120   ;; of the truly-top-level form in which this appears.
121   ;;
122   ;; Following is a list of integers describing the path taken through
123   ;; the source to get to this point:
124   ;;     (K L M ...) => (NTH K (NTH L (NTH M ...)))
125   ;;
126   ;; The last element in the list is the top level form number, which
127   ;; is the ordinal number (in this call to the compiler) of the truly
128   ;; top level form containing the original source.
129   (source-path *current-path* :type list)
130   ;; If this node is in a tail-recursive position, then this is set to
131   ;; T. At the end of IR1 (in physical environment analysis) this is
132   ;; computed for all nodes (after cleanup code has been emitted).
133   ;; Before then, a non-null value indicates that IR1 optimization has
134   ;; converted a tail local call to a direct transfer.
135   ;;
136   ;; If the back-end breaks tail-recursion for some reason, then it
137   ;; can null out this slot.
138   (tail-p nil :type boolean))
139
140 (def!struct (valued-node (:conc-name node-)
141                          (:include node)
142                          (:constructor nil)
143                          (:copier nil))
144   ;; the bottom-up derived type for this node.
145   (derived-type *wild-type* :type ctype)
146   ;; Lvar, receiving the values, produced by this node. May be NIL if
147   ;; the value is unused.
148   (lvar nil :type (or lvar null)))
149
150 ;;; Flags that are used to indicate various things about a block, such
151 ;;; as what optimizations need to be done on it:
152 ;;; -- REOPTIMIZE is set when something interesting happens the uses of a
153 ;;;    lvar whose DEST is in this block. This indicates that the
154 ;;;    value-driven (forward) IR1 optimizations should be done on this block.
155 ;;; -- FLUSH-P is set when code in this block becomes potentially flushable,
156 ;;;    usually due to an lvar's DEST becoming null.
157 ;;; -- TYPE-CHECK is true when the type check phase should be run on this
158 ;;;    block. IR1 optimize can introduce new blocks after type check has
159 ;;;    already run. We need to check these blocks, but there is no point in
160 ;;;    checking blocks we have already checked.
161 ;;; -- DELETE-P is true when this block is used to indicate that this block
162 ;;;    has been determined to be unreachable and should be deleted. IR1
163 ;;;    phases should not attempt to examine or modify blocks with DELETE-P
164 ;;;    set, since they may:
165 ;;;     - be in the process of being deleted, or
166 ;;;     - have no successors.
167 ;;; -- TYPE-ASSERTED, TEST-MODIFIED
168 ;;;    These flags are used to indicate that something in this block
169 ;;;    might be of interest to constraint propagation. TYPE-ASSERTED
170 ;;;    is set when an lvar type assertion is strengthened.
171 ;;;    TEST-MODIFIED is set whenever the test for the ending IF has
172 ;;;    changed (may be true when there is no IF.)
173 (!def-boolean-attribute block
174   reoptimize flush-p type-check delete-p type-asserted test-modified)
175
176 ;;; FIXME: Tweak so that definitions of e.g. BLOCK-DELETE-P is
177 ;;; findable by grep for 'def.*block-delete-p'.
178 (macrolet ((frob (slot)
179              `(defmacro ,(symbolicate "BLOCK-" slot) (block)
180                 `(block-attributep (block-flags ,block) ,',slot))))
181   (frob reoptimize)
182   (frob flush-p)
183   (frob type-check)
184   (frob delete-p)
185   (frob type-asserted)
186   (frob test-modified))
187
188 ;;; The CBLOCK structure represents a basic block. We include
189 ;;; SSET-ELEMENT so that we can have sets of blocks. Initially the
190 ;;; SSET-ELEMENT-NUMBER is null, DFO analysis numbers in reverse DFO.
191 ;;; During IR2 conversion, IR1 blocks are re-numbered in forward emit
192 ;;; order. This latter numbering also forms the basis of the block
193 ;;; numbering in the debug-info (though that is relative to the start
194 ;;; of the function.)
195 (def!struct (cblock (:include sset-element)
196                     (:constructor make-block (start))
197                     (:constructor make-block-key)
198                     (:conc-name block-)
199                     (:predicate block-p))
200   ;; a list of all the blocks that are predecessors/successors of this
201   ;; block. In well-formed IR1, most blocks will have one successor.
202   ;; The only exceptions are:
203   ;;  1. component head blocks (any number)
204   ;;  2. blocks ending in an IF (1 or 2)
205   ;;  3. blocks with DELETE-P set (zero)
206   (pred nil :type list)
207   (succ nil :type list)
208   ;; the ctran which heads this block (a :BLOCK-START), or NIL when we
209   ;; haven't made the start ctran yet (and in the dummy component head
210   ;; and tail blocks)
211   (start nil :type (or ctran null))
212   ;; the last node in this block. This is NIL when we are in the
213   ;; process of building a block (and in the dummy component head and
214   ;; tail blocks.)
215   (last nil :type (or node null))
216   ;; the forward and backward links in the depth-first ordering of the
217   ;; blocks. These slots are NIL at beginning/end.
218   (next nil :type (or null cblock))
219   (prev nil :type (or null cblock))
220   ;; This block's attributes: see above.
221   (flags (block-attributes reoptimize flush-p type-check type-asserted
222                            test-modified)
223          :type attributes)
224   ;; in constraint propagation: list of LAMBDA-VARs killed in this block
225   ;; in copy propagation: list of killed TNs
226   (kill nil)
227   ;; other sets used in constraint propagation and/or copy propagation
228   (gen nil)
229   (in nil)
230   (out nil)
231   ;; Set of all blocks that dominate this block. NIL is interpreted
232   ;; as "all blocks in component".
233   (dominators nil :type (or null sset))
234   ;; the LOOP that this block belongs to
235   (loop nil :type (or null cloop))
236   ;; next block in the loop.
237   (loop-next nil :type (or null cblock))
238   ;; the component this block is in, or NIL temporarily during IR1
239   ;; conversion and in deleted blocks
240   (component (progn
241                (aver-live-component *current-component*)
242                *current-component*)
243              :type (or component null))
244   ;; a flag used by various graph-walking code to determine whether
245   ;; this block has been processed already or what. We make this
246   ;; initially NIL so that FIND-INITIAL-DFO doesn't have to scan the
247   ;; entire initial component just to clear the flags.
248   (flag nil)
249   ;; some kind of info used by the back end
250   (info nil)
251   ;; what macroexpansions happened "in" this block, used for xref
252   (macroexpands nil :type list)
253   ;; Cache the physenv of a block during lifetime analysis. :NONE if
254   ;; no cached value has been stored yet.
255   (physenv-cache :none :type (or null physenv (member :none))))
256 (def!method print-object ((cblock cblock) stream)
257   (print-unreadable-object (cblock stream :type t :identity t)
258     (format stream "~W :START c~W"
259             (block-number cblock)
260             (cont-num (block-start cblock)))))
261
262 ;;; The BLOCK-ANNOTATION class is inherited (via :INCLUDE) by
263 ;;; different BLOCK-INFO annotation structures so that code
264 ;;; (specifically control analysis) can be shared.
265 (def!struct (block-annotation (:constructor nil)
266                               (:copier nil))
267   ;; The IR1 block that this block is in the INFO for.
268   (block (missing-arg) :type cblock)
269   ;; the next and previous block in emission order (not DFO). This
270   ;; determines which block we drop though to, and is also used to
271   ;; chain together overflow blocks that result from splitting of IR2
272   ;; blocks in lifetime analysis.
273   (next nil :type (or block-annotation null))
274   (prev nil :type (or block-annotation null)))
275
276 ;;; A COMPONENT structure provides a handle on a connected piece of
277 ;;; the flow graph. Most of the passes in the compiler operate on
278 ;;; COMPONENTs rather than on the entire flow graph.
279 ;;;
280 ;;; According to the CMU CL internals/front.tex, the reason for
281 ;;; separating compilation into COMPONENTs is
282 ;;;   to increase the efficiency of large block compilations. In
283 ;;;   addition to improving locality of reference and reducing the
284 ;;;   size of flow analysis problems, this allows back-end data
285 ;;;   structures to be reclaimed after the compilation of each
286 ;;;   component.
287 (def!struct (component (:copier nil)
288                        (:constructor
289                         make-component
290                         (head
291                          tail &aux
292                          (last-block tail)
293                          (outer-loop (make-loop :kind :outer :head head)))))
294   ;; unique ID for debugging
295   #!+sb-show (id (new-object-id) :read-only t)
296   ;; the kind of component
297   ;;
298   ;; (The terminology here is left over from before
299   ;; sbcl-0.pre7.34.flaky5.2, when there was no such thing as
300   ;; FUNCTIONAL-HAS-EXTERNAL-REFERENCES-P, so that Python was
301   ;; incapable of building standalone :EXTERNAL functions, but instead
302   ;; had to implement things like #'CL:COMPILE as FUNCALL of a little
303   ;; toplevel stub whose sole purpose was to return an :EXTERNAL
304   ;; function.)
305   ;;
306   ;; The possibilities are:
307   ;;   NIL
308   ;;     an ordinary component, containing non-top-level code
309   ;;   :TOPLEVEL
310   ;;     a component containing only load-time code
311   ;;   :COMPLEX-TOPLEVEL
312   ;;     In the old system, before FUNCTIONAL-HAS-EXTERNAL-REFERENCES-P
313   ;;     was defined, this was necessarily a component containing both
314   ;;     top level and run-time code. Now this state is also used for
315   ;;     a component with HAS-EXTERNAL-REFERENCES-P functionals in it.
316   ;;   :INITIAL
317   ;;     the result of initial IR1 conversion, on which component
318   ;;     analysis has not been done
319   ;;   :DELETED
320   ;;     debris left over from component analysis
321   ;;
322   ;; See also COMPONENT-TOPLEVELISH-P.
323   (kind nil :type (member nil :toplevel :complex-toplevel :initial :deleted))
324   ;; the blocks that are the dummy head and tail of the DFO
325   ;;
326   ;; Entry/exit points have these blocks as their
327   ;; predecessors/successors. The start and return from each
328   ;; non-deleted function is linked to the component head and
329   ;; tail. Until physical environment analysis links NLX entry stubs
330   ;; to the component head, every successor of the head is a function
331   ;; start (i.e. begins with a BIND node.)
332   (head (missing-arg) :type cblock)
333   (tail (missing-arg) :type cblock)
334   ;; New blocks are inserted before this.
335   (last-block (missing-arg) :type cblock)
336   ;; This becomes a list of the CLAMBDA structures for all functions
337   ;; in this component. OPTIONAL-DISPATCHes are represented only by
338   ;; their XEP and other associated lambdas. This doesn't contain any
339   ;; deleted or LET lambdas.
340   ;;
341   ;; Note that logical associations between CLAMBDAs and COMPONENTs
342   ;; seem to exist for a while before this is initialized. See e.g.
343   ;; the NEW-FUNCTIONALS slot. In particular, I got burned by writing
344   ;; some code to use this value to decide which components need
345   ;; LOCALL-ANALYZE-COMPONENT, when it turns out that
346   ;; LOCALL-ANALYZE-COMPONENT had a role in initializing this value
347   ;; (and DFO stuff does too, maybe). Also, even after it's
348   ;; initialized, it might change as CLAMBDAs are deleted or merged.
349   ;; -- WHN 2001-09-30
350   (lambdas () :type list)
351   ;; a list of FUNCTIONALs for functions that are newly converted, and
352   ;; haven't been local-call analyzed yet. Initially functions are not
353   ;; in the LAMBDAS list. Local call analysis moves them there
354   ;; (possibly as LETs, or implicitly as XEPs if an OPTIONAL-DISPATCH.)
355   ;; Between runs of local call analysis there may be some debris of
356   ;; converted or even deleted functions in this list.
357   (new-functionals () :type list)
358   ;; If this is :MAYBE, then there is stuff in this component that
359   ;; could benefit from further IR1 optimization. T means that
360   ;; reoptimization is necessary.
361   (reoptimize t :type (member nil :maybe t))
362   ;; If this is true, then the control flow in this component was
363   ;; messed up by IR1 optimizations, so the DFO should be recomputed.
364   (reanalyze nil :type boolean)
365   ;; some sort of name for the code in this component
366   (name "<unknown>" :type t)
367   ;; When I am a child, this is :NO-IR2-YET.
368   ;; In my adulthood, IR2 stores notes to itself here.
369   ;; After I have left the great wheel and am staring into the GC, this
370   ;;   is set to :DEAD to indicate that it's a gruesome error to operate
371   ;;   on me (e.g. by using me as *CURRENT-COMPONENT*, or by pushing
372   ;;   LAMBDAs onto my NEW-FUNCTIONALS, as in sbcl-0.pre7.115).
373   (info :no-ir2-yet :type (or ir2-component (member :no-ir2-yet :dead)))
374   ;; count of the number of inline expansions we have done while
375   ;; compiling this component, to detect infinite or exponential
376   ;; blowups
377   (inline-expansions 0 :type index)
378   ;; a map from combination nodes to things describing how an
379   ;; optimization of the node failed. The description is an alist
380   ;; (TRANSFORM . ARGS), where TRANSFORM is the structure describing
381   ;; the transform that failed, and ARGS is either a list of format
382   ;; arguments for the note, or the FUN-TYPE that would have
383   ;; enabled the transformation but failed to match.
384   (failed-optimizations (make-hash-table :test 'eq) :type hash-table)
385   ;; This is similar to NEW-FUNCTIONALS, but is used when a function
386   ;; has already been analyzed, but new references have been added by
387   ;; inline expansion. Unlike NEW-FUNCTIONALS, this is not disjoint
388   ;; from COMPONENT-LAMBDAS.
389   (reanalyze-functionals nil :type list)
390   (delete-blocks nil :type list)
391   (nlx-info-generated-p nil :type boolean)
392   ;; this is filled by physical environment analysis
393   (dx-lvars nil :type list)
394   ;; The default LOOP in the component.
395   (outer-loop (missing-arg) :type cloop)
396   ;; The current sset index
397   (sset-number 0 :type fixnum))
398 (defprinter (component :identity t)
399   name
400   #!+sb-show id
401   (reanalyze :test reanalyze))
402
403 ;;; Check that COMPONENT is suitable for roles which involve adding
404 ;;; new code. (gotta love imperative programming with lotso in-place
405 ;;; side effects...)
406 (defun aver-live-component (component)
407   ;; FIXME: As of sbcl-0.pre7.115, we're asserting that
408   ;; COMPILE-COMPONENT hasn't happened yet. Might it be even better
409   ;; (certainly stricter, possibly also correct...) to assert that
410   ;; IR1-FINALIZE hasn't happened yet?
411   (aver (not (eql (component-info component) :dead))))
412
413 ;;; Before sbcl-0.7.0, there were :TOPLEVEL things which were magical
414 ;;; in multiple ways. That's since been refactored into the orthogonal
415 ;;; properties "optimized for locall with no arguments" and "externally
416 ;;; visible/referenced (so don't delete it)". The code <0.7.0 did a lot
417 ;;; of tests a la (EQ KIND :TOP_LEVEL) in the "don't delete it?" sense;
418 ;;; this function is a sort of literal translation of those tests into
419 ;;; the new world.
420 ;;;
421 ;;; FIXME: After things settle down, bare :TOPLEVEL might go away, at
422 ;;; which time it might be possible to replace the COMPONENT-KIND
423 ;;; :TOPLEVEL mess with a flag COMPONENT-HAS-EXTERNAL-REFERENCES-P
424 ;;; along the lines of FUNCTIONAL-HAS-EXTERNAL-REFERENCES-P.
425 (defun lambda-toplevelish-p (clambda)
426   (or (eql (lambda-kind clambda) :toplevel)
427       (lambda-has-external-references-p clambda)))
428 (defun component-toplevelish-p (component)
429   (member (component-kind component)
430           '(:toplevel :complex-toplevel)))
431
432 ;;; A CLEANUP structure represents some dynamic binding action. Blocks
433 ;;; are annotated with the current CLEANUP so that dynamic bindings
434 ;;; can be removed when control is transferred out of the binding
435 ;;; environment. We arrange for changes in dynamic bindings to happen
436 ;;; at block boundaries, so that cleanup code may easily be inserted.
437 ;;; The "mess-up" action is explicitly represented by a funny function
438 ;;; call or ENTRY node.
439 ;;;
440 ;;; We guarantee that CLEANUPs only need to be done at block
441 ;;; boundaries by requiring that the exit ctrans initially head their
442 ;;; blocks, and then by not merging blocks when there is a cleanup
443 ;;; change.
444 (def!struct (cleanup (:copier nil))
445   ;; the kind of thing that has to be cleaned up
446   (kind (missing-arg)
447         :type (member :special-bind :catch :unwind-protect
448                       :block :tagbody :dynamic-extent))
449   ;; the node that messes things up. This is the last node in the
450   ;; non-messed-up environment. Null only temporarily. This could be
451   ;; deleted due to unreachability.
452   (mess-up nil :type (or node null))
453   ;; For all kinds, except :DYNAMIC-EXTENT: a list of all the NLX-INFO
454   ;; structures whose NLX-INFO-CLEANUP is this cleanup. This is filled
455   ;; in by physical environment analysis.
456   ;;
457   ;; For :DYNAMIC-EXTENT: a list of all DX LVARs, preserved by this
458   ;; cleanup. This is filled when the cleanup is created (now by
459   ;; locall call analysis) and is rechecked by physical environment
460   ;; analysis. (For closures this is a list of the allocating node -
461   ;; during IR1, and a list of the argument LVAR of the allocator -
462   ;; after physical environment analysis.)
463   (info nil :type list))
464 (defprinter (cleanup :identity t)
465   kind
466   mess-up
467   (info :test info))
468 (defmacro cleanup-nlx-info (cleanup)
469   `(cleanup-info ,cleanup))
470
471 ;;; A PHYSENV represents the result of physical environment analysis.
472 ;;;
473 ;;; As far as I can tell from reverse engineering, this IR1 structure
474 ;;; represents the physical environment (which is probably not the
475 ;;; standard Lispy term for this concept, but I dunno what is the
476 ;;; standard term): those things in the lexical environment which a
477 ;;; LAMBDA actually interacts with. Thus in
478 ;;;   (DEFUN FROB-THINGS (THINGS)
479 ;;;     (DOLIST (THING THINGS)
480 ;;;       (BLOCK FROBBING-ONE-THING
481 ;;;         (MAPCAR (LAMBDA (PATTERN)
482 ;;;                   (WHEN (FITS-P THING PATTERN)
483 ;;;                     (RETURN-FROM FROB-THINGS (LIST :FIT THING PATTERN))))
484 ;;;                 *PATTERNS*))))
485 ;;; the variables THINGS, THING, and PATTERN and the block names
486 ;;; FROB-THINGS and FROBBING-ONE-THING are all in the inner LAMBDA's
487 ;;; lexical environment, but of those only THING, PATTERN, and
488 ;;; FROB-THINGS are in its physical environment. In IR1, we largely
489 ;;; just collect the names of these things; in IR2 an IR2-PHYSENV
490 ;;; structure is attached to INFO and used to keep track of
491 ;;; associations between these names and less-abstract things (like
492 ;;; TNs, or eventually stack slots and registers). -- WHN 2001-09-29
493 (def!struct (physenv (:copier nil))
494   ;; the function that allocates this physical environment
495   (lambda (missing-arg) :type clambda :read-only t)
496   ;; This ultimately converges to a list of all the LAMBDA-VARs and
497   ;; NLX-INFOs needed from enclosing environments by code in this
498   ;; physical environment. In the meantime, it may be
499   ;;   * NIL at object creation time
500   ;;   * a superset of the correct result, generated somewhat later
501   ;;   * smaller and smaller sets converging to the correct result as
502   ;;     we notice and delete unused elements in the superset
503   (closure nil :type list)
504   ;; a list of NLX-INFO structures describing all the non-local exits
505   ;; into this physical environment
506   (nlx-info nil :type list)
507   ;; some kind of info used by the back end
508   (info nil))
509 (defprinter (physenv :identity t)
510   lambda
511   (closure :test closure)
512   (nlx-info :test nlx-info))
513
514 ;;; An TAIL-SET structure is used to accumulate information about
515 ;;; tail-recursive local calls. The "tail set" is effectively the
516 ;;; transitive closure of the "is called tail-recursively by"
517 ;;; relation.
518 ;;;
519 ;;; All functions in the same tail set share the same TAIL-SET
520 ;;; structure. Initially each function has its own TAIL-SET, but when
521 ;;; IR1-OPTIMIZE-RETURN notices a tail local call, it joins the tail
522 ;;; sets of the called function and the calling function.
523 ;;;
524 ;;; The tail set is somewhat approximate, because it is too early to
525 ;;; be sure which calls will be tail-recursive. Any call that *might*
526 ;;; end up tail-recursive causes TAIL-SET merging.
527 (def!struct (tail-set)
528   ;; a list of all the LAMBDAs in this tail set
529   (funs nil :type list)
530   ;; our current best guess of the type returned by these functions.
531   ;; This is the union across all the functions of the return node's
532   ;; RESULT-TYPE, excluding local calls.
533   (type *wild-type* :type ctype)
534   ;; some info used by the back end
535   (info nil))
536 (defprinter (tail-set :identity t)
537   funs
538   type
539   (info :test info))
540
541 ;;; An NLX-INFO structure is used to collect various information about
542 ;;; non-local exits. This is effectively an annotation on the
543 ;;; continuation, although it is accessed by searching in the
544 ;;; PHYSENV-NLX-INFO.
545 (def!struct (nlx-info
546              (:constructor make-nlx-info (cleanup
547                                           exit
548                                           &aux
549                                           (block (first (block-succ
550                                                          (node-block exit))))))
551              (:make-load-form-fun ignore-it))
552   ;; the cleanup associated with this exit. In a catch or
553   ;; unwind-protect, this is the :CATCH or :UNWIND-PROTECT cleanup,
554   ;; and not the cleanup for the escape block. The CLEANUP-KIND of
555   ;; this thus provides a good indication of what kind of exit is
556   ;; being done.
557   (cleanup (missing-arg) :type cleanup)
558   ;; the ``continuation'' exited to (the block, succeeding the EXIT
559   ;; nodes). If this exit is from an escape function (CATCH or
560   ;; UNWIND-PROTECT), then physical environment analysis deletes the
561   ;; escape function and instead has the %NLX-ENTRY use this
562   ;; continuation.
563   ;;
564   ;; This slot is used as a sort of name to allow us to find the
565   ;; NLX-INFO that corresponds to a given exit. For this purpose, the
566   ;; ENTRY must also be used to disambiguate, since exits to different
567   ;; places may deliver their result to the same continuation.
568   (block (missing-arg) :type cblock)
569   ;; the entry stub inserted by physical environment analysis. This is
570   ;; a block containing a call to the %NLX-ENTRY funny function that
571   ;; has the original exit destination as its successor. Null only
572   ;; temporarily.
573   (target nil :type (or cblock null))
574   ;; for a lexical exit it determines whether tag existence check is
575   ;; needed
576   (safe-p nil :type boolean)
577   ;; some kind of info used by the back end
578   info)
579 (defprinter (nlx-info :identity t)
580   block
581   target
582   info)
583 \f
584 ;;;; LEAF structures
585
586 ;;; Variables, constants and functions are all represented by LEAF
587 ;;; structures. A reference to a LEAF is indicated by a REF node. This
588 ;;; allows us to easily substitute one for the other without actually
589 ;;; hacking the flow graph.
590 (def!struct (leaf (:make-load-form-fun ignore-it)
591                   (:include sset-element (number (incf *compiler-sset-counter*)))
592                   (:constructor nil))
593   ;; unique ID for debugging
594   #!+sb-show (id (new-object-id) :read-only t)
595   ;; (For public access to this slot, use LEAF-SOURCE-NAME.)
596   ;;
597   ;; the name of LEAF as it appears in the source, e.g. 'FOO or '(SETF
598   ;; FOO) or 'N or '*Z*, or the special .ANONYMOUS. value if there's
599   ;; no name for this thing in the source (as can happen for
600   ;; FUNCTIONALs, e.g. for anonymous LAMBDAs or for functions for
601   ;; top-level forms; and can also happen for anonymous constants) or
602   ;; perhaps also if the match between the name and the thing is
603   ;; skewed enough (e.g. for macro functions or method functions) that
604   ;; we don't want to have that name affect compilation
605   ;;
606   ;; (We use .ANONYMOUS. here more or less the way we'd ordinarily use
607   ;; NIL, but we're afraid to use NIL because it's a symbol which could
608   ;; be the name of a leaf, if only the constant named NIL.)
609   ;;
610   ;; The value of this slot in can affect ordinary runtime behavior,
611   ;; e.g. of special variables and known functions, not just debugging.
612   ;;
613   ;; See also the LEAF-DEBUG-NAME function and the
614   ;; FUNCTIONAL-%DEBUG-NAME slot.
615   (%source-name (missing-arg)
616                 :type (or symbol (and cons (satisfies legal-fun-name-p)))
617                 :read-only t)
618   ;; the type which values of this leaf must have
619   (type *universal-type* :type ctype)
620   ;; the type which values of this leaf have last been defined to have
621   ;; (but maybe won't have in future, in case of redefinition)
622   (defined-type *universal-type* :type ctype)
623   ;; where the TYPE information came from:
624   ;;  :DECLARED, from a declaration.
625   ;;  :ASSUMED, from uses of the object.
626   ;;  :DEFINED, from examination of the definition.
627   ;;  :DEFINED-METHOD, implicit, piecemeal declarations from CLOS.
628   ;; FIXME: This should be a named type. (LEAF-WHERE-FROM? Or
629   ;; perhaps just WHERE-FROM, since it's not just used in LEAF,
630   ;; but also in various DEFINE-INFO-TYPEs in globaldb.lisp,
631   ;; and very likely elsewhere too.)
632   (where-from :assumed :type (member :declared :assumed :defined :defined-method))
633   ;; list of the REF nodes for this leaf
634   (refs () :type list)
635   ;; true if there was ever a REF or SET node for this leaf. This may
636   ;; be true when REFS and SETS are null, since code can be deleted.
637   (ever-used nil :type boolean)
638   ;; is it declared dynamic-extent, or truly-dynamic-extent?
639   (dynamic-extent nil :type (member nil t :truly))
640   ;; some kind of info used by the back end
641   (info nil))
642
643 ;;; LEAF name operations
644 ;;;
645 ;;; KLUDGE: wants CLOS..
646 (defun leaf-has-source-name-p (leaf)
647   (not (eq (leaf-%source-name leaf)
648            '.anonymous.)))
649 (defun leaf-source-name (leaf)
650   (aver (leaf-has-source-name-p leaf))
651   (leaf-%source-name leaf))
652 (defun leaf-debug-name (leaf)
653   (if (functional-p leaf)
654       ;; FUNCTIONALs have additional %DEBUG-NAME behavior.
655       (functional-debug-name leaf)
656       ;; Other objects just use their source name.
657       ;;
658       ;; (As of sbcl-0.pre7.85, there are a few non-FUNCTIONAL
659       ;; anonymous objects, (anonymous constants..) and those would
660       ;; fail here if we ever tried to get debug names from them, but
661       ;; it looks as though it's never interesting to get debug names
662       ;; from them, so it's moot. -- WHN)
663       (leaf-source-name leaf)))
664 (defun leaf-%debug-name (leaf)
665   (when (functional-p leaf)
666     (functional-%debug-name leaf)))
667
668 ;;; The CONSTANT structure is used to represent known constant values.
669 ;;; Since the same constant leaf may be shared between named and anonymous
670 ;;; constants, %SOURCE-NAME is never used.
671 (def!struct (constant (:constructor make-constant (value
672                                                    &aux
673                                                    (type (ctype-of value))
674                                                    (%source-name '.anonymous.)
675                                                    (where-from :defined)))
676                       (:include leaf))
677   ;; the value of the constant
678   (value (missing-arg) :type t))
679 (defprinter (constant :identity t)
680   value)
681
682 ;;; The BASIC-VAR structure represents information common to all
683 ;;; variables which don't correspond to known local functions.
684 (def!struct (basic-var (:include leaf)
685                        (:constructor nil))
686   ;; Lists of the set nodes for this variable.
687   (sets () :type list))
688
689 ;;; The GLOBAL-VAR structure represents a value hung off of the symbol
690 ;;; NAME.
691 (def!struct (global-var (:include basic-var))
692   ;; kind of variable described
693   (kind (missing-arg)
694         :type (member :special :global-function :global)))
695 (defprinter (global-var :identity t)
696   %source-name
697   #!+sb-show id
698   (type :test (not (eq type *universal-type*)))
699   (where-from :test (not (eq where-from :assumed)))
700   kind)
701
702 ;;; A DEFINED-FUN represents a function that is defined in the same
703 ;;; compilation block, or that has an inline expansion, or that has a
704 ;;; non-NIL INLINEP value. Whenever we change the INLINEP state (i.e.
705 ;;; an inline proclamation) we copy the structure so that former
706 ;;; INLINEP values are preserved.
707 (def!struct (defined-fun (:include global-var
708                                    (where-from :defined)
709                                    (kind :global-function)))
710   ;; The values of INLINEP and INLINE-EXPANSION initialized from the
711   ;; global environment.
712   (inlinep nil :type inlinep)
713   (inline-expansion nil :type (or cons null))
714   ;; the block-local definition of this function (either because it
715   ;; was semi-inline, or because it was defined in this block). If
716   ;; this function is not an entry point, then this may be deleted or
717   ;; LET-converted. Null if we haven't converted the expansion yet.
718   (functional nil :type (or functional null)))
719 (defprinter (defined-fun :identity t)
720   %source-name
721   #!+sb-show id
722   inlinep
723   (functional :test functional))
724 \f
725 ;;;; function stuff
726
727 ;;; We default the WHERE-FROM and TYPE slots to :DEFINED and FUNCTION.
728 ;;; We don't normally manipulate function types for defined functions,
729 ;;; but if someone wants to know, an approximation is there.
730 (def!struct (functional (:include leaf
731                                   (%source-name '.anonymous.)
732                                   (where-from :defined)
733                                   (type (specifier-type 'function))))
734   ;; (For public access to this slot, use LEAF-DEBUG-NAME.)
735   ;;
736   ;; the name of FUNCTIONAL for debugging purposes, or NIL if we
737   ;; should just let the SOURCE-NAME fall through
738   ;;
739   ;; Unlike the SOURCE-NAME slot, this slot's value should never
740   ;; affect ordinary code behavior, only debugging/diagnostic behavior.
741   ;;
742   ;; Ha.  Ah, the starry-eyed idealism of the writer of the above
743   ;; paragraph.  FUNCTION-LAMBDA-EXPRESSION's behaviour, as of
744   ;; sbcl-0.7.11.x, differs if the name of the a function is a string
745   ;; or not, as if it is a valid function name then it can look for an
746   ;; inline expansion.
747   ;;
748   ;; E.g. for the function which implements (DEFUN FOO ...), we could
749   ;; have
750   ;;   %SOURCE-NAME=FOO
751   ;;   %DEBUG-NAME=NIL
752   ;; for the function which implements the top level form
753   ;; (IN-PACKAGE :FOO) we could have
754   ;;   %SOURCE-NAME=NIL
755   ;;   %DEBUG-NAME=(TOP-LEVEL-FORM (IN-PACKAGE :FOO)
756   ;; for the function which implements FOO in
757   ;;   (DEFUN BAR (...) (FLET ((FOO (...) ...)) ...))
758   ;; we could have
759   ;;   %SOURCE-NAME=FOO
760   ;;   %DEBUG-NAME=(FLET FOO)
761   ;; and for the function which implements FOO in
762   ;;   (DEFMACRO FOO (...) ...)
763   ;; we could have
764   ;;   %SOURCE-NAME=FOO (or maybe .ANONYMOUS.?)
765   ;;   %DEBUG-NAME=(MACRO-FUNCTION FOO)
766   (%debug-name nil
767                :type (or null (not (satisfies legal-fun-name-p)))
768                :read-only t)
769   ;; some information about how this function is used. These values
770   ;; are meaningful:
771   ;;
772   ;;    NIL
773   ;;    an ordinary function, callable using local call
774   ;;
775   ;;    :LET
776   ;;    a lambda that is used in only one local call, and has in
777   ;;    effect been substituted directly inline. The return node is
778   ;;    deleted, and the result is computed with the actual result
779   ;;    lvar for the call.
780   ;;
781   ;;    :MV-LET
782   ;;    Similar to :LET (as per FUNCTIONAL-LETLIKE-P), but the call
783   ;;    is an MV-CALL.
784   ;;
785   ;;    :ASSIGNMENT
786   ;;    similar to a LET (as per FUNCTIONAL-SOMEWHAT-LETLIKE-P), but
787   ;;    can have other than one call as long as there is at most
788   ;;    one non-tail call.
789   ;;
790   ;;    :OPTIONAL
791   ;;    a lambda that is an entry point for an OPTIONAL-DISPATCH.
792   ;;    Similar to NIL, but requires greater caution, since local call
793   ;;    analysis may create new references to this function. Also, the
794   ;;    function cannot be deleted even if it has *no* references. The
795   ;;    OPTIONAL-DISPATCH is in the LAMDBA-OPTIONAL-DISPATCH.
796   ;;
797   ;;    :EXTERNAL
798   ;;    an external entry point lambda. The function it is an entry
799   ;;    for is in the ENTRY-FUN slot.
800   ;;
801   ;;    :TOPLEVEL
802   ;;    a top level lambda, holding a compiled top level form.
803   ;;    Compiled very much like NIL, but provides an indication of
804   ;;    top level context. A :TOPLEVEL lambda should have *no*
805   ;;    references. Its ENTRY-FUN is a self-pointer.
806   ;;
807   ;;    :TOPLEVEL-XEP
808   ;;    After a component is compiled, we clobber any top level code
809   ;;    references to its non-closure XEPs with dummy FUNCTIONAL
810   ;;    structures having this kind. This prevents the retained
811   ;;    top level code from holding onto the IR for the code it
812   ;;    references.
813   ;;
814   ;;    :ESCAPE
815   ;;    :CLEANUP
816   ;;    special functions used internally by CATCH and UNWIND-PROTECT.
817   ;;    These are pretty much like a normal function (NIL), but are
818   ;;    treated specially by local call analysis and stuff. Neither
819   ;;    kind should ever be given an XEP even though they appear as
820   ;;    args to funny functions. An :ESCAPE function is never actually
821   ;;    called, and thus doesn't need to have code generated for it.
822   ;;
823   ;;    :DELETED
824   ;;    This function has been found to be uncallable, and has been
825   ;;    marked for deletion.
826   ;;
827   ;;    :ZOMBIE
828   ;;    Effectless [MV-]LET; has no BIND node.
829   (kind nil :type (member nil :optional :deleted :external :toplevel
830                           :escape :cleanup :let :mv-let :assignment
831                           :zombie :toplevel-xep))
832   ;; Is this a function that some external entity (e.g. the fasl dumper)
833   ;; refers to, so that even when it appears to have no references, it
834   ;; shouldn't be deleted? In the old days (before
835   ;; sbcl-0.pre7.37.flaky5.2) this was sort of implicitly true when
836   ;; KIND was :TOPLEVEL. Now it must be set explicitly, both for
837   ;; :TOPLEVEL functions and for any other kind of functions that we
838   ;; want to dump or return from #'CL:COMPILE or whatever.
839   (has-external-references-p nil)
840   ;; In a normal function, this is the external entry point (XEP)
841   ;; lambda for this function, if any. Each function that is used
842   ;; other than in a local call has an XEP, and all of the
843   ;; non-local-call references are replaced with references to the
844   ;; XEP.
845   ;;
846   ;; In an XEP lambda (indicated by the :EXTERNAL kind), this is the
847   ;; function that the XEP is an entry-point for. The body contains
848   ;; local calls to all the actual entry points in the function. In a
849   ;; :TOPLEVEL lambda (which is its own XEP) this is a self-pointer.
850   ;;
851   ;; With all other kinds, this is null.
852   (entry-fun nil :type (or functional null))
853   ;; the value of any inline/notinline declaration for a local
854   ;; function (or NIL in any case if no inline expansion is available)
855   (inlinep nil :type inlinep)
856   ;; If we have a lambda that can be used as in inline expansion for
857   ;; this function, then this is it. If there is no source-level
858   ;; lambda corresponding to this function then this is null (but then
859   ;; INLINEP will always be NIL as well.)
860   (inline-expansion nil :type list)
861   ;; the lexical environment that the INLINE-EXPANSION should be converted in
862   (lexenv *lexenv* :type lexenv)
863   ;; the original function or macro lambda list, or :UNSPECIFIED if
864   ;; this is a compiler created function
865   (arg-documentation nil :type (or list (member :unspecified)))
866   ;; Node, allocating closure for this lambda. May be NIL when we are
867   ;; sure that no closure is needed.
868   (allocator nil :type (or null combination))
869   ;; various rare miscellaneous info that drives code generation & stuff
870   (plist () :type list)
871   ;; xref information for this functional (only used for functions with an
872   ;; XEP)
873   (xref () :type list)
874   ;; True if this functional was created from an inline expansion
875   (inline-expanded nil :type boolean))
876 (defprinter (functional :identity t)
877   %source-name
878   %debug-name
879   #!+sb-show id)
880
881 ;;; Is FUNCTIONAL LET-converted? (where we're indifferent to whether
882 ;;; it returns one value or multiple values)
883 (defun functional-letlike-p (functional)
884   (member (functional-kind functional)
885           '(:let :mv-let)))
886
887 ;;; Is FUNCTIONAL sorta LET-converted? (where even an :ASSIGNMENT counts)
888 ;;;
889 ;;; FIXME: I (WHN) don't understand this one well enough to give a good
890 ;;; definition or even a good function name, it's just a literal copy
891 ;;; of a CMU CL idiom. Does anyone have a better name or explanation?
892 (defun functional-somewhat-letlike-p (functional)
893   (or (functional-letlike-p functional)
894       (eql (functional-kind functional) :assignment)))
895
896 ;;; FUNCTIONAL name operations
897 (defun functional-debug-name (functional)
898   ;; FUNCTIONAL-%DEBUG-NAME takes precedence over FUNCTIONAL-SOURCE-NAME
899   ;; here because we want different debug names for the functions in
900   ;; DEFUN FOO and FLET FOO even though they have the same source name.
901   (or (functional-%debug-name functional)
902       ;; Note that this will cause an error if the function is
903       ;; anonymous. In SBCL (as opposed to CMU CL) we make all
904       ;; FUNCTIONALs have debug names. The CMU CL code didn't bother
905       ;; in many FUNCTIONALs, especially those which were likely to be
906       ;; optimized away before the user saw them. However, getting
907       ;; that right requires a global understanding of the code,
908       ;; which seems bad, so we just require names for everything.
909       (leaf-source-name functional)))
910
911 ;;; The CLAMBDA only deals with required lexical arguments. Special,
912 ;;; optional, keyword and rest arguments are handled by transforming
913 ;;; into simpler stuff.
914 (def!struct (clambda (:include functional)
915                      (:conc-name lambda-)
916                      (:predicate lambda-p)
917                      (:constructor make-lambda)
918                      (:copier copy-lambda))
919   ;; list of LAMBDA-VAR descriptors for arguments
920   (vars nil :type list :read-only t)
921   ;; If this function was ever a :OPTIONAL function (an entry-point
922   ;; for an OPTIONAL-DISPATCH), then this is that OPTIONAL-DISPATCH.
923   ;; The optional dispatch will be :DELETED if this function is no
924   ;; longer :OPTIONAL.
925   (optional-dispatch nil :type (or optional-dispatch null))
926   ;; the BIND node for this LAMBDA. This node marks the beginning of
927   ;; the lambda, and serves to explicitly represent the lambda binding
928   ;; semantics within the flow graph representation. This is null in
929   ;; deleted functions, and also in LETs where we deleted the call and
930   ;; bind (because there are no variables left), but have not yet
931   ;; actually deleted the LAMBDA yet.
932   (bind nil :type (or bind null))
933   ;; the RETURN node for this LAMBDA, or NIL if it has been
934   ;; deleted. This marks the end of the lambda, receiving the result
935   ;; of the body. In a LET, the return node is deleted, and the body
936   ;; delivers the value to the actual lvar. The return may also be
937   ;; deleted if it is unreachable.
938   (return nil :type (or creturn null))
939   ;; If this CLAMBDA is a LET, then this slot holds the LAMBDA whose
940   ;; LETS list we are in, otherwise it is a self-pointer.
941   (home nil :type (or clambda null))
942   ;; all the lambdas that have been LET-substituted in this lambda.
943   ;; This is only non-null in lambdas that aren't LETs.
944   (lets nil :type list)
945   ;; all the ENTRY nodes in this function and its LETs, or null in a LET
946   (entries nil :type list)
947   ;; CLAMBDAs which are locally called by this lambda, and other
948   ;; objects (closed-over LAMBDA-VARs and XEPs) which this lambda
949   ;; depends on in such a way that DFO shouldn't put them in separate
950   ;; components.
951   (calls-or-closes (make-sset) :type (or null sset))
952   ;; the TAIL-SET that this LAMBDA is in. This is null during creation.
953   ;;
954   ;; In CMU CL, and old SBCL, this was also NILed out when LET
955   ;; conversion happened. That caused some problems, so as of
956   ;; sbcl-0.pre7.37.flaky5.2 when I was trying to get the compiler to
957   ;; emit :EXTERNAL functions directly, and so now the value
958   ;; is no longer NILed out in LET conversion, but instead copied
959   ;; (so that any further optimizations on the rest of the tail
960   ;; set won't modify the value) if necessary.
961   (tail-set nil :type (or tail-set null))
962   ;; the structure which represents the phsical environment that this
963   ;; function's variables are allocated in. This is filled in by
964   ;; physical environment analysis. In a LET, this is EQ to our home's
965   ;; physical environment.
966   (physenv nil :type (or physenv null))
967   ;; In a LET, this is the NODE-LEXENV of the combination node. We
968   ;; retain it so that if the LET is deleted (due to a lack of vars),
969   ;; we will still have caller's lexenv to figure out which cleanup is
970   ;; in effect.
971   (call-lexenv nil :type (or lexenv null))
972   ;; list of embedded lambdas
973   (children nil :type list)
974   (parent nil :type (or clambda null))
975   (allow-instrumenting *allow-instrumenting* :type boolean))
976 (defprinter (clambda :conc-name lambda- :identity t)
977   %source-name
978   %debug-name
979   #!+sb-show id
980   kind
981   (type :test (not (eq type *universal-type*)))
982   (where-from :test (not (eq where-from :assumed)))
983   (vars :prin1 (mapcar #'leaf-source-name vars)))
984
985 ;;; The OPTIONAL-DISPATCH leaf is used to represent hairy lambdas. It
986 ;;; is a FUNCTIONAL, like LAMBDA. Each legal number of arguments has a
987 ;;; function which is called when that number of arguments is passed.
988 ;;; The function is called with all the arguments actually passed. If
989 ;;; additional arguments are legal, then the LEXPR style MORE-ENTRY
990 ;;; handles them. The value returned by the function is the value
991 ;;; which results from calling the OPTIONAL-DISPATCH.
992 ;;;
993 ;;; The theory is that each entry-point function calls the next entry
994 ;;; point tail-recursively, passing all the arguments passed in and
995 ;;; the default for the argument the entry point is for. The last
996 ;;; entry point calls the real body of the function. In the presence
997 ;;; of SUPPLIED-P args and other hair, things are more complicated. In
998 ;;; general, there is a distinct internal function that takes the
999 ;;; SUPPLIED-P args as parameters. The preceding entry point calls
1000 ;;; this function with NIL filled in for the SUPPLIED-P args, while
1001 ;;; the current entry point calls it with T in the SUPPLIED-P
1002 ;;; positions.
1003 ;;;
1004 ;;; Note that it is easy to turn a call with a known number of
1005 ;;; arguments into a direct call to the appropriate entry-point
1006 ;;; function, so functions that are compiled together can avoid doing
1007 ;;; the dispatch.
1008 (def!struct (optional-dispatch (:include functional))
1009   ;; the original parsed argument list, for anyone who cares
1010   (arglist nil :type list)
1011   ;; true if &ALLOW-OTHER-KEYS was supplied
1012   (allowp nil :type boolean)
1013   ;; true if &KEY was specified (which doesn't necessarily mean that
1014   ;; there are any &KEY arguments..)
1015   (keyp nil :type boolean)
1016   ;; the number of required arguments. This is the smallest legal
1017   ;; number of arguments.
1018   (min-args 0 :type unsigned-byte)
1019   ;; the total number of required and optional arguments. Args at
1020   ;; positions >= to this are &REST, &KEY or illegal args.
1021   (max-args 0 :type unsigned-byte)
1022   ;; list of the (maybe delayed) LAMBDAs which are the entry points
1023   ;; for non-rest, non-key calls. The entry for MIN-ARGS is first,
1024   ;; MIN-ARGS+1 second, ... MAX-ARGS last. The last entry-point always
1025   ;; calls the main entry; in simple cases it may be the main entry.
1026   (entry-points nil :type list)
1027   ;; an entry point which takes MAX-ARGS fixed arguments followed by
1028   ;; an argument context pointer and an argument count. This entry
1029   ;; point deals with listifying rest args and parsing keywords. This
1030   ;; is null when extra arguments aren't legal.
1031   (more-entry nil :type (or clambda null))
1032   ;; the main entry-point into the function, which takes all arguments
1033   ;; including keywords as fixed arguments. The format of the
1034   ;; arguments must be determined by examining the arglist. This may
1035   ;; be used by callers that supply at least MAX-ARGS arguments and
1036   ;; know what they are doing.
1037   (main-entry nil :type (or clambda null)))
1038 (defprinter (optional-dispatch :identity t)
1039   %source-name
1040   %debug-name
1041   #!+sb-show id
1042   (type :test (not (eq type *universal-type*)))
1043   (where-from :test (not (eq where-from :assumed)))
1044   arglist
1045   allowp
1046   keyp
1047   min-args
1048   max-args
1049   (entry-points :test entry-points)
1050   (more-entry :test more-entry)
1051   main-entry)
1052
1053 ;;; The ARG-INFO structure allows us to tack various information onto
1054 ;;; LAMBDA-VARs during IR1 conversion. If we use one of these things,
1055 ;;; then the var will have to be massaged a bit before it is simple
1056 ;;; and lexical.
1057 (def!struct arg-info
1058   ;; true if this arg is to be specially bound
1059   (specialp nil :type boolean)
1060   ;; the kind of argument being described. Required args only have arg
1061   ;; info structures if they are special.
1062   (kind (missing-arg)
1063         :type (member :required :optional :keyword :rest
1064                       :more-context :more-count))
1065   ;; If true, this is the VAR for SUPPLIED-P variable of a keyword or
1066   ;; optional arg. This is true for keywords with non-constant
1067   ;; defaults even when there is no user-specified supplied-p var.
1068   (supplied-p nil :type (or lambda-var null))
1069   ;; the default for a keyword or optional, represented as the
1070   ;; original Lisp code. This is set to NIL in &KEY arguments that are
1071   ;; defaulted using the SUPPLIED-P arg.
1072   (default nil :type t)
1073   ;; the actual key for a &KEY argument. Note that in ANSI CL this is
1074   ;; not necessarily a keyword: (DEFUN FOO (&KEY ((BAR BAR))) ...).
1075   (key nil :type symbol))
1076 (defprinter (arg-info :identity t)
1077   (specialp :test specialp)
1078   kind
1079   (supplied-p :test supplied-p)
1080   (default :test default)
1081   (key :test key))
1082
1083 ;;; The LAMBDA-VAR structure represents a lexical lambda variable.
1084 ;;; This structure is also used during IR1 conversion to describe
1085 ;;; lambda arguments which may ultimately turn out not to be simple
1086 ;;; and lexical.
1087 ;;;
1088 ;;; LAMBDA-VARs with no REFs are considered to be deleted; physical
1089 ;;; environment analysis isn't done on these variables, so the back
1090 ;;; end must check for and ignore unreferenced variables. Note that a
1091 ;;; deleted LAMBDA-VAR may have sets; in this case the back end is
1092 ;;; still responsible for propagating the SET-VALUE to the set's CONT.
1093 (!def-boolean-attribute lambda-var
1094   ;; true if this variable has been declared IGNORE
1095   ignore
1096   ;; This is set by physical environment analysis if it chooses an
1097   ;; indirect (value cell) representation for this variable because it
1098   ;; is both set and closed over.
1099   indirect)
1100
1101 (def!struct (lambda-var (:include basic-var))
1102   (flags (lambda-var-attributes)
1103          :type attributes)
1104   ;; the CLAMBDA that this var belongs to. This may be null when we are
1105   ;; building a lambda during IR1 conversion.
1106   (home nil :type (or null clambda))
1107   ;; The following two slots are only meaningful during IR1 conversion
1108   ;; of hairy lambda vars:
1109   ;;
1110   ;; The ARG-INFO structure which holds information obtained from
1111   ;; &keyword parsing.
1112   (arg-info nil :type (or arg-info null))
1113   ;; if true, the GLOBAL-VAR structure for the special variable which
1114   ;; is to be bound to the value of this argument
1115   (specvar nil :type (or global-var null))
1116   ;; Set of the CONSTRAINTs on this variable. Used by constraint
1117   ;; propagation. This is left null by the lambda pre-pass if it
1118   ;; determine that this is a set closure variable, and is thus not a
1119   ;; good subject for flow analysis.
1120   (constraints nil :type (or null t #| FIXME: conset |#))
1121   ;; Initial type of a LET variable as last seen by PROPAGATE-FROM-SETS.
1122   (last-initial-type *universal-type* :type ctype)
1123   ;; The FOP handle of the lexical variable represented by LAMBDA-VAR
1124   ;; in the fopcompiler.
1125   (fop-value nil))
1126 (defprinter (lambda-var :identity t)
1127   %source-name
1128   #!+sb-show id
1129   (type :test (not (eq type *universal-type*)))
1130   (where-from :test (not (eq where-from :assumed)))
1131   (flags :test (not (zerop flags))
1132          :prin1 (decode-lambda-var-attributes flags))
1133   (arg-info :test arg-info)
1134   (specvar :test specvar))
1135
1136 (defmacro lambda-var-ignorep (var)
1137   `(lambda-var-attributep (lambda-var-flags ,var) ignore))
1138 (defmacro lambda-var-indirect (var)
1139   `(lambda-var-attributep (lambda-var-flags ,var) indirect))
1140 \f
1141 ;;;; basic node types
1142
1143 ;;; A REF represents a reference to a LEAF. REF-REOPTIMIZE is
1144 ;;; initially (and forever) NIL, since REFs don't receive any values
1145 ;;; and don't have any IR1 optimizer.
1146 (def!struct (ref (:include valued-node (reoptimize nil))
1147                  (:constructor make-ref
1148                                (leaf
1149                                 &optional (%source-name '.anonymous.)
1150                                 &aux (leaf-type (leaf-type leaf))
1151                                 (derived-type
1152                                  (make-single-value-type leaf-type))))
1153                  (:copier nil))
1154   ;; The leaf referenced.
1155   (leaf nil :type leaf)
1156   ;; CONSTANT nodes are always anonymous, since we wish to coalesce named and
1157   ;; unnamed constants that are equivalent, we need to keep track of the
1158   ;; reference name for XREF.
1159   (%source-name (missing-arg) :type symbol :read-only t))
1160 (defprinter (ref :identity t)
1161   #!+sb-show id
1162   %source-name
1163   leaf)
1164
1165 ;;; Naturally, the IF node always appears at the end of a block.
1166 (def!struct (cif (:include node)
1167                  (:conc-name if-)
1168                  (:predicate if-p)
1169                  (:constructor make-if)
1170                  (:copier copy-if))
1171   ;; LVAR for the predicate
1172   (test (missing-arg) :type lvar)
1173   ;; the blocks that we execute next in true and false case,
1174   ;; respectively (may be the same)
1175   (consequent (missing-arg) :type cblock)
1176   (consequent-constraints nil :type (or null t #| FIXME: conset |#))
1177   (alternative (missing-arg) :type cblock)
1178   (alternative-constraints nil :type (or null t #| FIXME: conset |#)))
1179 (defprinter (cif :conc-name if- :identity t)
1180   (test :prin1 (lvar-uses test))
1181   consequent
1182   alternative)
1183
1184 (def!struct (cset (:include valued-node
1185                            (derived-type (make-single-value-type
1186                                           *universal-type*)))
1187                   (:conc-name set-)
1188                   (:predicate set-p)
1189                   (:constructor make-set)
1190                   (:copier copy-set))
1191   ;; descriptor for the variable set
1192   (var (missing-arg) :type basic-var)
1193   ;; LVAR for the value form
1194   (value (missing-arg) :type lvar))
1195 (defprinter (cset :conc-name set- :identity t)
1196   var
1197   (value :prin1 (lvar-uses value)))
1198
1199 ;;; The BASIC-COMBINATION structure is used to represent both normal
1200 ;;; and multiple value combinations. In a let-like function call, this
1201 ;;; node appears at the end of its block and the body of the called
1202 ;;; function appears as the successor; the NODE-LVAR is null.
1203 (def!struct (basic-combination (:include valued-node)
1204                                (:constructor nil)
1205                                (:copier nil))
1206   ;; LVAR for the function
1207   (fun (missing-arg) :type lvar)
1208   ;; list of LVARs for the args. In a local call, an argument lvar may
1209   ;; be replaced with NIL to indicate that the corresponding variable
1210   ;; is unreferenced, and thus no argument value need be passed.
1211   (args nil :type list)
1212   ;; the kind of function call being made. :LOCAL means that this is a
1213   ;; local call to a function in the same component, and that argument
1214   ;; syntax checking has been done, etc.  Calls to known global
1215   ;; functions are represented by storing :KNOWN in this slot and the
1216   ;; FUN-INFO for that function in the FUN-INFO slot.  :FULL is a call
1217   ;; to an (as yet) unknown function, or to a known function declared
1218   ;; NOTINLINE. :ERROR is like :FULL, but means that we have
1219   ;; discovered that the call contains an error, and should not be
1220   ;; reconsidered for optimization.
1221   (kind :full :type (member :local :full :error :known))
1222   ;; if a call to a known global function, contains the FUN-INFO.
1223   (fun-info nil :type (or fun-info null))
1224   ;; some kind of information attached to this node by the back end
1225   (info nil)
1226   (step-info))
1227
1228 ;;; The COMBINATION node represents all normal function calls,
1229 ;;; including FUNCALL. This is distinct from BASIC-COMBINATION so that
1230 ;;; an MV-COMBINATION isn't COMBINATION-P.
1231 (def!struct (combination (:include basic-combination)
1232                          (:constructor make-combination (fun))
1233                          (:copier nil)))
1234 (defprinter (combination :identity t)
1235   #!+sb-show id
1236   (fun :prin1 (lvar-uses fun))
1237   (args :prin1 (mapcar (lambda (x)
1238                          (if x
1239                              (lvar-uses x)
1240                              "<deleted>"))
1241                        args)))
1242
1243 ;;; An MV-COMBINATION is to MULTIPLE-VALUE-CALL as a COMBINATION is to
1244 ;;; FUNCALL. This is used to implement all the multiple-value
1245 ;;; receiving forms.
1246 (def!struct (mv-combination (:include basic-combination)
1247                             (:constructor make-mv-combination (fun))
1248                             (:copier nil)))
1249 (defprinter (mv-combination)
1250   (fun :prin1 (lvar-uses fun))
1251   (args :prin1 (mapcar #'lvar-uses args)))
1252
1253 ;;; The BIND node marks the beginning of a lambda body and represents
1254 ;;; the creation and initialization of the variables.
1255 (def!struct (bind (:include node)
1256                   (:copier nil))
1257   ;; the lambda we are binding variables for. Null when we are
1258   ;; creating the LAMBDA during IR1 translation.
1259   (lambda nil :type (or clambda null)))
1260 (defprinter (bind)
1261   lambda)
1262
1263 ;;; The RETURN node marks the end of a lambda body. It collects the
1264 ;;; return values and represents the control transfer on return. This
1265 ;;; is also where we stick information used for TAIL-SET type
1266 ;;; inference.
1267 (def!struct (creturn (:include node)
1268                      (:conc-name return-)
1269                      (:predicate return-p)
1270                      (:constructor make-return)
1271                      (:copier copy-return))
1272   ;; the lambda we are returning from. Null temporarily during
1273   ;; ir1tran.
1274   (lambda nil :type (or clambda null))
1275   ;; the lvar which yields the value of the lambda
1276   (result (missing-arg) :type lvar)
1277   ;; the union of the node-derived-type of all uses of the result
1278   ;; other than by a local call, intersected with the result's
1279   ;; asserted-type. If there are no non-call uses, this is
1280   ;; *EMPTY-TYPE*
1281   (result-type *wild-type* :type ctype))
1282 (defprinter (creturn :conc-name return- :identity t)
1283   lambda
1284   result-type)
1285
1286 ;;; The CAST node represents type assertions. The check for
1287 ;;; TYPE-TO-CHECK is performed and then the VALUE is declared to be of
1288 ;;; type ASSERTED-TYPE.
1289 (def!struct (cast (:include valued-node)
1290                   (:constructor %make-cast))
1291   (asserted-type (missing-arg) :type ctype)
1292   (type-to-check (missing-arg) :type ctype)
1293   ;; an indication of what we have proven about how this type
1294   ;; assertion is satisfied:
1295   ;;
1296   ;; NIL
1297   ;;    No type check is necessary (VALUE type is a subtype of the TYPE-TO-CHECK.)
1298   ;;
1299   ;; :EXTERNAL
1300   ;;    Type check will be performed by NODE-DEST.
1301   ;;
1302   ;; T
1303   ;;    A type check is needed.
1304   (%type-check t :type (member t :external nil))
1305   ;; the lvar which is checked
1306   (value (missing-arg) :type lvar))
1307 (defprinter (cast :identity t)
1308   %type-check
1309   value
1310   asserted-type
1311   type-to-check)
1312 \f
1313 ;;;; non-local exit support
1314 ;;;;
1315 ;;;; In IR1, we insert special nodes to mark potentially non-local
1316 ;;;; lexical exits.
1317
1318 ;;; The ENTRY node serves to mark the start of the dynamic extent of a
1319 ;;; lexical exit. It is the mess-up node for the corresponding :ENTRY
1320 ;;; cleanup.
1321 (def!struct (entry (:include node)
1322                    (:copier nil))
1323   ;; All of the EXIT nodes for potential non-local exits to this point.
1324   (exits nil :type list)
1325   ;; The cleanup for this entry. NULL only temporarily.
1326   (cleanup nil :type (or cleanup null)))
1327 (defprinter (entry :identity t)
1328   #!+sb-show id)
1329
1330 ;;; The EXIT node marks the place at which exit code would be emitted,
1331 ;;; if necessary. This is interposed between the uses of the exit
1332 ;;; continuation and the exit continuation's DEST. Instead of using
1333 ;;; the returned value being delivered directly to the exit
1334 ;;; continuation, it is delivered to our VALUE lvar. The original exit
1335 ;;; lvar is the exit node's LVAR; physenv analysis also makes it the
1336 ;;; lvar of %NLX-ENTRY call.
1337 (def!struct (exit (:include valued-node)
1338                   (:copier nil))
1339   ;; the ENTRY node that this is an exit for. If null, this is a
1340   ;; degenerate exit. A degenerate exit is used to "fill" an empty
1341   ;; block (which isn't allowed in IR1.) In a degenerate exit, Value
1342   ;; is always also null.
1343   (entry nil :type (or entry null))
1344   ;; the lvar yielding the value we are to exit with. If NIL, then no
1345   ;; value is desired (as in GO).
1346   (value nil :type (or lvar null))
1347   (nlx-info nil :type (or nlx-info null)))
1348 (defprinter (exit :identity t)
1349   #!+sb-show id
1350   (entry :test entry)
1351   (value :test value))
1352 \f
1353 ;;;; miscellaneous IR1 structures
1354
1355 (def!struct (undefined-warning
1356             #-no-ansi-print-object
1357             (:print-object (lambda (x s)
1358                              (print-unreadable-object (x s :type t)
1359                                (prin1 (undefined-warning-name x) s))))
1360             (:copier nil))
1361   ;; the name of the unknown thing
1362   (name nil :type (or symbol list))
1363   ;; the kind of reference to NAME
1364   (kind (missing-arg) :type (member :function :type :variable))
1365   ;; the number of times this thing was used
1366   (count 0 :type unsigned-byte)
1367   ;; a list of COMPILER-ERROR-CONTEXT structures describing places
1368   ;; where this thing was used. Note that we only record the first
1369   ;; *UNDEFINED-WARNING-LIMIT* calls.
1370   (warnings () :type list))
1371 \f
1372 ;;; a helper for the POLICY macro, defined late here so that the
1373 ;;; various type tests can be inlined
1374 (declaim (ftype (function ((or list lexenv node functional)) list)
1375                 %coerce-to-policy))
1376 (defun %coerce-to-policy (thing)
1377   (let ((result (etypecase thing
1378                   (list thing)
1379                   (lexenv (lexenv-policy thing))
1380                   (node (lexenv-policy (node-lexenv thing)))
1381                   (functional (lexenv-policy (functional-lexenv thing))))))
1382     ;; Test the first element of the list as a rudimentary sanity
1383     ;; that it really does look like a valid policy.
1384     (aver (or (null result) (policy-quality-name-p (caar result))))
1385     ;; Voila.
1386     result))
1387 \f
1388 ;;;; Freeze some structure types to speed type testing.
1389
1390 #!-sb-fluid
1391 (declaim (freeze-type node leaf lexenv ctran lvar cblock component cleanup
1392                       physenv tail-set nlx-info))