1.0.16.18: Fixes to get clisp through host-1
[sbcl.git] / src / compiler / physenvanal.lisp
1 ;;;; This file implements the environment analysis phase for the
2 ;;;; compiler. This phase annotates IR1 with a hierarchy environment
3 ;;;; structures, determining the physical environment that each LAMBDA
4 ;;;; allocates its variables and finding what values are closed over
5 ;;;; by each physical environment.
6
7 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
8 ;;;; more information.
9 ;;;;
10 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
11 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
12 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
13 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
14 ;;;; files for more information.
15
16 (in-package "SB!C")
17
18 ;;; Do environment analysis on the code in COMPONENT. This involves
19 ;;; various things:
20 ;;;  1. Make a PHYSENV structure for each non-LET LAMBDA, assigning
21 ;;;     the LAMBDA-PHYSENV for all LAMBDAs.
22 ;;;  2. Find all values that need to be closed over by each
23 ;;;     physical environment.
24 ;;;  3. Scan the blocks in the component closing over non-local-exit
25 ;;;     continuations.
26 ;;;  4. Delete all non-top-level functions with no references. This
27 ;;;     should only get functions with non-NULL kinds, since normal
28 ;;;     functions are deleted when their references go to zero.
29 (defun physenv-analyze (component)
30   (declare (type component component))
31   (aver (every (lambda (x)
32                  (eq (functional-kind x) :deleted))
33                (component-new-functionals component)))
34   (setf (component-new-functionals component) ())
35   (dolist (clambda (component-lambdas component))
36     (reinit-lambda-physenv clambda))
37   (mapc #'add-lambda-vars-and-let-vars-to-closures
38         (component-lambdas component))
39
40   (find-non-local-exits component)
41   (recheck-dynamic-extent-lvars component)
42   (find-cleanup-points component)
43   (tail-annotate component)
44
45   (dolist (fun (component-lambdas component))
46     (when (null (leaf-refs fun))
47       (let ((kind (functional-kind fun)))
48         (unless (or (eq kind :toplevel)
49                     (functional-has-external-references-p fun))
50           (aver (member kind '(:optional :cleanup :escape)))
51           (setf (functional-kind fun) nil)
52           (delete-functional fun)))))
53
54   (setf (component-nlx-info-generated-p component) t)
55   (values))
56
57 ;;; This is to be called on a COMPONENT with top level LAMBDAs before
58 ;;; the compilation of the associated non-top-level code to detect
59 ;;; closed over top level variables. We just do COMPUTE-CLOSURE on all
60 ;;; the lambdas. This will pre-allocate environments for all the
61 ;;; functions with closed-over top level variables. The post-pass will
62 ;;; use the existing structure, rather than allocating a new one. We
63 ;;; return true if we discover any possible closure vars.
64 (defun pre-physenv-analyze-toplevel (component)
65   (declare (type component component))
66   (let ((found-it nil))
67     (dolist (lambda (component-lambdas component))
68       (when (add-lambda-vars-and-let-vars-to-closures lambda)
69         (setq found-it t)))
70     found-it))
71
72 ;;; If CLAMBDA has a PHYSENV, return it, otherwise assign an empty one
73 ;;; and return that.
74 (defun get-lambda-physenv (clambda)
75   (declare (type clambda clambda))
76   (let ((homefun (lambda-home clambda)))
77     (or (lambda-physenv homefun)
78         (let ((res (make-physenv :lambda homefun)))
79           (setf (lambda-physenv homefun) res)
80           ;; All the LETLAMBDAs belong to HOMEFUN, and share the same
81           ;; PHYSENV. Thus, (1) since HOMEFUN's PHYSENV was NIL,
82           ;; theirs should be NIL too, and (2) since we're modifying
83           ;; HOMEFUN's PHYSENV, we should modify theirs, too.
84           (dolist (letlambda (lambda-lets homefun))
85             (aver (eql (lambda-home letlambda) homefun))
86             (aver (null (lambda-physenv letlambda)))
87             (setf (lambda-physenv letlambda) res))
88           res))))
89
90 ;;; If FUN has no physical environment, assign one, otherwise clean up
91 ;;; the old physical environment and the INDIRECT flag on LAMBDA-VARs.
92 ;;; This is necessary because pre-analysis is done before
93 ;;; optimization.
94 (defun reinit-lambda-physenv (fun)
95   (let ((old (lambda-physenv (lambda-home fun))))
96     (cond (old
97            (setf (physenv-closure old) nil)
98            (flet ((clear (fun)
99                     (dolist (var (lambda-vars fun))
100                       (setf (lambda-var-indirect var) nil))))
101              (clear fun)
102              (map nil #'clear (lambda-lets fun))))
103           (t
104            (get-lambda-physenv fun))))
105   (values))
106
107 ;;; Get NODE's environment, assigning one if necessary.
108 (defun get-node-physenv (node)
109   (declare (type node node))
110   (get-lambda-physenv (node-home-lambda node)))
111
112 ;;; private guts of ADD-LAMBDA-VARS-AND-LET-VARS-TO-CLOSURES
113 ;;;
114 ;;; This is the old CMU CL COMPUTE-CLOSURE, which only works on
115 ;;; LAMBDA-VARS directly, not on the LAMBDA-VARS of LAMBDA-LETS. It
116 ;;; seems never to be valid to use this operation alone, so in SBCL,
117 ;;; it's private, and the public interface,
118 ;;; ADD-LAMBDA-VARS-AND-LET-VARS-TO-CLOSURES, always runs over all the
119 ;;; variables, not only the LAMBDA-VARS of CLAMBDA itself but also
120 ;;; the LAMBDA-VARS of CLAMBDA's LAMBDA-LETS.
121 (defun %add-lambda-vars-to-closures (clambda)
122   (let ((physenv (get-lambda-physenv clambda))
123         (did-something nil))
124     (note-unreferenced-vars clambda)
125     (dolist (var (lambda-vars clambda))
126       (dolist (ref (leaf-refs var))
127         (let ((ref-physenv (get-node-physenv ref)))
128           (unless (eq ref-physenv physenv)
129             (when (lambda-var-sets var)
130               (setf (lambda-var-indirect var) t))
131             (setq did-something t)
132             (close-over var ref-physenv physenv))))
133       (dolist (set (basic-var-sets var))
134
135         ;; Variables which are set but never referenced can be
136         ;; optimized away, and closing over them here would just
137         ;; interfere with that. (In bug 147, it *did* interfere with
138         ;; that, causing confusion later. This UNLESS solves that
139         ;; problem, but I (WHN) am not 100% sure it's best to solve
140         ;; the problem this way instead of somehow solving it
141         ;; somewhere upstream and just doing (AVER (LEAF-REFS VAR))
142         ;; here.)
143         (unless (null (leaf-refs var))
144
145           (let ((set-physenv (get-node-physenv set)))
146             (unless (eq set-physenv physenv)
147               (setf did-something t
148                     (lambda-var-indirect var) t)
149               (close-over var set-physenv physenv))))))
150     did-something))
151
152 ;;; Find any variables in CLAMBDA -- either directly in LAMBDA-VARS or
153 ;;; in the LAMBDA-VARS of elements of LAMBDA-LETS -- with references
154 ;;; outside of the home environment and close over them. If a
155 ;;; closed-over variable is set, then we set the INDIRECT flag so that
156 ;;; we will know the closed over value is really a pointer to the
157 ;;; value cell. We also warn about unreferenced variables here, just
158 ;;; because it's a convenient place to do it. We return true if we
159 ;;; close over anything.
160 (defun add-lambda-vars-and-let-vars-to-closures (clambda)
161   (declare (type clambda clambda))
162   (let ((did-something nil))
163     (when (%add-lambda-vars-to-closures clambda)
164       (setf did-something t))
165     (dolist (lambda-let (lambda-lets clambda))
166       ;; There's no need to recurse through full COMPUTE-CLOSURE
167       ;; here, since LETS only go one layer deep.
168       (aver (null (lambda-lets lambda-let)))
169       (when (%add-lambda-vars-to-closures lambda-let)
170         (setf did-something t)))
171     did-something))
172
173 (defun xep-allocator (xep)
174   (let ((entry (functional-entry-fun xep)))
175     (functional-allocator entry)))
176
177 ;;; Make sure that THING is closed over in REF-PHYSENV and in all
178 ;;; PHYSENVs for the functions that reference REF-PHYSENV's function
179 ;;; (not just calls). HOME-PHYSENV is THING's home environment. When we
180 ;;; reach the home environment, we stop propagating the closure.
181 (defun close-over (thing ref-physenv home-physenv)
182   (declare (type physenv ref-physenv home-physenv))
183   (let ((flooded-physenvs nil))
184     (labels ((flood (flooded-physenv)
185                (unless (or (eql flooded-physenv home-physenv)
186                            (member flooded-physenv flooded-physenvs))
187                  (push flooded-physenv flooded-physenvs)
188                  (unless (memq thing (physenv-closure flooded-physenv))
189                    (push thing (physenv-closure flooded-physenv))
190                    (let ((lambda (physenv-lambda flooded-physenv)))
191                      (cond ((eq (functional-kind lambda) :external)
192                             (let* ((alloc-node (xep-allocator lambda))
193                                    (alloc-lambda (node-home-lambda alloc-node))
194                                    (alloc-physenv (get-lambda-physenv alloc-lambda)))
195                               (flood alloc-physenv)
196                               (dolist (ref (leaf-refs lambda))
197                                 (close-over lambda
198                                             (get-node-physenv ref) alloc-physenv))))
199                            (t (dolist (ref (leaf-refs lambda))
200                                 ;; FIXME: This assertion looks
201                                 ;; reasonable, but does not work for
202                                 ;; :CLEANUPs.
203                                 #+nil
204                                 (let ((dest (node-dest ref)))
205                                   (aver (basic-combination-p dest))
206                                   (aver (eq (basic-combination-kind dest) :local)))
207                                 (flood (get-node-physenv ref))))))))))
208       (flood ref-physenv)))
209   (values))
210 \f
211 ;;;; non-local exit
212
213 #!-sb-fluid (declaim (inline should-exit-check-tag-p))
214 (defun exit-should-check-tag-p (exit)
215   (declare (type exit exit))
216   (not (zerop (policy exit check-tag-existence))))
217
218 ;;; Insert the entry stub before the original exit target, and add a
219 ;;; new entry to the PHYSENV-NLX-INFO. The %NLX-ENTRY call in the
220 ;;; stub is passed the NLX-INFO as an argument so that the back end
221 ;;; knows what entry is being done.
222 ;;;
223 ;;; The link from the EXIT block to the entry stub is changed to be a
224 ;;; link from the component head. Similarly, the EXIT block is linked
225 ;;; to the component tail. This leaves the entry stub reachable, but
226 ;;; makes the flow graph less confusing to flow analysis.
227 ;;;
228 ;;; If a CATCH or an UNWIND-protect, then we set the LEXENV for the
229 ;;; last node in the cleanup code to be the enclosing environment, to
230 ;;; represent the fact that the binding was undone as a side effect of
231 ;;; the exit. This will cause a lexical exit to be broken up if we are
232 ;;; actually exiting the scope (i.e. a BLOCK), and will also do any
233 ;;; other cleanups that may have to be done on the way.
234 (defun insert-nlx-entry-stub (exit env)
235   (declare (type physenv env) (type exit exit))
236   (let* ((exit-block (node-block exit))
237          (next-block (first (block-succ exit-block)))
238          (entry (exit-entry exit))
239          (cleanup (entry-cleanup entry))
240          (info (make-nlx-info cleanup exit))
241          (new-block (insert-cleanup-code exit-block next-block
242                                          entry
243                                          `(%nlx-entry ',info)
244                                          cleanup))
245          (component (block-component new-block)))
246     (unlink-blocks exit-block new-block)
247     (link-blocks exit-block (component-tail component))
248     (link-blocks (component-head component) new-block)
249
250     (setf (exit-nlx-info exit) info)
251     (setf (nlx-info-target info) new-block)
252     (setf (nlx-info-safe-p info) (exit-should-check-tag-p exit))
253     (push info (physenv-nlx-info env))
254     (push info (cleanup-nlx-info cleanup))
255     (when (member (cleanup-kind cleanup) '(:catch :unwind-protect))
256       (setf (node-lexenv (block-last new-block))
257             (node-lexenv entry))))
258
259   (values))
260
261 ;;; Do stuff necessary to represent a non-local exit from the node
262 ;;; EXIT into ENV. This is called for each non-local exit node, of
263 ;;; which there may be several per exit continuation. This is what we
264 ;;; do:
265 ;;; -- If there isn't any NLX-INFO entry in the environment, make
266 ;;;    an entry stub, otherwise just move the exit block link to
267 ;;;    the component tail.
268 ;;; -- Close over the NLX-INFO in the exit environment.
269 ;;; -- If the exit is from an :ESCAPE function, then substitute a
270 ;;;    constant reference to NLX-INFO structure for the escape
271 ;;;    function reference. This will cause the escape function to
272 ;;;    be deleted (although not removed from the DFO.)  The escape
273 ;;;    function is no longer needed, and we don't want to emit code
274 ;;;    for it.
275 ;;; -- Change the %NLX-ENTRY call to use the NLX lvar so that 1) there
276 ;;;    will be a use to represent the NLX use; 2) make life easier for
277 ;;;    the stack analysis.
278 (defun note-non-local-exit (env exit)
279   (declare (type physenv env) (type exit exit))
280   (let ((lvar (node-lvar exit))
281         (exit-fun (node-home-lambda exit))
282         (info (find-nlx-info exit)))
283     (cond (info
284            (let ((block (node-block exit)))
285              (aver (= (length (block-succ block)) 1))
286              (unlink-blocks block (first (block-succ block)))
287              (link-blocks block (component-tail (block-component block)))
288              (setf (exit-nlx-info exit) info)
289              (unless (nlx-info-safe-p info)
290                (setf (nlx-info-safe-p info)
291                      (exit-should-check-tag-p exit)))))
292           (t
293            (insert-nlx-entry-stub exit env)
294            (setq info (exit-nlx-info exit))
295            (aver info)))
296     (close-over info (node-physenv exit) env)
297     (when (eq (functional-kind exit-fun) :escape)
298       (mapc (lambda (x)
299               (setf (node-derived-type x) *wild-type*))
300             (leaf-refs exit-fun))
301       (substitute-leaf (find-constant info) exit-fun))
302     (when lvar
303       (let ((node (block-last (nlx-info-target info))))
304         (unless (node-lvar node)
305           (aver (eq lvar (node-lvar exit)))
306           (setf (node-derived-type node) (lvar-derived-type lvar))
307           (add-lvar-use node lvar)))))
308   (values))
309
310 ;;; Iterate over the EXITs in COMPONENT, calling NOTE-NON-LOCAL-EXIT
311 ;;; when we find a block that ends in a non-local EXIT node. We also
312 ;;; ensure that all EXIT nodes are either non-local or degenerate by
313 ;;; calling IR1-OPTIMIZE-EXIT on local exits. This makes life simpler
314 ;;; for later phases.
315 (defun find-non-local-exits (component)
316   (declare (type component component))
317   (dolist (lambda (component-lambdas component))
318     (dolist (entry (lambda-entries lambda))
319       (dolist (exit (entry-exits entry))
320         (let ((target-physenv (node-physenv entry)))
321           (if (eq (node-physenv exit) target-physenv)
322               (maybe-delete-exit exit)
323               (note-non-local-exit target-physenv exit))))))
324   (values))
325 \f
326 ;;;; final decision on stack allocation of dynamic-extent structures
327 (defun recheck-dynamic-extent-lvars (component)
328   (declare (type component component))
329   (dolist (lambda (component-lambdas component))
330     (loop for entry in (lambda-entries lambda)
331             for cleanup = (entry-cleanup entry)
332             do (when (eq (cleanup-kind cleanup) :dynamic-extent)
333                  (collect ((real-dx-lvars))
334                    (loop for what in (cleanup-info cleanup)
335                          do (etypecase what
336                               (lvar
337                                (if (let ((uses (lvar-uses what)))
338                                      (if (listp uses)
339                                          (every #'use-good-for-dx-p uses)
340                                          (use-good-for-dx-p uses)))
341                                    (real-dx-lvars what)
342                                    (setf (lvar-dynamic-extent what) nil)))
343                               (node ; DX closure
344                                (let* ((call what)
345                                       (arg (first (basic-combination-args call)))
346                                       (funs (lvar-value arg))
347                                       (dx nil))
348                                  (dolist (fun funs)
349                                    (binding* ((() (leaf-dynamic-extent fun)
350                                                   :exit-if-null)
351                                               (xep (functional-entry-fun fun)
352                                                    :exit-if-null)
353                                               (closure (physenv-closure
354                                                         (get-lambda-physenv xep))))
355                                      (cond (closure
356                                             (setq dx t))
357                                            (t
358                                             (setf (leaf-dynamic-extent fun) nil)))))
359                                  (when dx
360                                    (setf (lvar-dynamic-extent arg) cleanup)
361                                    (real-dx-lvars arg))))))
362                    (setf (cleanup-info cleanup) (real-dx-lvars))
363                    (setf (component-dx-lvars component)
364                          (append (real-dx-lvars) (component-dx-lvars component)))))))
365   (values))
366 \f
367 ;;;; cleanup emission
368
369 ;;; Zoom up the cleanup nesting until we hit CLEANUP1, accumulating
370 ;;; cleanup code as we go. When we are done, convert the cleanup code
371 ;;; in an implicit MV-PROG1. We have to force local call analysis of
372 ;;; new references to UNWIND-PROTECT cleanup functions. If we don't
373 ;;; actually have to do anything, then we don't insert any cleanup
374 ;;; code. (FIXME: There's some confusion here, left over from CMU CL
375 ;;; comments. CLEANUP1 isn't mentioned in the code of this function.
376 ;;; It is in code elsewhere, but if the comments for this function
377 ;;; mention it they should explain the relationship to the other code.)
378 ;;;
379 ;;; If we do insert cleanup code, we check that BLOCK1 doesn't end in
380 ;;; a "tail" local call.
381 ;;;
382 ;;; We don't need to adjust the ending cleanup of the cleanup block,
383 ;;; since the cleanup blocks are inserted at the start of the DFO, and
384 ;;; are thus never scanned.
385 (defun emit-cleanups (block1 block2)
386   (declare (type cblock block1 block2))
387   (collect ((code)
388             (reanalyze-funs))
389     (let ((cleanup2 (block-start-cleanup block2)))
390       (do ((cleanup (block-end-cleanup block1)
391                     (node-enclosing-cleanup (cleanup-mess-up cleanup))))
392           ((eq cleanup cleanup2))
393         (let* ((node (cleanup-mess-up cleanup))
394                (args (when (basic-combination-p node)
395                        (basic-combination-args node))))
396           (ecase (cleanup-kind cleanup)
397             (:special-bind
398              (code `(%special-unbind ',(lvar-value (first args)))))
399             (:catch
400              (code `(%catch-breakup)))
401             (:unwind-protect
402              (code `(%unwind-protect-breakup))
403              (let ((fun (ref-leaf (lvar-uses (second args)))))
404                (reanalyze-funs fun)
405                (code `(%funcall ,fun))))
406             ((:block :tagbody)
407              (dolist (nlx (cleanup-nlx-info cleanup))
408                (code `(%lexical-exit-breakup ',nlx))))
409             (:dynamic-extent
410              (when (not (null (cleanup-info cleanup)))
411                (code `(%cleanup-point)))))))
412
413       (when (code)
414         (aver (not (node-tail-p (block-last block1))))
415         (insert-cleanup-code block1 block2
416                              (block-last block1)
417                              `(progn ,@(code)))
418         (dolist (fun (reanalyze-funs))
419           (locall-analyze-fun-1 fun)))))
420
421   (values))
422
423 ;;; Loop over the blocks in COMPONENT, calling EMIT-CLEANUPS when we
424 ;;; see a successor in the same environment with a different cleanup.
425 ;;; We ignore the cleanup transition if it is to a cleanup enclosed by
426 ;;; the current cleanup, since in that case we are just messing up the
427 ;;; environment, hence this is not the place to clean it.
428 (defun find-cleanup-points (component)
429   (declare (type component component))
430   (do-blocks (block1 component)
431     (let ((env1 (block-physenv block1))
432           (cleanup1 (block-end-cleanup block1)))
433       (dolist (block2 (block-succ block1))
434         (when (block-start block2)
435           (let ((env2 (block-physenv block2))
436                 (cleanup2 (block-start-cleanup block2)))
437             (unless (or (not (eq env2 env1))
438                         (eq cleanup1 cleanup2)
439                         (and cleanup2
440                              (eq (node-enclosing-cleanup
441                                   (cleanup-mess-up cleanup2))
442                                  cleanup1)))
443               (emit-cleanups block1 block2)))))))
444   (values))
445
446 ;;; Mark optimizable tail-recursive uses of function result
447 ;;; continuations with the corresponding TAIL-SET.
448 (defun tail-annotate (component)
449   (declare (type component component))
450   (dolist (fun (component-lambdas component))
451     (let ((ret (lambda-return fun)))
452       ;; Nodes whose type is NIL (i.e. don't return) such as calls to
453       ;; ERROR are never annotated as TAIL-P, in order to preserve
454       ;; debugging information.
455       ;;
456       ;; FIXME: It might be better to add another DEFKNOWN property
457       ;; (e.g. NO-TAIL-RECURSION) and use it for error-handling
458       ;; functions like ERROR, instead of spreading this special case
459       ;; net so widely. --WHN?
460       ;;
461       ;; Why is that bad? Because this non-elimination of
462       ;; non-returning tail calls causes the XEP for FOO appear in
463       ;; backtrace for (defun foo (x) (error "foo ~S" x)) wich seems
464       ;; less then optimal. --NS 2005-02-28
465       (when ret
466         (let ((result (return-result ret)))
467           (do-uses (use result)
468             (when (and (policy use merge-tail-calls)
469                        (basic-combination-p use)
470                        (immediately-used-p result use)
471                        (or (not (eq (node-derived-type use) *empty-type*))
472                            (eq (basic-combination-kind use) :local)))
473               (setf (node-tail-p use) t)))))))
474   (values))