1.0.30.11: autogenerate tagname information for LDB in genesis
[sbcl.git] / src / compiler / stack.lisp
1 ;;;; This file implements the stack analysis phase in the compiler. We
2 ;;;; analyse lifetime of dynamically allocated object packets on stack
3 ;;;; and insert cleanups where necessary.
4 ;;;;
5 ;;;; Currently there are two kinds of interesting stack packets: UVLs,
6 ;;;; whose use and destination lie in different blocks, and LVARs of
7 ;;;; constructors of dynamic-extent objects.
8
9 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
10 ;;;; more information.
11 ;;;;
12 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
13 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
14 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
15 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
16 ;;;; files for more information.
17
18 (in-package "SB!C")
19 \f
20 ;;; Scan through BLOCK looking for uses of :UNKNOWN lvars that have
21 ;;; their DEST outside of the block. We do some checking to verify the
22 ;;; invariant that all pushes come after the last pop.
23 (defun find-pushed-lvars (block)
24   (let* ((2block (block-info block))
25          (popped (ir2-block-popped 2block))
26          (last-pop (if popped
27                        (lvar-dest (car (last popped)))
28                        nil)))
29     (collect ((pushed))
30       (let ((saw-last nil))
31         (do-nodes (node lvar block)
32           (when (eq node last-pop)
33             (setq saw-last t))
34
35           (when (and lvar
36                      (or (lvar-dynamic-extent lvar)
37                          (let ((dest (lvar-dest lvar))
38                                (2lvar (lvar-info lvar)))
39                            (and (not (eq (node-block dest) block))
40                                 2lvar
41                                 (eq (ir2-lvar-kind 2lvar) :unknown)))))
42             (aver (or saw-last (not last-pop)))
43             (pushed lvar))))
44
45       (setf (ir2-block-pushed 2block) (pushed))))
46   (values))
47 \f
48 ;;;; Computation of live UVL sets
49 (defun nle-block-nlx-info (block)
50   (let* ((start-node (block-start-node block))
51          (nlx-ref (ctran-next (node-next start-node)))
52          (nlx-info (constant-value (ref-leaf nlx-ref))))
53     nlx-info))
54 (defun nle-block-entry-block (block)
55   (let* ((nlx-info (nle-block-nlx-info block))
56          (mess-up (cleanup-mess-up (nlx-info-cleanup nlx-info)))
57          (entry-block (node-block mess-up)))
58     entry-block))
59
60 ;;; Add LVARs from LATE to EARLY; use EQ to check whether EARLY has
61 ;;; been changed.
62 (defun merge-uvl-live-sets (early late)
63   (declare (type list early late))
64   ;; FIXME: O(N^2)
65   (dolist (e late early)
66     (pushnew e early)))
67
68 ;;; Update information on stacks of unknown-values LVARs on the
69 ;;; boundaries of BLOCK. Return true if the start stack has been
70 ;;; changed.
71 ;;;
72 ;;; An LVAR is live at the end iff it is live at some of blocks, which
73 ;;; BLOCK can transfer control to. There are two kind of control
74 ;;; transfers: normal, expressed with BLOCK-SUCC, and NLX.
75 (defun update-uvl-live-sets (block)
76   (declare (type cblock block))
77   (let* ((2block (block-info block))
78          (original-start (ir2-block-start-stack 2block))
79          (end (ir2-block-end-stack 2block))
80          (new-end end))
81     (dolist (succ (block-succ block))
82       (setq new-end (merge-uvl-live-sets new-end
83                                          (ir2-block-start-stack (block-info succ)))))
84     (map-block-nlxes (lambda (nlx-info)
85                        (let* ((nle (nlx-info-target nlx-info))
86                               (nle-start-stack (ir2-block-start-stack
87                                                 (block-info nle)))
88                               (exit-lvar (nlx-info-lvar nlx-info))
89                               (next-stack (if exit-lvar
90                                               (remove exit-lvar nle-start-stack)
91                                               nle-start-stack)))
92                          (setq new-end (merge-uvl-live-sets
93                                         new-end next-stack))))
94                      block
95                      (lambda (dx-cleanup)
96                        (dolist (lvar (cleanup-info dx-cleanup))
97                          (do-uses (generator lvar)
98                            (let* ((block (node-block generator))
99                                   (2block (block-info block)))
100                              ;; DX objects, living in the LVAR, are alive in
101                              ;; the environment, protected by the CLEANUP. We
102                              ;; also cannot move them (because, in general, we
103                              ;; cannot track all references to them).
104                              ;; Therefore, everything, allocated deeper than a
105                              ;; DX object -- that is, before the DX object --
106                              ;; should be kept alive until the object is
107                              ;; deallocated.
108                              ;;
109                              ;; Since DX generators end their blocks, we can
110                              ;; find out UVLs allocated before them by looking
111                              ;; at the stack at the end of the block.
112                              ;;
113                              ;; FIXME: This is not quite true: REFs to DX
114                              ;; closures don't end their blocks!
115                              (setq new-end (merge-uvl-live-sets
116                                             new-end (ir2-block-end-stack 2block)))
117                              (setq new-end (merge-uvl-live-sets
118                                             new-end (ir2-block-pushed 2block))))))))
119
120     (setf (ir2-block-end-stack 2block) new-end)
121
122     (let ((start new-end))
123       (setq start (set-difference start (ir2-block-pushed 2block)))
124       (setq start (merge-uvl-live-sets start (ir2-block-popped 2block)))
125
126       ;; We cannot delete unused UVLs during NLX, so all UVLs live at
127       ;; ENTRY will be actually live at NLE.
128       ;;
129       ;; BUT, UNWIND-PROTECTor is called in the environment, which has
130       ;; nothing in common with the environment of its entry. So we
131       ;; fictively compute its stack from the containing cleanups, but
132       ;; do not propagate additional LVARs from the entry, thus
133       ;; preveting bogus stack cleanings.
134       ;;
135       ;; TODO: Insert a check that no values are discarded in UWP. Or,
136       ;; maybe, we just don't need to create NLX-ENTRY for UWP?
137       (when (and (eq (component-head (block-component block))
138                      (first (block-pred block)))
139                  (not (bind-p (block-start-node block))))
140         (let* ((nlx-info (nle-block-nlx-info block))
141                (cleanup (nlx-info-cleanup nlx-info)))
142           (unless (eq (cleanup-kind cleanup) :unwind-protect)
143             (let* ((entry-block (node-block (cleanup-mess-up cleanup)))
144                    (entry-stack (ir2-block-start-stack (block-info entry-block))))
145               (setq start (merge-uvl-live-sets start entry-stack))))))
146
147       (when *check-consistency*
148         (aver (subsetp original-start start)))
149       (cond ((subsetp start original-start)
150              nil)
151             (t
152              (setf (ir2-block-start-stack 2block) start)
153              t)))))
154
155 \f
156 ;;;; Ordering of live UVL stacks
157
158 ;;; Put UVLs on the start/end stacks of BLOCK in the right order. PRED
159 ;;; is a predecessor of BLOCK with already sorted stacks; because all
160 ;;; UVLs being live at the BLOCK start are live in PRED, we just need
161 ;;; to delete dead UVLs.
162 (defun order-block-uvl-sets (block pred)
163   (let* ((2block (block-info block))
164          (pred-end-stack (ir2-block-end-stack (block-info pred)))
165          (start (ir2-block-start-stack 2block))
166          (start-stack (loop for lvar in pred-end-stack
167                             when (memq lvar start)
168                             collect lvar))
169          (end (ir2-block-end-stack 2block)))
170     (when *check-consistency*
171       (aver (subsetp start start-stack)))
172     (setf (ir2-block-start-stack 2block) start-stack)
173
174     (let* ((last (block-last block))
175            (tailp-lvar (if (node-tail-p last) (node-lvar last)))
176            (end-stack start-stack))
177       (dolist (pop (ir2-block-popped 2block))
178         (aver (eq pop (car end-stack)))
179         (pop end-stack))
180       (dolist (push (ir2-block-pushed 2block))
181         (aver (not (memq push end-stack)))
182         (push push end-stack))
183       (aver (subsetp end end-stack))
184       (when (and tailp-lvar
185                  (eq (ir2-lvar-kind (lvar-info tailp-lvar)) :unknown))
186         (aver (eq tailp-lvar (first end-stack)))
187         (pop end-stack))
188       (setf (ir2-block-end-stack 2block) end-stack))))
189
190 (defun order-uvl-sets (component)
191   (clear-flags component)
192   (loop with head = (component-head component)
193         with repeat-p do
194         (setq repeat-p nil)
195         (do-blocks (block component)
196           (unless (block-flag block)
197             (let ((pred (find-if #'block-flag (block-pred block))))
198               (when (and (eq pred head)
199                          (not (bind-p (block-start-node block))))
200                 (let ((entry (nle-block-entry-block block)))
201                   (setq pred (if (block-flag entry) entry nil))))
202               (cond (pred
203                      (setf (block-flag block) t)
204                      (order-block-uvl-sets block pred))
205                     (t
206                      (setq repeat-p t))))))
207         while repeat-p))
208 \f
209 ;;; This is called when we discover that the stack-top unknown-values
210 ;;; lvar at the end of BLOCK1 is different from that at the start of
211 ;;; BLOCK2 (its successor).
212 ;;;
213 ;;; We insert a call to a funny function in a new cleanup block
214 ;;; introduced between BLOCK1 and BLOCK2. Since control analysis and
215 ;;; LTN have already run, we must do make an IR2 block, then do
216 ;;; ADD-TO-EMIT-ORDER and LTN-ANALYZE-BELATED-BLOCK on the new
217 ;;; block. The new block is inserted after BLOCK1 in the emit order.
218 ;;;
219 ;;; If the control transfer between BLOCK1 and BLOCK2 represents a
220 ;;; tail-recursive return or a non-local exit, then the cleanup code
221 ;;; will never actually be executed. It doesn't seem to be worth the
222 ;;; risk of trying to optimize this, since this rarely happens and
223 ;;; wastes only space.
224 (defun discard-unused-values (block1 block2)
225   (declare (type cblock block1 block2))
226   (collect ((cleanup-code))
227     (labels ((find-popped (before after)
228                ;; Returns (VALUES popped last-popped rest), where
229                ;; BEFORE = (APPEND popped rest) and
230                ;; (EQ (FIRST rest) (FIRST after))
231                (if (null after)
232                    (values before (first (last before)) nil)
233                    (loop with first-preserved = (car after)
234                          for last-popped = nil then maybe-popped
235                          for rest on before
236                          for maybe-popped = (car rest)
237                          while (neq maybe-popped first-preserved)
238                          collect maybe-popped into popped
239                          finally (return (values popped last-popped rest)))))
240              (discard (before-stack after-stack)
241                (cond
242                  ((eq (car before-stack) (car after-stack))
243                   (binding* ((moved-count (mismatch before-stack after-stack)
244                                           :exit-if-null)
245                              ((moved qmoved)
246                               (loop for moved-lvar in before-stack
247                                     repeat moved-count
248                                     collect moved-lvar into moved
249                                     collect `',moved-lvar into qmoved
250                                     finally (return (values moved qmoved))))
251                              (q-last-moved (car (last qmoved)))
252                              ((nil last-nipped rest)
253                               (find-popped (nthcdr moved-count before-stack)
254                                            (nthcdr moved-count after-stack))))
255                     (cleanup-code
256                      `(%nip-values ',last-nipped ,q-last-moved
257                        ,@qmoved))
258                     (discard (nconc moved rest) after-stack)))
259                  (t
260                   (multiple-value-bind (popped last-popped rest)
261                       (find-popped before-stack after-stack)
262                     (declare (ignore popped))
263                     (cleanup-code `(%pop-values ',last-popped))
264                     (discard rest after-stack))))))
265       (discard (ir2-block-end-stack (block-info block1))
266                (ir2-block-start-stack (block-info block2))))
267     (when (cleanup-code)
268       (let* ((block (insert-cleanup-code block1 block2
269                                          (block-start-node block2)
270                                          `(progn ,@(cleanup-code))))
271              (2block (make-ir2-block block)))
272         (setf (block-info block) 2block)
273         (add-to-emit-order 2block (block-info block1))
274         (ltn-analyze-belated-block block))))
275
276   (values))
277 \f
278 ;;;; stack analysis
279
280 ;;; Return a list of all the blocks containing genuine uses of one of
281 ;;; the RECEIVERS (blocks) and DX-LVARS. Exits are excluded, since
282 ;;; they don't drop through to the receiver.
283 (defun find-pushing-blocks (receivers dx-lvars)
284   (declare (list receivers dx-lvars))
285   (collect ((res nil adjoin))
286     (dolist (rec receivers)
287       (dolist (pop (ir2-block-popped (block-info rec)))
288         (do-uses (use pop)
289           (unless (exit-p use)
290             (res (node-block use))))))
291     (dolist (dx-lvar dx-lvars)
292       (do-uses (use dx-lvar)
293         (res (node-block use))))
294     (res)))
295
296 ;;; Analyze the use of unknown-values and DX lvars in COMPONENT,
297 ;;; inserting cleanup code to discard values that are generated but
298 ;;; never received. This phase doesn't need to be run when
299 ;;; Values-Receivers and Dx-Lvars are null, i.e. there are no
300 ;;; unknown-values lvars used across block boundaries and no DX LVARs.
301 (defun stack-analyze (component)
302   (declare (type component component))
303   (let* ((2comp (component-info component))
304          (receivers (ir2-component-values-receivers 2comp))
305          (generators (find-pushing-blocks receivers
306                                           (component-dx-lvars component))))
307
308     (dolist (block generators)
309       (find-pushed-lvars block))
310
311     ;;; Compute sets of live UVLs and DX LVARs
312     (loop for did-something = nil
313           do (do-blocks-backwards (block component)
314                (when (update-uvl-live-sets block)
315                  (setq did-something t)))
316           while did-something)
317
318     (order-uvl-sets component)
319
320     (do-blocks (block component)
321       (let ((top (ir2-block-end-stack (block-info block))))
322         (dolist (succ (block-succ block))
323           (when (and (block-start succ)
324                      (not (eq (ir2-block-start-stack (block-info succ))
325                               top)))
326             (discard-unused-values block succ))))))
327
328   (values))