src/compiler/x86-64/macros.lisp

   1 ;;;; a bunch of handy macros for the x86
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!VM")
  13
  14 ;;;; instruction-like macros
  15
  16 (defmacro move (dst src)
  17   #!+sb-doc
  18   "Move SRC into DST unless they are location=."
  19   (once-only ((n-dst dst)
  20               (n-src src))
  21     `(unless (location= ,n-dst ,n-src)
  22        (sc-case ,n-dst
  23          (single-reg
  24           (inst movss ,n-dst ,n-src))
  25          (double-reg
  26           (inst movsd ,n-dst ,n-src))
  27          (t
  28           (inst mov ,n-dst ,n-src))))))
  29
  30 (defmacro make-ea-for-object-slot (ptr slot lowtag)
  31   `(make-ea :qword :base ,ptr :disp (- (* ,slot n-word-bytes) ,lowtag)))
  32 (defmacro make-ea-for-object-slot-half (ptr slot lowtag)
  33   `(make-ea :dword :base ,ptr :disp (- (* ,slot n-word-bytes) ,lowtag)))
  34
  35 (defmacro loadw (value ptr &optional (slot 0) (lowtag 0))
  36   `(inst mov ,value (make-ea-for-object-slot ,ptr ,slot ,lowtag)))
  37
  38 (defmacro storew (value ptr &optional (slot 0) (lowtag 0))
  39   (once-only ((value value))
  40     `(cond ((and (integerp ,value)
  41                  (not (typep ,value '(signed-byte 32))))
  42             (multiple-value-bind (lo hi) (dwords-for-quad ,value)
  43               (inst mov (make-ea-for-object-slot-half
  44                          ,ptr ,slot ,lowtag) lo)
  45               (inst mov (make-ea-for-object-slot-half
  46                          ,ptr (+ ,slot 1/2) ,lowtag) hi)))
  47            (t
  48             (inst mov (make-ea-for-object-slot ,ptr ,slot ,lowtag) ,value)))))
  49
  50 (defmacro pushw (ptr &optional (slot 0) (lowtag 0))
  51   `(inst push (make-ea-for-object-slot ,ptr ,slot ,lowtag)))
  52
  53 (defmacro popw (ptr &optional (slot 0) (lowtag 0))
  54   `(inst pop (make-ea-for-object-slot ,ptr ,slot ,lowtag)))
  55 \f
  56 ;;;; macros to generate useful values
  57
  58 (defmacro load-symbol (reg symbol)
  59   `(inst mov ,reg (+ nil-value (static-symbol-offset ,symbol))))
  60
  61 (defmacro make-ea-for-symbol-value (symbol)
  62   `(make-ea :qword
  63     :disp (+ nil-value
  64            (static-symbol-offset ',symbol)
  65            (ash symbol-value-slot word-shift)
  66            (- other-pointer-lowtag))))
  67
  68 (defmacro load-symbol-value (reg symbol)
  69   `(inst mov ,reg (make-ea-for-symbol-value ,symbol)))
  70
  71 (defmacro store-symbol-value (reg symbol)
  72   `(inst mov (make-ea-for-symbol-value ,symbol) ,reg))
  73
  74 #!+sb-thread
  75 (defmacro make-ea-for-symbol-tls-index (symbol)
  76   `(make-ea :qword
  77     :disp (+ nil-value
  78            (static-symbol-offset ',symbol)
  79            (ash symbol-tls-index-slot word-shift)
  80            (- other-pointer-lowtag))))
  81
  82 #!+sb-thread
  83 (defmacro load-tl-symbol-value (reg symbol)
  84   `(progn
  85     (inst mov ,reg (make-ea-for-symbol-tls-index ,symbol))
  86     (inst mov ,reg (make-ea :qword :base thread-base-tn :scale 1 :index ,reg))))
  87 #!-sb-thread
  88 (defmacro load-tl-symbol-value (reg symbol) `(load-symbol-value ,reg ,symbol))
  89
  90 #!+sb-thread
  91 (defmacro store-tl-symbol-value (reg symbol temp)
  92   `(progn
  93     (inst mov ,temp (make-ea-for-symbol-tls-index ,symbol))
  94     (inst mov (make-ea :qword :base thread-base-tn :scale 1 :index ,temp) ,reg)))
  95 #!-sb-thread
  96 (defmacro store-tl-symbol-value (reg symbol temp)
  97   (declare (ignore temp))
  98   `(store-symbol-value ,reg ,symbol))
  99
 100 (defmacro load-binding-stack-pointer (reg)
 101   #!+sb-thread
 102   `(inst mov ,reg (make-ea :qword :base thread-base-tn
 103                    :disp (* 8 thread-binding-stack-pointer-slot)))
 104   #!-sb-thread
 105   `(load-symbol-value ,reg *binding-stack-pointer*))
 106
 107 (defmacro store-binding-stack-pointer (reg)
 108   #!+sb-thread
 109   `(inst mov (make-ea :qword :base thread-base-tn
 110               :disp (* 8 thread-binding-stack-pointer-slot))
 111     ,reg)
 112   #!-sb-thread
 113   `(store-symbol-value ,reg *binding-stack-pointer*))
 114
 115 (defmacro load-type (target source &optional (offset 0))
 116   #!+sb-doc
 117   "Loads the type bits of a pointer into target independent of
 118    byte-ordering issues."
 119   (once-only ((n-target target)
 120               (n-source source)
 121               (n-offset offset))
 122     (ecase *backend-byte-order*
 123       (:little-endian
 124        `(inst mov ,n-target
 125               (make-ea :byte :base ,n-source :disp ,n-offset)))
 126       (:big-endian
 127        `(inst mov ,n-target
 128               (make-ea :byte :base ,n-source
 129                              :disp (+ ,n-offset (1- n-word-bytes))))))))
 130 \f
 131 ;;;; allocation helpers
 132
 133 ;;; All allocation is done by calls to assembler routines that
 134 ;;; eventually invoke the C alloc() function.
 135
 136 ;;; Emit code to allocate an object with a size in bytes given by
 137 ;;; Size. The size may be an integer of a TN. If Inline is a VOP
 138 ;;; node-var then it is used to make an appropriate speed vs size
 139 ;;; decision.
 140
 141 (defun allocation-dynamic-extent (alloc-tn size lowtag)
 142   (inst sub rsp-tn size)
 143   ;; see comment in x86/macros.lisp implementation of this
 144   (inst and rsp-tn #.(lognot lowtag-mask))
 145   (aver (not (location= alloc-tn rsp-tn)))
 146   (inst lea alloc-tn (make-ea :byte :base rsp-tn :disp lowtag))
 147   (values))
 148
 149 ;;; This macro should only be used inside a pseudo-atomic section,
 150 ;;; which should also cover subsequent initialization of the
 151 ;;; object.
 152 (defun allocation-tramp (alloc-tn size lowtag)
 153   (inst push size)
 154   (inst lea temp-reg-tn (make-ea :qword
 155                             :disp (make-fixup "alloc_tramp" :foreign)))
 156   (inst call temp-reg-tn)
 157   (inst pop alloc-tn)
 158   (when lowtag
 159     (inst lea alloc-tn (make-ea :byte :base alloc-tn :disp lowtag)))
 160   (values))
 161
 162 (defun allocation (alloc-tn size &optional ignored dynamic-extent lowtag)
 163   (declare (ignore ignored))
 164   (when dynamic-extent
 165     (allocation-dynamic-extent alloc-tn size lowtag)
 166     (return-from allocation (values)))
 167   (let ((NOT-INLINE (gen-label))
 168         (DONE (gen-label))
 169         ;; Yuck.
 170         (in-elsewhere (eq *elsewhere* sb!assem::**current-segment**))
 171         ;; thread->alloc_region.free_pointer
 172         (free-pointer
 173          #!+sb-thread
 174          (make-ea :qword
 175                   :base thread-base-tn :scale 1
 176                   :disp (* n-word-bytes thread-alloc-region-slot))
 177          #!-sb-thread
 178          (make-ea :qword
 179                   :scale 1 :disp
 180                   (make-fixup "boxed_region" :foreign)))
 181         ;; thread->alloc_region.end_addr
 182         (end-addr
 183          #!+sb-thread
 184          (make-ea :qword
 185                   :base thread-base-tn :scale 1
 186                   :disp (* n-word-bytes (1+ thread-alloc-region-slot)))
 187          #!-sb-thread
 188          (make-ea :qword
 189                   :scale 1 :disp
 190                   (make-fixup "boxed_region" :foreign 8))))
 191     (cond (in-elsewhere
 192            (allocation-tramp alloc-tn size lowtag))
 193           (t
 194            (inst mov temp-reg-tn free-pointer)
 195            (if (tn-p size)
 196                (if (location= alloc-tn size)
 197                    (inst add alloc-tn temp-reg-tn)
 198                    (inst lea alloc-tn
 199                          (make-ea :qword :base temp-reg-tn :index size)))
 200                (inst lea alloc-tn
 201                      (make-ea :qword :base temp-reg-tn :disp size)))
 202            (inst cmp end-addr alloc-tn)
 203            (inst jmp :be NOT-INLINE)
 204            (inst mov free-pointer alloc-tn)
 205            (if lowtag
 206                (inst lea alloc-tn (make-ea :byte :base temp-reg-tn :disp lowtag))
 207                (inst mov alloc-tn temp-reg-tn))
 208            (emit-label DONE)
 209            (assemble (*elsewhere*)
 210              (emit-label NOT-INLINE)
 211              (cond ((numberp size)
 212                     (allocation-tramp alloc-tn size lowtag))
 213                    (t
 214                     (inst sub alloc-tn free-pointer)
 215                     (allocation-tramp alloc-tn alloc-tn lowtag)))
 216              (inst jmp DONE))))
 217     (values)))
 218
 219 ;;; Allocate an other-pointer object of fixed SIZE with a single word
 220 ;;; header having the specified WIDETAG value. The result is placed in
 221 ;;; RESULT-TN.
 222 (defmacro with-fixed-allocation ((result-tn widetag size &optional inline stack-allocate-p)
 223                                  &body forms)
 224   (unless forms
 225     (bug "empty &body in WITH-FIXED-ALLOCATION"))
 226   (once-only ((result-tn result-tn) (size size) (stack-allocate-p stack-allocate-p))
 227     `(maybe-pseudo-atomic ,stack-allocate-p
 228       (allocation ,result-tn (pad-data-block ,size) ,inline ,stack-allocate-p
 229                   other-pointer-lowtag)
 230       (storew (logior (ash (1- ,size) n-widetag-bits) ,widetag)
 231               ,result-tn 0 other-pointer-lowtag)
 232       ,@forms)))
 233 \f
 234 ;;;; error code
 235 (defun emit-error-break (vop kind code values)
 236   (assemble ()
 237     #!-darwin
 238     (inst int 3)                  ; i386 breakpoint instruction
 239     ;; On Darwin, we need to use #x0b0f instead of int3 in order
 240     ;; to generate a SIGILL instead of a SIGTRAP as darwin/x86
 241     ;; doesn't seem to be reliably firing SIGTRAP
 242     ;; handlers. Hopefully this will be fixed by Apple at a
 243     ;; later date. Do the same on x86-64 as we do on x86 until this gets
 244     ;; sorted out.
 245     #!+darwin
 246     (inst word #x0b0f)
 247     ;; The return PC points here; note the location for the debugger.
 248     (when vop
 249       (note-this-location vop :internal-error))
 250     (inst byte kind)                       ; eg trap_Xyyy
 251     (with-adjustable-vector (vector)       ; interr arguments
 252       (write-var-integer code vector)
 253       (dolist (tn values)
 254         ;; classic CMU CL comment:
 255         ;;   zzzzz jrd here. tn-offset is zero for constant
 256         ;;   tns.
 257         (write-var-integer (make-sc-offset (sc-number (tn-sc tn))
 258                                            (or (tn-offset tn) 0))
 259                            vector))
 260       (inst byte (length vector))
 261       (dotimes (i (length vector))
 262         (inst byte (aref vector i))))))
 263
 264 (defun error-call (vop error-code &rest values)
 265   #!+sb-doc
 266   "Cause an error. ERROR-CODE is the error to cause."
 267   (emit-error-break vop error-trap (error-number-or-lose error-code) values))
 268
 269 (defun generate-error-code (vop error-code &rest values)
 270   #!+sb-doc
 271   "Generate-Error-Code Error-code Value*
 272   Emit code for an error with the specified Error-Code and context Values."
 273   (assemble (*elsewhere*)
 274     (let ((start-lab (gen-label)))
 275       (emit-label start-lab)
 276       (emit-error-break vop error-trap (error-number-or-lose error-code) values)
 277        start-lab)))
 278
 279 \f
 280 ;;;; PSEUDO-ATOMIC
 281
 282 ;;; This is used to wrap operations which leave untagged memory lying
 283 ;;; around.  It's an operation which the AOP weenies would describe as
 284 ;;; having "cross-cutting concerns", meaning it appears all over the
 285 ;;; place and there's no logical single place to attach documentation.
 286 ;;; grep (mostly in src/runtime) is your friend
 287
 288 (defmacro maybe-pseudo-atomic (not-really-p &body body)
 289   `(if ,not-really-p
 290        (progn ,@body)
 291        (pseudo-atomic ,@body)))
 292
 293 #!+sb-thread
 294 (defmacro pseudo-atomic (&rest forms)
 295   (with-unique-names (label)
 296     `(let ((,label (gen-label)))
 297       (inst or (make-ea :byte
 298                  :base thread-base-tn
 299                  :disp (* 8 thread-pseudo-atomic-bits-slot))
 300             (fixnumize 1))
 301       ,@forms
 302       (inst xor (make-ea :byte
 303                  :base thread-base-tn
 304                  :disp (* 8 thread-pseudo-atomic-bits-slot))
 305             (fixnumize 1))
 306       (inst jmp :z ,label)
 307       ;; if PAI was set, interrupts were disabled at the same
 308       ;; time using the process signal mask.
 309       (inst break pending-interrupt-trap)
 310       (emit-label ,label))))
 311
 312
 313 #!-sb-thread
 314 (defmacro pseudo-atomic (&rest forms)
 315   (with-unique-names (label)
 316     `(let ((,label (gen-label)))
 317       ;; FIXME: The MAKE-EA noise should become a MACROLET macro or
 318       ;; something. (perhaps SVLB, for static variable low byte)
 319       (inst or (make-ea :byte :disp (+ nil-value
 320                                        (static-symbol-offset
 321                                         '*pseudo-atomic-bits*)
 322                                        (ash symbol-value-slot word-shift)
 323                                        (- other-pointer-lowtag)))
 324             (fixnumize 1))
 325       ,@forms
 326       (inst xor (make-ea :byte :disp (+ nil-value
 327                                         (static-symbol-offset
 328                                          '*pseudo-atomic-bits*)
 329                                         (ash symbol-value-slot word-shift)
 330                                         (- other-pointer-lowtag)))
 331             (fixnumize 1))
 332       (inst jmp :z ,label)
 333       ;; if PAI was set, interrupts were disabled at the same time
 334       ;; using the process signal mask.
 335       (inst break pending-interrupt-trap)
 336       (emit-label ,label))))
 337
 338
 339 \f
 340 ;;;; indexed references
 341
 342 (defmacro define-full-compare-and-swap
 343     (name type offset lowtag scs el-type &optional translate)
 344   `(progn
 345      (define-vop (,name)
 346          ,@(when translate `((:translate ,translate)))
 347        (:policy :fast-safe)
 348        (:args (object :scs (descriptor-reg) :to :eval)
 349               (index :scs (any-reg) :to :result)
 350               (old-value :scs ,scs :target rax)
 351               (new-value :scs ,scs))
 352        (:arg-types ,type tagged-num ,el-type ,el-type)
 353        (:temporary (:sc descriptor-reg :offset rax-offset
 354                         :from (:argument 2) :to :result :target value)  rax)
 355        (:results (value :scs ,scs))
 356        (:result-types ,el-type)
 357        (:generator 5
 358          (move rax old-value)
 359          (inst cmpxchg (make-ea :qword :base object :index index
 360                                 :disp (- (* ,offset n-word-bytes) ,lowtag))
 361                new-value :lock)
 362          (move value rax)))))
 363
 364 (defmacro define-full-reffer (name type offset lowtag scs el-type &optional translate)
 365   `(progn
 366      (define-vop (,name)
 367        ,@(when translate
 368            `((:translate ,translate)))
 369        (:policy :fast-safe)
 370        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 371               (index :scs (any-reg)))
 372        (:arg-types ,type tagged-num)
 373        (:results (value :scs ,scs))
 374        (:result-types ,el-type)
 375        (:generator 3                    ; pw was 5
 376          (inst mov value (make-ea :qword :base object :index index
 377                                   :disp (- (* ,offset n-word-bytes)
 378                                            ,lowtag)))))
 379      (define-vop (,(symbolicate name "-C"))
 380        ,@(when translate
 381            `((:translate ,translate)))
 382        (:policy :fast-safe)
 383        (:args (object :scs (descriptor-reg)))
 384        (:info index)
 385        (:arg-types ,type
 386                    (:constant (load/store-index ,n-word-bytes ,(eval lowtag)
 387                                                 ,(eval offset))))
 388        (:results (value :scs ,scs))
 389        (:result-types ,el-type)
 390        (:generator 2                    ; pw was 5
 391          (inst mov value (make-ea :qword :base object
 392                                   :disp (- (* (+ ,offset index) n-word-bytes)
 393                                            ,lowtag)))))))
 394
 395 (defmacro define-full-reffer+offset (name type offset lowtag scs el-type &optional translate)
 396   `(progn
 397      (define-vop (,name)
 398        ,@(when translate
 399            `((:translate ,translate)))
 400        (:policy :fast-safe)
 401        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 402               (index :scs (any-reg)))
 403        (:info offset)
 404        (:arg-types ,type tagged-num
 405                    (:constant (constant-displacement other-pointer-lowtag
 406                                                      n-word-bytes vector-data-offset)))
 407        (:results (value :scs ,scs))
 408        (:result-types ,el-type)
 409        (:generator 3                    ; pw was 5
 410          (inst mov value (make-ea :qword :base object :index index
 411                                   :disp (- (* (+ ,offset offset) n-word-bytes)
 412                                            ,lowtag)))))
 413      (define-vop (,(symbolicate name "-C"))
 414        ,@(when translate
 415            `((:translate ,translate)))
 416        (:policy :fast-safe)
 417        (:args (object :scs (descriptor-reg)))
 418        (:info index offset)
 419        (:arg-types ,type
 420                    (:constant (load/store-index ,n-word-bytes ,(eval lowtag)
 421                                                 ,(eval offset)))
 422                    (:constant (constant-displacement other-pointer-lowtag
 423                                                      n-word-bytes vector-data-offset)))
 424        (:results (value :scs ,scs))
 425        (:result-types ,el-type)
 426        (:generator 2                    ; pw was 5
 427          (inst mov value (make-ea :qword :base object
 428                                   :disp (- (* (+ ,offset index offset) n-word-bytes)
 429                                            ,lowtag)))))))
 430
 431 (defmacro define-full-setter (name type offset lowtag scs el-type &optional translate)
 432   `(progn
 433      (define-vop (,name)
 434        ,@(when translate
 435            `((:translate ,translate)))
 436        (:policy :fast-safe)
 437        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 438               (index :scs (any-reg))
 439               (value :scs ,scs :target result))
 440        (:arg-types ,type tagged-num ,el-type)
 441        (:results (result :scs ,scs))
 442        (:result-types ,el-type)
 443        (:generator 4                    ; was 5
 444          (inst mov (make-ea :qword :base object :index index
 445                             :disp (- (* ,offset n-word-bytes) ,lowtag))
 446                value)
 447          (move result value)))
 448      (define-vop (,(symbolicate name "-C"))
 449        ,@(when translate
 450            `((:translate ,translate)))
 451        (:policy :fast-safe)
 452        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 453               (value :scs ,scs :target result))
 454        (:info index)
 455        (:arg-types ,type
 456                    (:constant (load/store-index ,n-word-bytes ,(eval lowtag)
 457                                                 ,(eval offset)))
 458                    ,el-type)
 459        (:results (result :scs ,scs))
 460        (:result-types ,el-type)
 461        (:generator 3                    ; was 5
 462          (inst mov (make-ea :qword :base object
 463                             :disp (- (* (+ ,offset index) n-word-bytes)
 464                                      ,lowtag))
 465                value)
 466          (move result value)))))
 467
 468 (defmacro define-full-setter+offset (name type offset lowtag scs el-type &optional translate)
 469   `(progn
 470      (define-vop (,name)
 471        ,@(when translate
 472            `((:translate ,translate)))
 473        (:policy :fast-safe)
 474        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 475               (index :scs (any-reg))
 476               (value :scs ,scs :target result))
 477        (:info offset)
 478        (:arg-types ,type tagged-num
 479                    (:constant (constant-displacement other-pointer-lowtag
 480                                                      n-word-bytes
 481                                                      vector-data-offset))
 482                    ,el-type)
 483        (:results (result :scs ,scs))
 484        (:result-types ,el-type)
 485        (:generator 4                    ; was 5
 486          (inst mov (make-ea :qword :base object :index index
 487                             :disp (- (* (+ ,offset offset) n-word-bytes) ,lowtag))
 488                value)
 489          (move result value)))
 490      (define-vop (,(symbolicate name "-C"))
 491        ,@(when translate
 492            `((:translate ,translate)))
 493        (:policy :fast-safe)
 494        (:args (object :scs (descriptor-reg))
 495               (value :scs ,scs :target result))
 496        (:info index offset)
 497        (:arg-types ,type
 498                    (:constant (load/store-index ,n-word-bytes ,(eval lowtag)
 499                                                 ,(eval offset)))
 500                    (:constant (constant-displacement other-pointer-lowtag
 501                                                      n-word-bytes
 502                                                      vector-data-offset))
 503                    ,el-type)
 504        (:results (result :scs ,scs))
 505        (:result-types ,el-type)
 506        (:generator 3                    ; was 5
 507          (inst mov (make-ea :qword :base object
 508                             :disp (- (* (+ ,offset index offset) n-word-bytes)
 509                                      ,lowtag))
 510                value)
 511          (move result value)))))
 512
 513 ;;; helper for alien stuff.
 514
 515 (def!macro with-pinned-objects ((&rest objects) &body body)
 516   "Arrange with the garbage collector that the pages occupied by
 517 OBJECTS will not be moved in memory for the duration of BODY.
 518 Useful for e.g. foreign calls where another thread may trigger
 519 collection."
 520   (if objects
 521       (let ((pins (make-gensym-list (length objects)))
 522             (wpo (block-gensym "WPO")))
 523         ;; BODY is stuffed in a function to preserve the lexical
 524         ;; environment.
 525         `(flet ((,wpo () (progn ,@body)))
 526            ;; PINS are dx-allocated in case the compiler for some
 527            ;; unfathomable reason decides to allocate value-cells
 528            ;; for them -- since we have DX value-cells on x86oid
 529            ;; platforms this still forces them on the stack.
 530            (dx-let ,(mapcar #'list pins objects)
 531              (multiple-value-prog1 (,wpo)
 532                ;; TOUCH-OBJECT has a VOP with an empty body: compiler
 533                ;; thinks we're using the argument and doesn't flush
 534                ;; the variable, but we don't have to pay any extra
 535                ;; beyond that -- and MULTIPLE-VALUE-PROG1 keeps them
 536                ;; live till the body has finished. *whew*
 537                ,@(mapcar (lambda (pin)
 538                            `(touch-object ,pin))
 539                          pins)))))
 540       `(progn ,@body)))