src/compiler/x86-64/type-vops.lisp

   1 ;;;; type testing and checking VOPs for the x86-64 VM
   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 \f
  14 ;;;; test generation utilities
  15
  16 ;;; Optimize the case of moving a 64-bit value into RAX when not caring
  17 ;;; about the upper 32 bits: often the REX prefix can be spared.
  18 (defun move-qword-to-eax (value)
  19   (if (and (sc-is value any-reg descriptor-reg)
  20            (< (tn-offset value) r8-offset))
  21       (move eax-tn (make-dword-tn value))
  22       (move rax-tn value)))
  23
  24 (defun generate-fixnum-test (value)
  25   "zero flag set if VALUE is fixnum"
  26   (inst test
  27         (cond ((sc-is value any-reg descriptor-reg)
  28                (make-byte-tn value))
  29               ((sc-is value control-stack)
  30                (make-ea :byte :base rbp-tn
  31                         :disp (frame-byte-offset (tn-offset value))))
  32               (t
  33                value))
  34         sb!vm::fixnum-tag-mask))
  35
  36 (defun %test-fixnum (value target not-p)
  37   (generate-fixnum-test value)
  38   (inst jmp (if not-p :nz :z) target))
  39
  40 (defun %test-fixnum-and-headers (value target not-p headers)
  41   (let ((drop-through (gen-label)))
  42     (generate-fixnum-test value)
  43     (inst jmp :z (if not-p drop-through target))
  44     (%test-headers value target not-p nil headers drop-through)))
  45
  46 (defun %test-fixnum-and-immediate (value target not-p immediate)
  47   (let ((drop-through (gen-label)))
  48     (generate-fixnum-test value)
  49     (inst jmp :z (if not-p drop-through target))
  50     (%test-immediate value target not-p immediate drop-through)))
  51
  52 (defun %test-fixnum-immediate-and-headers (value target not-p immediate
  53                                            headers)
  54   (let ((drop-through (gen-label)))
  55     (generate-fixnum-test value)
  56     (inst jmp :z (if not-p drop-through target))
  57     (%test-immediate-and-headers value target not-p immediate headers
  58                                  drop-through)))
  59
  60 (defun %test-immediate (value target not-p immediate
  61                         &optional (drop-through (gen-label)))
  62   ;; Code a single instruction byte test if possible.
  63   (cond ((sc-is value any-reg descriptor-reg)
  64          (inst cmp (make-byte-tn value) immediate))
  65         (t
  66          (move rax-tn value)
  67          (inst cmp al-tn immediate)))
  68   (inst jmp (if not-p :ne :e) target)
  69   (emit-label drop-through))
  70
  71 (defun %test-immediate-and-headers (value target not-p immediate headers
  72                                     &optional (drop-through (gen-label)))
  73   ;; Code a single instruction byte test if possible.
  74   (cond ((sc-is value any-reg descriptor-reg)
  75          (inst cmp (make-byte-tn value) immediate))
  76         (t
  77          (move rax-tn value)
  78          (inst cmp al-tn immediate)))
  79   (inst jmp :e (if not-p drop-through target))
  80   (%test-headers value target not-p nil headers drop-through))
  81
  82 (defun %test-lowtag (value target not-p lowtag)
  83   (inst lea eax-tn (make-ea :dword :base value :disp (- lowtag)))
  84   (inst test al-tn lowtag-mask)
  85   (inst jmp (if not-p :nz :z) target))
  86
  87 (defun %test-headers (value target not-p function-p headers
  88                             &optional (drop-through (gen-label)))
  89   (let ((lowtag (if function-p fun-pointer-lowtag other-pointer-lowtag)))
  90     (multiple-value-bind (equal less-or-equal greater-or-equal when-true
  91                                 when-false)
  92         ;; EQUAL, LESS-OR-EQUAL, and GREATER-OR-EQUAL are the conditions
  93         ;; for branching to TARGET.  WHEN-TRUE and WHEN-FALSE are the
  94         ;; labels to branch to when we know it's true and when we know
  95         ;; it's false respectively.
  96         (if not-p
  97             (values :ne :a :b drop-through target)
  98             (values :e :na :nb target drop-through))
  99       (%test-lowtag value when-false t lowtag)
 100       (do ((remaining headers (cdr remaining))
 101            ;; It is preferable (smaller and faster code) to directly
 102            ;; compare the value in memory instead of loading it into
 103            ;; a register first. Find out if this is possible and set
 104            ;; WIDETAG-TN accordingly. If impossible, generate the
 105            ;; register load.
 106            ;; Compared to x86 we additionally optimize the cases of a
 107            ;; range starting with BIGNUM-WIDETAG or ending with
 108            ;; COMPLEX-ARRAY-WIDETAG.
 109            (widetag-tn (if (and (null (cdr headers))
 110                                 (or (atom (car headers))
 111                                     (= (caar headers) bignum-widetag)
 112                                     (= (cdar headers) complex-array-widetag)))
 113                            (make-ea :byte :base value :disp (- lowtag))
 114                            (progn
 115                              (inst mov eax-tn (make-ea :dword :base value
 116                                                        :disp (- lowtag)))
 117                              al-tn))))
 118           ((null remaining))
 119         (let ((header (car remaining))
 120               (last (null (cdr remaining))))
 121           (cond
 122            ((atom header)
 123             (inst cmp widetag-tn header)
 124             (if last
 125                 (inst jmp equal target)
 126                 (inst jmp :e when-true)))
 127            (t
 128              (let ((start (car header))
 129                    (end (cdr header)))
 130                (cond
 131                  ((= start bignum-widetag)
 132                   (inst cmp widetag-tn end)
 133                   (if last
 134                       (inst jmp less-or-equal target)
 135                       (inst jmp :be when-true)))
 136                  ((= end complex-array-widetag)
 137                   (inst cmp widetag-tn start)
 138                   (if last
 139                       (inst jmp greater-or-equal target)
 140                       (inst jmp :b when-false)))
 141                  ((not last)
 142                   (inst cmp al-tn start)
 143                   (inst jmp :b when-false)
 144                   (inst cmp al-tn end)
 145                   (inst jmp :be when-true))
 146                  (t
 147                   (inst sub al-tn start)
 148                   (inst cmp al-tn (- end start))
 149                   (inst jmp less-or-equal target))))))))
 150       (emit-label drop-through))))
 151
 152 \f
 153 ;;;; type checking and testing
 154
 155 (define-vop (check-type)
 156   (:args (value :target result :scs (any-reg descriptor-reg)))
 157   (:results (result :scs (any-reg descriptor-reg)))
 158   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :to (:result 0)) eax)
 159   (:ignore eax)
 160   (:vop-var vop)
 161   (:save-p :compute-only))
 162
 163 (define-vop (type-predicate)
 164   (:args (value :scs (any-reg descriptor-reg)))
 165   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset) eax)
 166   (:ignore eax)
 167   (:conditional)
 168   (:info target not-p)
 169   (:policy :fast-safe))
 170
 171 ;;; simpler VOP that don't need a temporary register
 172 (define-vop (simple-check-type)
 173   (:args (value :target result :scs (any-reg descriptor-reg)))
 174   (:results (result :scs (any-reg descriptor-reg)
 175                     :load-if (not (and (sc-is value any-reg descriptor-reg)
 176                                        (sc-is result control-stack)))))
 177   (:vop-var vop)
 178   (:save-p :compute-only))
 179
 180 (define-vop (simple-type-predicate)
 181   (:args (value :scs (any-reg descriptor-reg control-stack)))
 182   (:conditional)
 183   (:info target not-p)
 184   (:policy :fast-safe))
 185
 186 (defmacro !define-type-vops (pred-name check-name ptype error-code
 187                              (&rest type-codes)
 188                              &key (variant nil variant-p) &allow-other-keys)
 189   ;; KLUDGE: UGH. Why do we need this eval? Can't we put this in the
 190   ;; expansion?
 191   (flet ((cost-to-test-types (type-codes)
 192            (+ (* 2 (length type-codes))
 193               (if (> (apply #'max type-codes) lowtag-limit) 7 2))))
 194     (let* ((cost (cost-to-test-types (mapcar #'eval type-codes)))
 195            (prefix (if variant-p
 196                        (concatenate 'string (string variant) "-")
 197                        "")))
 198       `(progn
 199          ,@(when pred-name
 200              `((define-vop (,pred-name ,(intern (concatenate 'string prefix "TYPE-PREDICATE")))
 201                  (:translate ,pred-name)
 202                  (:generator ,cost
 203                    (test-type value target not-p (,@type-codes))))))
 204          ,@(when check-name
 205              `((define-vop (,check-name ,(intern (concatenate 'string prefix "CHECK-TYPE")))
 206                  (:generator ,cost
 207                    (let ((err-lab
 208                            (generate-error-code vop ',error-code value)))
 209                      (test-type value err-lab t (,@type-codes))
 210                      (move result value))))))
 211          ,@(when ptype
 212              `((primitive-type-vop ,check-name (:check) ,ptype)))))))
 213 \f
 214 ;;;; other integer ranges
 215
 216 (define-vop (fixnump/unsigned-byte-64 simple-type-predicate)
 217   (:args (value :scs (unsigned-reg)))
 218   (:arg-types unsigned-num)
 219   (:translate fixnump)
 220   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) tmp)
 221   (:info)
 222   (:conditional :z)
 223   (:generator 5
 224     (move tmp value)
 225     (inst shr tmp n-positive-fixnum-bits)))
 226
 227 #-#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-fixnum-tag-bits 1) '(:and) '(:or))
 228 (define-vop (fixnump/signed-byte-64 simple-type-predicate)
 229   (:args (value :scs (signed-reg)))
 230   (:info)
 231   (:conditional :z)
 232   (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset) eax)
 233   (:arg-types signed-num)
 234   (:translate fixnump)
 235   (:generator 5
 236     ;; Hackers Delight, p. 53: signed
 237     ;;    a <= x <= a + 2^n - 1
 238     ;; is equivalent to unsigned
 239     ;;    ((x-a) >> n) = 0
 240     (inst mov rax-tn #.(- sb!xc:most-negative-fixnum))
 241     (inst add rax-tn value)
 242     (inst shr rax-tn n-fixnum-bits)))
 243
 244 #+#.(cl:if (cl:= sb!vm:n-fixnum-tag-bits 1) '(:and) '(:or))
 245 (define-vop (fixnump/signed-byte-64 simple-type-predicate)
 246   (:args (value :scs (signed-reg) :target temp))
 247   (:info)
 248   (:conditional :no)
 249   (:temporary (:sc unsigned-reg :from (:argument 0)) temp)
 250   (:arg-types signed-num)
 251   (:translate fixnump)
 252   (:generator 5
 253     (move temp value)
 254     ;; The overflow flag will be set if the reg's sign bit changes.
 255     (inst shl temp 1)))
 256
 257 ;;; A (SIGNED-BYTE 64) can be represented with either fixnum or a bignum with
 258 ;;; exactly one digit.
 259
 260 (define-vop (signed-byte-64-p type-predicate)
 261   (:translate signed-byte-64-p)
 262   (:generator 45
 263     (multiple-value-bind (yep nope)
 264         (if not-p
 265             (values not-target target)
 266             (values target not-target))
 267       (generate-fixnum-test value)
 268       (inst jmp :e yep)
 269       (move-qword-to-eax value)
 270       (inst and al-tn lowtag-mask)
 271       (inst cmp al-tn other-pointer-lowtag)
 272       (inst jmp :ne nope)
 273       (inst cmp (make-ea-for-object-slot value 0 other-pointer-lowtag)
 274             (+ (ash 1 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 275       (inst jmp (if not-p :ne :e) target))
 276     NOT-TARGET))
 277
 278 (define-vop (check-signed-byte-64 check-type)
 279   (:generator 45
 280     (let ((nope (generate-error-code vop
 281                                      'object-not-signed-byte-64-error
 282                                      value)))
 283       (generate-fixnum-test value)
 284       (inst jmp :e yep)
 285       (move-qword-to-eax value)
 286       (inst and al-tn lowtag-mask)
 287       (inst cmp al-tn other-pointer-lowtag)
 288       (inst jmp :ne nope)
 289       (inst cmp (make-ea-for-object-slot value 0 other-pointer-lowtag)
 290             (+ (ash 1 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 291       (inst jmp :ne nope))
 292     YEP
 293     (move result value)))
 294
 295 ;;; An (unsigned-byte 64) can be represented with either a positive
 296 ;;; fixnum, a bignum with exactly one positive digit, or a bignum with
 297 ;;; exactly two digits and the second digit all zeros.
 298 (define-vop (unsigned-byte-64-p type-predicate)
 299   (:translate unsigned-byte-64-p)
 300   (:generator 45
 301     (let ((not-target (gen-label))
 302           (single-word (gen-label))
 303           (fixnum (gen-label)))
 304       (multiple-value-bind (yep nope)
 305           (if not-p
 306               (values not-target target)
 307               (values target not-target))
 308         ;; Is it a fixnum?
 309         (generate-fixnum-test value)
 310         (move rax-tn value)
 311         (inst jmp :e fixnum)
 312
 313         ;; If not, is it an other pointer?
 314         (inst and al-tn lowtag-mask)
 315         (inst cmp al-tn other-pointer-lowtag)
 316         (inst jmp :ne nope)
 317         ;; Get the header.
 318         (loadw rax-tn value 0 other-pointer-lowtag)
 319         ;; Is it one?
 320         (inst cmp rax-tn (+ (ash 1 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 321         (inst jmp :e single-word)
 322         ;; If it's other than two, we can't be an (unsigned-byte 64)
 323         (inst cmp rax-tn (+ (ash 2 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 324         (inst jmp :ne nope)
 325         ;; Get the second digit.
 326         (loadw rax-tn value (1+ bignum-digits-offset) other-pointer-lowtag)
 327         ;; All zeros, its an (unsigned-byte 64).
 328         (inst test rax-tn rax-tn)
 329         (inst jmp :z yep)
 330         (inst jmp nope)
 331
 332         (emit-label single-word)
 333         ;; Get the single digit.
 334         (loadw rax-tn value bignum-digits-offset other-pointer-lowtag)
 335
 336         ;; positive implies (unsigned-byte 64).
 337         (emit-label fixnum)
 338         (inst test rax-tn rax-tn)
 339         (inst jmp (if not-p :s :ns) target)
 340
 341         (emit-label not-target)))))
 342
 343 (define-vop (check-unsigned-byte-64 check-type)
 344   (:generator 45
 345     (let ((nope
 346            (generate-error-code vop 'object-not-unsigned-byte-64-error value))
 347           (yep (gen-label))
 348           (fixnum (gen-label))
 349           (single-word (gen-label)))
 350
 351       ;; Is it a fixnum?
 352       (generate-fixnum-test value)
 353       (move rax-tn value)
 354       (inst jmp :e fixnum)
 355
 356       ;; If not, is it an other pointer?
 357       (inst and al-tn lowtag-mask)
 358       (inst cmp al-tn other-pointer-lowtag)
 359       (inst jmp :ne nope)
 360       ;; Get the header.
 361       (loadw rax-tn value 0 other-pointer-lowtag)
 362       ;; Is it one?
 363       (inst cmp rax-tn (+ (ash 1 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 364       (inst jmp :e single-word)
 365       ;; If it's other than two, we can't be an (unsigned-byte 64)
 366       (inst cmp rax-tn (+ (ash 2 n-widetag-bits) bignum-widetag))
 367       (inst jmp :ne nope)
 368       ;; Get the second digit.
 369       (loadw rax-tn value (1+ bignum-digits-offset) other-pointer-lowtag)
 370       ;; All zeros, its an (unsigned-byte 64).
 371       (inst test rax-tn rax-tn)
 372       (inst jmp :z yep)
 373       (inst jmp nope)
 374
 375       (emit-label single-word)
 376       ;; Get the single digit.
 377       (loadw rax-tn value bignum-digits-offset other-pointer-lowtag)
 378
 379       ;; positive implies (unsigned-byte 64).
 380       (emit-label fixnum)
 381       (inst test rax-tn rax-tn)
 382       (inst jmp :s nope)
 383
 384       (emit-label yep)
 385       (move result value))))
 386
 387 (defun power-of-two-limit-p (x)
 388   (and (fixnump x)
 389        (= (logcount (1+ x)) 1)))
 390
 391 (define-vop (test-fixnum-mod-power-of-two)
 392   (:args (value :scs (any-reg descriptor-reg
 393                               unsigned-reg signed-reg
 394                               immediate)))
 395   (:arg-types *
 396               (:constant (satisfies power-of-two-limit-p)))
 397   (:translate fixnum-mod-p)
 398   (:conditional :e)
 399   (:info hi)
 400   (:save-p :compute-only)
 401   (:policy :fast-safe)
 402   (:generator 4
 403      (aver (not (sc-is value immediate)))
 404      (let* ((fixnum-hi (if (sc-is value unsigned-reg signed-reg)
 405                            hi
 406                            (fixnumize hi))))
 407        (inst test value (constantize (lognot fixnum-hi))))))
 408
 409 (define-vop (test-fixnum-mod-tagged-unsigned)
 410   (:args (value :scs (any-reg descriptor-reg
 411                               unsigned-reg signed-reg
 412                               immediate)))
 413   (:arg-types (:or tagged-num unsigned-num signed-num)
 414               (:constant fixnum))
 415   (:translate fixnum-mod-p)
 416   (:conditional :be)
 417   (:info hi)
 418   (:save-p :compute-only)
 419   (:policy :fast-safe)
 420   (:generator 5
 421      (aver (not (sc-is value immediate)))
 422      (let ((fixnum-hi (if (sc-is value unsigned-reg signed-reg)
 423                           hi
 424                           (fixnumize hi))))
 425        (inst cmp value (constantize fixnum-hi)))))
 426
 427 (define-vop (test-fixnum-mod-*)
 428   (:args (value :scs (any-reg descriptor-reg)))
 429   (:arg-types * (:constant fixnum))
 430   (:translate fixnum-mod-p)
 431   (:conditional)
 432   (:info target not-p hi)
 433   (:save-p :compute-only)
 434   (:policy :fast-safe)
 435   (:generator 6
 436      (let* ((fixnum-hi (fixnumize hi))
 437             (skip (gen-label)))
 438        (generate-fixnum-test value)
 439        (inst jmp :ne (if not-p target skip))
 440        (inst cmp value (constantize fixnum-hi))
 441        (inst jmp (if not-p :a :be) target)
 442        (emit-label skip))))
 443 \f
 444 ;;;; list/symbol types
 445 ;;;
 446 ;;; symbolp (or symbol (eq nil))
 447 ;;; consp (and list (not (eq nil)))
 448
 449 (define-vop (symbolp type-predicate)
 450   (:translate symbolp)
 451   (:generator 12
 452     (let ((is-symbol-label (if not-p DROP-THRU target)))
 453       (inst cmp value nil-value)
 454       (inst jmp :e is-symbol-label)
 455       (test-type value target not-p (symbol-header-widetag)))
 456     DROP-THRU))
 457
 458 (define-vop (check-symbol check-type)
 459   (:generator 12
 460     (let ((error (generate-error-code vop 'object-not-symbol-error value)))
 461       (inst cmp value nil-value)
 462       (inst jmp :e DROP-THRU)
 463       (test-type value error t (symbol-header-widetag)))
 464     DROP-THRU
 465     (move result value)))
 466
 467 (define-vop (consp type-predicate)
 468   (:translate consp)
 469   (:generator 8
 470     (let ((is-not-cons-label (if not-p target DROP-THRU)))
 471       (inst cmp value nil-value)
 472       (inst jmp :e is-not-cons-label)
 473       (test-type value target not-p (list-pointer-lowtag)))
 474     DROP-THRU))
 475
 476 (define-vop (check-cons check-type)
 477   (:generator 8
 478     (let ((error (generate-error-code vop 'object-not-cons-error value)))
 479       (inst cmp value nil-value)
 480       (inst jmp :e error)
 481       (test-type value error t (list-pointer-lowtag))
 482       (move result value))))
 483
 484 #!+sb-simd-pack
 485 (progn
 486   (!define-type-vops simd-pack-p nil nil nil (simd-pack-widetag))
 487
 488   (define-vop (check-simd-pack check-type)
 489     (:args (value :target result
 490                   :scs (any-reg descriptor-reg
 491                         int-sse-reg single-sse-reg double-sse-reg
 492                         int-sse-stack single-sse-stack double-sse-stack)))
 493     (:results (result :scs (any-reg descriptor-reg
 494                            int-sse-reg single-sse-reg double-sse-reg)))
 495     (:temporary (:sc unsigned-reg :offset eax-offset :to (:result 0)) eax)
 496     (:ignore eax)
 497     (:vop-var vop)
 498     (:node-var node)
 499     (:save-p :compute-only)
 500     (:generator 50
 501       (sc-case value
 502         ((int-sse-reg single-sse-reg double-sse-reg
 503           int-sse-stack single-sse-stack double-sse-stack)
 504          (sc-case result
 505            ((int-sse-reg single-sse-reg double-sse-reg)
 506             (move result value))
 507            ((any-reg descriptor-reg)
 508             (with-fixed-allocation (result
 509                                     simd-pack-widetag
 510                                     simd-pack-size
 511                                     node)
 512               ;; see *simd-pack-element-types*
 513               (storew (fixnumize
 514                        (sc-case value
 515                          ((int-sse-reg int-sse-stack) 0)
 516                          ((single-sse-reg single-sse-stack) 1)
 517                          ((double-sse-reg double-sse-stack) 2)))
 518                   result simd-pack-tag-slot other-pointer-lowtag)
 519               (let ((ea (make-ea-for-object-slot
 520                          result simd-pack-lo-value-slot other-pointer-lowtag)))
 521                 (if (float-simd-pack-p value)
 522                     (inst movaps ea value)
 523                     (inst movdqa ea value)))))))
 524         ((any-reg descriptor-reg)
 525          (let ((leaf (sb!c::tn-leaf value)))
 526            (unless (and (sb!c::lvar-p leaf)
 527                         (csubtypep (sb!c::lvar-type leaf)
 528                                    (specifier-type 'simd-pack)))
 529              (test-type
 530                  value
 531                  (generate-error-code vop 'object-not-simd-pack-error value)
 532                  t (simd-pack-widetag))))
 533          (sc-case result
 534            ((int-sse-reg)
 535             (let ((ea (make-ea-for-object-slot
 536                        value simd-pack-lo-value-slot other-pointer-lowtag)))
 537               (inst movdqa result ea)))
 538            ((single-sse-reg double-sse-reg)
 539             (let ((ea (make-ea-for-object-slot
 540                        value simd-pack-lo-value-slot other-pointer-lowtag)))
 541               (inst movaps result ea)))
 542            ((any-reg descriptor-reg)
 543             (move result value)))))))
 544
 545   (primitive-type-vop check-simd-pack (:check) simd-pack-int simd-pack-single simd-pack-double))