home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ OpenStep (Enterprise) / OpenStepENTCD.toast / OEDEV / GNUSRC.Z / PROJECTS < prev    next >
Text File  |  1995-09-21  |  18KB  |  449 lines

  1. 0. Improved efficiency.
  2.  
  3. * Parse and output array initializers an element at a time, freeing
  4. storage after each, instead of parsing the whole initializer first and
  5. then outputting.  This would reduce memory usage for large
  6. initializers.
  7.  
  8. * See if the techniques describe in Oct 1991 SIGPLAN Notices
  9. (Frazer and Hanson) are applicable to GCC.
  10.  
  11. 1. Better optimization.
  12.  
  13. * Constants in unused inline functions
  14.  
  15. It would be nice to delay output of string constants so that string
  16. constants mentioned in unused inline functions are never generated.
  17. Perhaps this would also take care of string constants in dead code.
  18.  
  19. The difficulty is in finding a clean way for the RTL which refers
  20. to the constant (currently, only by an assembler symbol name)
  21. to point to the constant and cause it to be output.
  22.  
  23. * More cse
  24.  
  25. The techniques for doing full global cse are described in the red
  26. dragon book, or (a different version) in Frederick Chow's thesis from
  27. Stanford.  It is likely to be slow and use a lot of memory, but it
  28. might be worth offering as an additional option.
  29.  
  30. It is probably possible to extend cse to a few very frequent cases
  31. without so much expense.
  32.  
  33. For example, it is not very hard to handle cse through if-then
  34. statements with no else clauses.  Here's how to do it.  On reaching a
  35. label, notice that the label's use-count is 1 and that the last
  36. preceding jump jumps conditionally to this label.  Now you know it
  37. is a simple if-then statement.  Remove from the hash table
  38. all the expressions that were entered since that jump insn
  39. and you can continue with cse.
  40.  
  41. It is probably not hard to handle cse from the end of a loop
  42. around to the beginning, and a few loops would be greatly sped
  43. up by this.
  44.  
  45. * Optimize a sequence of if statements whose conditions are exclusive.
  46.  
  47. It is possible to optimize 
  48.  
  49.     if (x == 1) ...;
  50.     if (x == 2) ...;
  51.     if (x == 3) ...;
  52.  
  53. into
  54.  
  55.     if (x == 1) ...;
  56.     else if (x == 2) ...;
  57.     else if (x == 3) ...;
  58.  
  59. provided that x is not altered by the contents of the if statements.
  60.  
  61. It's not certain whether this is worth doing.  Perhaps programmers
  62. nearly always write the else's themselves, leaving few opportunities
  63. to improve anything.
  64.  
  65. * Un-cse.
  66.  
  67. Perhaps we should have an un-cse step right after cse, which tries to
  68. replace a reg with its value if the value can be substituted for the
  69. reg everywhere, if that looks like an improvement.  Which is if the
  70. reg is used only a few times.  Use rtx_cost to determine if the
  71. change is really an improvement.
  72.  
  73. * Clean up how cse works.
  74.  
  75. The scheme is that each value has just one hash entry.  The
  76. first_same_value and next_same_value chains are no longer needed.
  77.  
  78. For arithmetic, each hash table elt has the following slots:
  79.  
  80. * Operation.  This is an rtx code.
  81. * Mode.
  82. * Operands 0, 1 and 2.  These point to other hash table elements.
  83.  
  84. So, if we want to enter (PLUS:SI (REG:SI 30) (CONST_INT 104)), we
  85. first enter (CONST_INT 104) and find the entry that (REG:SI 30) now
  86. points to.  Then we put these elts into operands 0 and 1 of a new elt.
  87. We put PLUS and SI into the new elt.
  88.  
  89. Registers and mem refs would never be entered into the table as such.
  90. However, the values they contain would be entered.  There would be a
  91. table indexed by regno which points at the hash entry for the value in
  92. that reg.
  93.  
  94. The hash entry index now plays the role of a qty number.
  95. We still need qty_first_reg, reg_next_eqv, etc. to record which regs
  96. share a particular qty.
  97.  
  98. When a reg is used whose contents are unknown, we need to create a
  99. hash table entry whose contents say "unknown", as a place holder for
  100. whatever the reg contains.  If that reg is added to something, then
  101. the hash entry for the sum will refer to the "unknown" entry.  Use
  102. UNKNOWN for the rtx code in this entry.  This replaces make_new_qty.
  103.  
  104. For a constant, a unique hash entry would be made based on the
  105. value of the constant.
  106.  
  107. What about MEM?  Each time a memory address is referenced, we need a
  108. qty (a hash table elt) to represent what is in it.  (Just as for a
  109. register.)  If this isn't known, create one, just as for a reg whose
  110. contents are unknown.
  111.  
  112. We need a way to find all mem refs that still contain a certain value.
  113. Do this with a chain of hash elts (for memory addresses) that point to
  114. locations that hold the value.  The hash elt for the value itself should
  115. point to the start of the chain.  It would be good for the hash elt
  116. for an address to point to the hash elt for the contents of that address
  117. (but this ptr can be null if the contents have never been entered).
  118.  
  119. With this data structure, nothing need ever be invalidated except
  120. the lists of which regs or mems hold a particular value.  It is easy
  121. to see if there is a reg or mem that is equiv to a particular value.
  122. If the value is constant, it is always explicitly constant.
  123.  
  124. * Support more general tail-recursion among different functions.
  125.  
  126. This might be possible under certain circumstances, such as when
  127. the argument lists of the functions have the same lengths.
  128. Perhaps it could be done with a special declaration.
  129.  
  130. You would need to verify in the calling function that it does not
  131. use the addresses of any local variables and does not use setjmp.
  132.  
  133. * Put short statics vars at low addresses and use short addressing mode?
  134.  
  135. Useful on the 68000/68020 and perhaps on the 32000 series,
  136. provided one has a linker that works with the feature.
  137. This is said to make a 15% speedup on the 68000.
  138.  
  139. * Keep global variables in registers.
  140.  
  141. Here is a scheme for doing this.  A global variable, or a local variable
  142. whose address is taken, can be kept in a register for an entire function
  143. if it does not use non-constant memory addresses and (for globals only)
  144. does not call other functions.  If the entire function does not meet
  145. this criterion, a loop may.
  146.  
  147. The VAR_DECL for such a variable would have to have two RTL expressions:
  148. the true home in memory, and the pseudo-register used temporarily. 
  149. It is necessary to emit insns to copy the memory location into the
  150. pseudo-register at the beginning of the function or loop, and perhaps
  151. back out at the end.  These insns should have REG_EQUIV notes so that,
  152. if the pseudo-register does not get a hard register, it is spilled into
  153. the memory location which exists in any case.
  154.  
  155. The easiest way to set up these insns is to modify the routine
  156. put_var_into_stack so that it does not apply to the entire function
  157. (sparing any loops which contain nothing dangerous) and to call it at
  158. the end of the function regardless of where in the function the
  159. address of a local variable is taken.  It would be called
  160. unconditionally at the end of the function for all relevant global
  161. variables.
  162.  
  163. For debugger output, the thing to do is to invent a new binding level
  164. around the appropriate loop and define the variable name as a register
  165. variable with that scope.
  166.  
  167. * Live-range splitting.
  168.  
  169. Currently a variable is allocated a hard register either for the full
  170. extent of its use or not at all.  Sometimes it would be good to
  171. allocate a variable a hard register for just part of a function; for
  172. example, through a particular loop where the variable is mostly used,
  173. or outside of a particular loop where the variable is not used.  (The
  174. latter is nice because it might let the variable be in a register most
  175. of the time even though the loop needs all the registers.)
  176.  
  177. It might not be very hard to do this in global.c when a variable
  178. fails to get a hard register for its entire life span.
  179.  
  180. The first step is to find a loop in which the variable is live, but
  181. which is not the whole life span or nearly so.  It's probably best to
  182. use a loop in which the variable is heavily used.
  183.  
  184. Then create a new pseudo-register to represent the variable in that loop.
  185. Substitute this for the old pseudo-register there, and insert move insns
  186. to copy between the two at the loop entry and all exits.  (When several
  187. such moves are inserted at the same place, some new feature should be
  188. added to say that none of those registers conflict merely because of
  189. overlap between the new moves.  And the reload pass should reorder them
  190. so that a store precedes a load, for any given hard register.)
  191.  
  192. After doing this for all the reasonable candidates, run global-alloc
  193. over again.  With luck, one of the two pseudo-registers will be fit
  194. somewhere.  It may even have a much higher priority due to its reduced
  195. life span.
  196.  
  197. There will be no room in general for the new pseudo-registers in
  198. basic_block_live_at_start, so there will need to be a second such
  199. matrix exclusively for the new ones.  Various other vectors indexed by
  200. register number will have to be made bigger, or there will have to be
  201. secondary extender vectors just for global-alloc.
  202.  
  203. A simple new feature could arrange that both pseudo-registers get the
  204. same stack slot if they both fail to get hard registers.
  205.  
  206. Other compilers split live ranges when they are not connected, or
  207. try to split off pieces `at the edge'.  I think splitting around loops
  208. will provide more speedup.
  209.  
  210. Creating a fake binding block and a new like-named variable with
  211. shorter life span and different address might succeed in describing
  212. this technique for the debugger.
  213.  
  214. * Detect dead stores into memory?
  215.  
  216. A store into memory is dead if it is followed by another store into
  217. the same location; and, in between, there is no reference to anything
  218. that might be that location (including no reference to a variable
  219. address).
  220.  
  221. * Loop optimization.
  222.  
  223. Strength reduction and iteration variable elimination could be
  224. smarter.  They should know how to decide which iteration variables are
  225. not worth making explicit because they can be computed as part of an
  226. address calculation.  Based on this information, they should decide
  227. when it is desirable to eliminate one iteration variable and create
  228. another in its place.
  229.  
  230. It should be possible to compute what the value of an iteration
  231. variable will be at the end of the loop, and eliminate the variable
  232. within the loop by computing that value at the loop end.
  233.  
  234. When a loop has a simple increment that adds 1,
  235. instead of jumping in after the increment,
  236. decrement the loop count and jump to the increment.
  237. This allows aob insns to be used.
  238.  
  239. * Using constraints on values.
  240.  
  241. Many operations could be simplified based on knowledge of the
  242. minimum and maximum possible values of a register at any particular time.
  243. These limits could come from the data types in the tree, via rtl generation,
  244. or they can be deduced from operations that are performed.  For example,
  245. the result of an `and' operation one of whose operands is 7 must be in
  246. the range 0 to 7.  Compare instructions also tell something about the
  247. possible values of the operand, in the code beyond the test.
  248.  
  249. Value constraints can be used to determine the results of a further
  250. comparison.  They can also indicate that certain `and' operations are
  251. redundant.  Constraints might permit a decrement and branch
  252. instruction that checks zeroness to be used when the user has
  253. specified to exit if negative.
  254.  
  255. * Smarter reload pass.
  256.  
  257. The reload pass as currently written can reload values only into registers
  258. that are reserved for reloading.  This means that in order to use a
  259. register for reloading it must spill everything out of that register.
  260.  
  261. It would be straightforward, though complicated, for reload1.c to keep
  262. track, during its scan, of which hard registers were available at each
  263. point in the function, and use for reloading even registers that were
  264. free only at the point they were needed.  This would avoid much spilling
  265. and make better code.
  266.  
  267. * Change the type of a variable.
  268.  
  269. Sometimes a variable is declared as `int', it is assigned only once
  270. from a value of type `char', and then it is used only by comparison
  271. against constants.  On many machines, better code would result if
  272. the variable had type `char'.  If the compiler could detect this
  273. case, it could change the declaration of the variable and change
  274. all the places that use it.
  275.  
  276. * Better handling for very sparse switches.
  277.  
  278. There may be cases where it would be better to compile a switch
  279. statement to use a fixed hash table rather than the current
  280. combination of jump tables and binary search.
  281.  
  282. * Order of subexpressions.
  283.  
  284. It might be possible to make better code by paying attention
  285. to the order in which to generate code for subexpressions of an expression.
  286.  
  287. * More code motion.
  288.  
  289. Consider hoisting common code up past conditional branches or
  290. tablejumps.
  291.  
  292. * Trace scheduling.
  293.  
  294. This technique is said to be able to figure out which way a jump
  295. will usually go, and rearrange the code to make that path the
  296. faster one.
  297.  
  298. * Distributive law.
  299.  
  300. The C expression *(X + 4 * (Y + C)) compiles better on certain
  301. machines if rewritten as *(X + 4*C + 4*Y) because of known addressing
  302. modes.  It may be tricky to determine when, and for which machines, to
  303. use each alternative.
  304.  
  305. Some work has been done on this, in combine.c.
  306.  
  307. * Can optimize by changing if (x) y; else z; into z; if (x) y;
  308. if z and x do not interfere and z has no effects not undone by y.
  309. This is desirable if z is faster than jumping.
  310.  
  311. * For a two-insn loop on the 68020, such as
  312.   foo:    movb    a2@+,a3@+
  313.     jne    foo
  314. it is better to insert dbeq d0,foo before the jne.
  315. d0 can be a junk register.  The challenge is to fit this into
  316. a portable framework: when can you detect this situation and
  317. still be able to allocate a junk register?
  318.  
  319. 2. Simpler porting.
  320.  
  321. Right now, describing the target machine's instructions is done
  322. cleanly, but describing its addressing mode is done with several
  323. ad-hoc macro definitions.  Porting would be much easier if there were
  324. an RTL description for addressing modes like that for instructions.
  325. Tools analogous to genflags and genrecog would generate macros from
  326. this description.
  327.  
  328. There would be one pattern in the address-description file for each
  329. kind of addressing, and this pattern would have:
  330.  
  331.   * the RTL expression for the address
  332.   * C code to verify its validity (since that may depend on
  333.     the exact data).
  334.   * C code to print the address in assembler language.
  335.   * C code to convert the address into a valid one, if it is not valid.
  336.     (This would replace LEGITIMIZE_ADDRESS).
  337.   * Register constraints for all indeterminates that appear
  338.     in the RTL expression.
  339.  
  340. 3. Other languages.
  341.  
  342. Front ends for Pascal, Fortran, Algol, Cobol, Modula-2 and Ada are
  343. desirable.
  344.  
  345. Pascal, Modula-2 and Ada require the implementation of functions
  346. within functions.  Some of the mechanisms for this already exist.
  347.  
  348. 4. More extensions.
  349.  
  350. * Generated unique labels.  Have some way of generating distinct labels
  351. for use in extended asm statements.  I don't know what a good syntax would
  352. be.
  353.  
  354. * A way of defining a structure containing a union, in which the choice of
  355. union alternative is controlled by a previous structure component.
  356.  
  357. Here is a possible syntax for this.
  358.  
  359. struct foo {
  360.   enum { INT, DOUBLE } code;
  361.   auto union { case INT: int i; case DOUBLE: double d;} value : code;
  362. };
  363.  
  364. * Allow constructor expressions as lvalues, like this:
  365.  
  366.     (struct foo) {a, b, c} = foo();
  367.  
  368. This would call foo, which returns a structure, and then store the
  369. several components of the structure into the variables a, b, and c.
  370.  
  371. 5. Generalize the machine model.
  372.  
  373. * Some new compiler features may be needed to do a good job on machines
  374. where static data needs to be addressed using base registers.
  375.  
  376. * Some machines have two stacks in different areas of memory, one used
  377. for scalars and another for large objects.  The compiler does not
  378. now have a way to understand this.
  379.  
  380. 6. Useful warnings.
  381.  
  382. * Warn about statements that are undefined because the order of
  383. evaluation of increment operators makes a big difference.  Here is an
  384. example:
  385.  
  386.     *foo++ = hack (*foo);
  387.  
  388. 7. Better documentation of how GCC works and how to port it.
  389.  
  390. Here is an outline proposed by Allan Adler.
  391.  
  392. I.    Overview of this document
  393. II.   The machines on which GCC is implemented
  394.     A. Prose description of those characteristics of target machines and
  395.        their operating systems which are pertinent to the implementation
  396.        of GCC.
  397.     i. target machine characteristics
  398.     ii. comparison of this system of machine characteristics with
  399.         other systems of machine specification currently in use
  400.     B. Tables of the characteristics of the target machines on which
  401.        GCC is implemented.
  402.     C. A priori restrictions on the values of characteristics of target 
  403.        machines, with special reference to those parts of the source code
  404.        which entail those restrictions
  405.     i. restrictions on individual characteristics 
  406.         ii. restrictions involving relations between various characteristics
  407.     D. The use of GCC as a cross-compiler 
  408.     i. cross-compilation to existing machines
  409.     ii. cross-compilation to non-existent machines
  410.     E. Assumptions which are made regarding the target machine
  411.     i.  assumptions regarding the architecture of the target machine
  412.     ii. assumptions regarding the operating system of the target machine
  413.     iii. assumptions regarding software resident on the target machine
  414.     iv. where in the source code these assumptions are in effect made
  415. III.   A systematic approach to writing the files tm.h and xm.h
  416.     A. Macros which require special care or skill
  417.     B. Examples, with special reference to the underlying reasoning
  418. IV.    A systematic approach to writing the machine description file md
  419.     A. Minimal viable sets of insn descriptions
  420.     B. Examples, with special reference to the underlying reasoning
  421. V.     Uses of the file aux-output.c
  422. VI.    Specification of what constitutes correct performance of an 
  423.        implementation of GCC
  424.     A. The components of GCC
  425.     B. The itinerary of a C program through GCC
  426.     C. A system of benchmark programs
  427.     D. What your RTL and assembler should look like with these benchmarks
  428.     E. Fine tuning for speed and size of compiled code
  429. VII.   A systematic procedure for debugging an implementation of GCC
  430.     A. Use of GDB
  431.     i. the macros in the file .gdbinit for GCC
  432.     ii. obstacles to the use of GDB
  433.         a. functions implemented as macros can't be called in GDB
  434.     B. Debugging without GDB
  435.     i. How to turn off the normal operation of GCC and access specific
  436.        parts of GCC
  437.     C. Debugging tools
  438.     D. Debugging the parser
  439.     i. how machine macros and insn definitions affect the parser
  440.     E. Debugging the recognizer
  441.     i. how machine macros and insn definitions affect the recognizer
  442.  
  443. ditto for other components
  444.  
  445. VIII. Data types used by GCC, with special reference to restrictions not 
  446.       specified in the formal definition of the data type
  447. IX.   References to the literature for the algorithms used in GCC
  448.  
  449.