fold.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012, 2013
   3  *     Dale Weiler
   4  *
   5  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of
   6  * this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in
   7  * the Software without restriction, including without limitation the rights to
   8  * use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies
   9  * of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do
  10  * so, subject to the following conditions:
  11  *
  12  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  13  * copies or substantial portions of the Software.
  14  *
  15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  18  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  20  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  21  * SOFTWARE.
  22  */
  23 #include <string.h>
  24 #include <math.h>
  25
  26 #include "ast.h"
  27 #include "parser.h"
  28
  29 #define FOLD_STRING_UNTRANSLATE_HTSIZE 1024
  30 #define FOLD_STRING_DOTRANSLATE_HTSIZE 1024
  31
  32 /*
  33  * There is two stages to constant folding in GMQCC: there is the parse
  34  * stage constant folding, where, witht he help of the AST, operator
  35  * usages can be constant folded. Then there is the constant folding
  36  * in the IR for things like eliding if statements, can occur.
  37  *
  38  * This file is thus, split into two parts.
  39  */
  40
  41 #define isfloat(X)      (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_FLOAT)
  42 #define isvector(X)     (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_VECTOR)
  43 #define isstring(X)     (((ast_expression*)(X))->vtype == TYPE_STRING)
  44 #define isfloats(X,Y)   (isfloat  (X) && isfloat (Y))
  45
  46 /*
  47  * Implementation of basic vector math for vec3_t, for trivial constant
  48  * folding.
  49  *
  50  * TODO: gcc/clang hinting for autovectorization
  51  */
  52 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_add(vec3_t a, vec3_t b) {
  53     vec3_t out;
  54     out.x = a.x + b.x;
  55     out.y = a.y + b.y;
  56     out.z = a.z + b.z;
  57     return out;
  58 }
  59
  60 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_sub(vec3_t a, vec3_t b) {
  61     vec3_t out;
  62     out.x = a.x - b.x;
  63     out.y = a.y - b.y;
  64     out.z = a.z - b.z;
  65     return out;
  66 }
  67
  68 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_neg(vec3_t a) {
  69     vec3_t out;
  70     out.x = -a.x;
  71     out.y = -a.y;
  72     out.z = -a.z;
  73     return out;
  74 }
  75
  76 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_or(vec3_t a, vec3_t b) {
  77     vec3_t out;
  78     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) | ((qcint_t)b.x));
  79     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) | ((qcint_t)b.y));
  80     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) | ((qcint_t)b.z));
  81     return out;
  82 }
  83
  84 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_orvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
  85     vec3_t out;
  86     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) | ((qcint_t)b));
  87     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) | ((qcint_t)b));
  88     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) | ((qcint_t)b));
  89     return out;
  90 }
  91
  92 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_and(vec3_t a, vec3_t b) {
  93     vec3_t out;
  94     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) & ((qcint_t)b.x));
  95     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) & ((qcint_t)b.y));
  96     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) & ((qcint_t)b.z));
  97     return out;
  98 }
  99
 100 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_andvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 101     vec3_t out;
 102     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) & ((qcint_t)b));
 103     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) & ((qcint_t)b));
 104     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) & ((qcint_t)b));
 105     return out;
 106 }
 107
 108 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_xor(vec3_t a, vec3_t b) {
 109     vec3_t out;
 110     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) ^ ((qcint_t)b.x));
 111     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) ^ ((qcint_t)b.y));
 112     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) ^ ((qcint_t)b.z));
 113     return out;
 114 }
 115
 116 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_xorvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 117     vec3_t out;
 118     out.x = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.x) ^ ((qcint_t)b));
 119     out.y = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.y) ^ ((qcint_t)b));
 120     out.z = (qcfloat_t)(((qcint_t)a.z) ^ ((qcint_t)b));
 121     return out;
 122 }
 123
 124 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_not(vec3_t a) {
 125     vec3_t out;
 126     out.x = (qcfloat_t)(~((qcint_t)a.x));
 127     out.y = (qcfloat_t)(~((qcint_t)a.y));
 128     out.z = (qcfloat_t)(~((qcint_t)a.z));
 129     return out;
 130 }
 131
 132 static GMQCC_INLINE qcfloat_t vec3_mulvv(vec3_t a, vec3_t b) {
 133     return (a.x * b.x + a.y * b.y + a.z * b.z);
 134 }
 135
 136 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_mulvf(vec3_t a, qcfloat_t b) {
 137     vec3_t out;
 138     out.x = a.x * b;
 139     out.y = a.y * b;
 140     out.z = a.z * b;
 141     return out;
 142 }
 143
 144 static GMQCC_INLINE bool vec3_cmp(vec3_t a, vec3_t b) {
 145     return a.x == b.x &&
 146            a.y == b.y &&
 147            a.z == b.z;
 148 }
 149
 150 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_create(float x, float y, float z) {
 151     vec3_t out;
 152     out.x = x;
 153     out.y = y;
 154     out.z = z;
 155     return out;
 156 }
 157
 158 static GMQCC_INLINE qcfloat_t vec3_notf(vec3_t a) {
 159     return (!a.x && !a.y && !a.z);
 160 }
 161
 162 static GMQCC_INLINE bool vec3_pbool(vec3_t a) {
 163     return (a.x || a.y || a.z);
 164 }
 165
 166 static GMQCC_INLINE vec3_t vec3_cross(vec3_t a, vec3_t b) {
 167     vec3_t out;
 168     out.x = a.y * b.z - a.z * b.y;
 169     out.y = a.z * b.x - a.x * b.z;
 170     out.z = a.x * b.y - a.y * b.x;
 171     return out;
 172 }
 173
 174 static lex_ctx_t fold_ctx(fold_t *fold) {
 175     lex_ctx_t ctx;
 176     if (fold->parser->lex)
 177         return parser_ctx(fold->parser);
 178
 179     memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 180     return ctx;
 181 }
 182
 183 static GMQCC_INLINE bool fold_immediate_true(fold_t *fold, ast_value *v) {
 184     switch (v->expression.vtype) {
 185         case TYPE_FLOAT:
 186             return !!v->constval.vfloat;
 187         case TYPE_INTEGER:
 188             return !!v->constval.vint;
 189         case TYPE_VECTOR:
 190             if (OPTS_FLAG(CORRECT_LOGIC))
 191                 return vec3_pbool(v->constval.vvec);
 192             return !!(v->constval.vvec.x);
 193         case TYPE_STRING:
 194             if (!v->constval.vstring)
 195                 return false;
 196             if (OPTS_FLAG(TRUE_EMPTY_STRINGS))
 197                 return true;
 198             return !!v->constval.vstring[0];
 199         default:
 200             compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: fold_immediate_true on invalid type");
 201             break;
 202     }
 203     return !!v->constval.vfunc;
 204 }
 205
 206 /* Handy macros to determine if an ast_value can be constant folded. */
 207 #define fold_can_1(X)  \
 208     (ast_istype(((ast_expression*)(X)), ast_value) && (X)->hasvalue && ((X)->cvq == CV_CONST) && \
 209                 ((ast_expression*)(X))->vtype != TYPE_FUNCTION)
 210
 211 #define fold_can_2(X, Y) (fold_can_1(X) && fold_can_1(Y))
 212
 213 #define fold_immvalue_float(E)  ((E)->constval.vfloat)
 214 #define fold_immvalue_vector(E) ((E)->constval.vvec)
 215 #define fold_immvalue_string(E) ((E)->constval.vstring)
 216
 217 fold_t *fold_init(parser_t *parser) {
 218     fold_t *fold                 = (fold_t*)mem_a(sizeof(fold_t));
 219     fold->parser                 = parser;
 220     fold->imm_float              = NULL;
 221     fold->imm_vector             = NULL;
 222     fold->imm_string             = NULL;
 223     fold->imm_string_untranslate = util_htnew(FOLD_STRING_UNTRANSLATE_HTSIZE);
 224     fold->imm_string_dotranslate = util_htnew(FOLD_STRING_DOTRANSLATE_HTSIZE);
 225
 226     /*
 227      * prime the tables with common constant values at constant
 228      * locations.
 229      */
 230     (void)fold_constgen_float (fold,  0.0f);
 231     (void)fold_constgen_float (fold,  1.0f);
 232     (void)fold_constgen_float (fold, -1.0f);
 233
 234     (void)fold_constgen_vector(fold, vec3_create(0.0f, 0.0f, 0.0f));
 235     (void)fold_constgen_vector(fold, vec3_create(-1.0f, -1.0f, -1.0f));
 236
 237     return fold;
 238 }
 239
 240 bool fold_generate(fold_t *fold, ir_builder *ir) {
 241     /* generate globals for immediate folded values */
 242     size_t     i;
 243     ast_value *cur;
 244
 245     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float);   ++i)
 246         if (!ast_global_codegen ((cur = fold->imm_float[i]), ir, false)) goto err;
 247     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector);  ++i)
 248         if (!ast_global_codegen((cur = fold->imm_vector[i]), ir, false)) goto err;
 249     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_string);  ++i)
 250         if (!ast_global_codegen((cur = fold->imm_string[i]), ir, false)) goto err;
 251
 252     return true;
 253
 254 err:
 255     con_out("failed to generate global %s\n", cur->name);
 256     ir_builder_delete(ir);
 257     return false;
 258 }
 259
 260 void fold_cleanup(fold_t *fold) {
 261     size_t i;
 262
 263     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float);  ++i) ast_delete(fold->imm_float[i]);
 264     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector); ++i) ast_delete(fold->imm_vector[i]);
 265     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_string); ++i) ast_delete(fold->imm_string[i]);
 266
 267     vec_free(fold->imm_float);
 268     vec_free(fold->imm_vector);
 269     vec_free(fold->imm_string);
 270
 271     util_htdel(fold->imm_string_untranslate);
 272     util_htdel(fold->imm_string_dotranslate);
 273
 274     mem_d(fold);
 275 }
 276
 277 ast_expression *fold_constgen_float(fold_t *fold, qcfloat_t value) {
 278     ast_value  *out = NULL;
 279     size_t      i;
 280
 281     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_float); i++) {
 282         if (!memcmp(&fold->imm_float[i]->constval.vfloat, &value, sizeof(qcfloat_t)))
 283             return (ast_expression*)fold->imm_float[i];
 284     }
 285
 286     out                  = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_FLOAT);
 287     out->cvq             = CV_CONST;
 288     out->hasvalue        = true;
 289     out->constval.vfloat = value;
 290
 291     vec_push(fold->imm_float, out);
 292
 293     return (ast_expression*)out;
 294 }
 295
 296 ast_expression *fold_constgen_vector(fold_t *fold, vec3_t value) {
 297     ast_value *out;
 298     size_t     i;
 299
 300     for (i = 0; i < vec_size(fold->imm_vector); i++) {
 301         if (vec3_cmp(fold->imm_vector[i]->constval.vvec, value))
 302             return (ast_expression*)fold->imm_vector[i];
 303     }
 304
 305     out                = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_VECTOR);
 306     out->cvq           = CV_CONST;
 307     out->hasvalue      = true;
 308     out->constval.vvec = value;
 309
 310     vec_push(fold->imm_vector, out);
 311
 312     return (ast_expression*)out;
 313 }
 314
 315 ast_expression *fold_constgen_string(fold_t *fold, const char *str, bool translate) {
 316     hash_table_t *table = (translate) ? fold->imm_string_untranslate : fold->imm_string_dotranslate;
 317     ast_value    *out   = NULL;
 318     size_t        hash  = util_hthash(table, str);
 319
 320     if ((out = (ast_value*)util_htgeth(table, str, hash)))
 321         return (ast_expression*)out;
 322
 323     if (translate) {
 324         char name[32];
 325         util_snprintf(name, sizeof(name), "dotranslate_%lu", (unsigned long)(fold->parser->translated++));
 326         out                    = ast_value_new(parser_ctx(fold->parser), name, TYPE_STRING);
 327         out->expression.flags |= AST_FLAG_INCLUDE_DEF; /* def needs to be included for translatables */
 328     } else
 329         out                    = ast_value_new(fold_ctx(fold), "#IMMEDIATE", TYPE_STRING);
 330
 331     out->cvq              = CV_CONST;
 332     out->hasvalue         = true;
 333     out->isimm            = true;
 334     out->constval.vstring = parser_strdup(str);
 335
 336     vec_push(fold->imm_string, out);
 337     util_htseth(table, str, hash, out);
 338
 339     return (ast_expression*)out;
 340 }
 341
 342
 343 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mul_vec(fold_t *fold, vec3_t vec, ast_value *sel, const char *set) {
 344     /*
 345      * vector-component constant folding works by matching the component sets
 346      * to eliminate expensive operations on whole-vectors (3 components at runtime).
 347      * to achive this effect in a clean manner this function generalizes the
 348      * values through the use of a set paramater, which is used as an indexing method
 349      * for creating the elided ast binary expression.
 350      *
 351      * Consider 'n 0 0' where y, and z need to be tested for 0, and x is
 352      * used as the value in a binary operation generating an INSTR_MUL instruction,
 353      * to acomplish the indexing of the correct component value we use set[0], set[1], set[2]
 354      * as x, y, z, where the values of those operations return 'x', 'y', 'z'. Because
 355      * of how ASCII works we can easily deliniate:
 356      * vec.z is the same as set[2]-'x' for when set[2] is 'z', 'z'-'x' results in a
 357      * literal value of 2, using this 2, we know that taking the address of vec->x (float)
 358      * and indxing it with this literal will yeild the immediate address of that component
 359      *
 360      * Of course more work needs to be done to generate the correct index for the ast_member_new
 361      * call, which is no problem: set[0]-'x' suffices that job.
 362      */
 363     qcfloat_t x = (&vec.x)[set[0]-'x'];
 364     qcfloat_t y = (&vec.x)[set[1]-'x'];
 365     qcfloat_t z = (&vec.x)[set[2]-'x'];
 366
 367     if (!y && !z) {
 368         ast_expression *out;
 369         ++opts_optimizationcount[OPTIM_VECTOR_COMPONENTS];
 370         out                        = (ast_expression*)ast_member_new(fold_ctx(fold), (ast_expression*)sel, set[0]-'x', NULL);
 371         out->node.keep             = false;
 372         ((ast_member*)out)->rvalue = true;
 373         if (x != -1.0f)
 374             return (ast_expression*)ast_binary_new(fold_ctx(fold), INSTR_MUL_F, fold_constgen_float(fold, x), out);
 375     }
 376     return NULL;
 377 }
 378
 379
 380 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_neg(fold_t *fold, ast_value *a) {
 381     if (isfloat(a)) {
 382         if (fold_can_1(a))
 383             return fold_constgen_float(fold, -fold_immvalue_float(a));
 384     } else if (isvector(a)) {
 385         if (fold_can_1(a))
 386             return fold_constgen_vector(fold, vec3_neg(fold_immvalue_vector(a)));
 387     }
 388     return NULL;
 389 }
 390
 391 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_not(fold_t *fold, ast_value *a) {
 392     if (isfloat(a)) {
 393         if (fold_can_1(a))
 394             return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_float(a));
 395     } else if (isvector(a)) {
 396         if (fold_can_1(a))
 397             return fold_constgen_float(fold, vec3_notf(fold_immvalue_vector(a)));
 398     } else if (isstring(a)) {
 399         if (fold_can_1(a)) {
 400             if (OPTS_FLAG(TRUE_EMPTY_STRINGS))
 401                 return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_string(a));
 402             else
 403                 return fold_constgen_float(fold, !fold_immvalue_string(a) || !*fold_immvalue_string(a));
 404         }
 405     }
 406     return NULL;
 407 }
 408
 409 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_add(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 410     if (isfloat(a)) {
 411         if (fold_can_2(a, b))
 412             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) + fold_immvalue_float(b));
 413     } else if (isvector(a)) {
 414         if (fold_can_2(a, b))
 415             return fold_constgen_vector(fold, vec3_add(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 416     }
 417     return NULL;
 418 }
 419
 420 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_sub(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 421     if (isfloat(a)) {
 422         if (fold_can_2(a, b))
 423             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) - fold_immvalue_float(b));
 424     } else if (isvector(a)) {
 425         if (fold_can_2(a, b))
 426             return fold_constgen_vector(fold, vec3_sub(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 427     }
 428     return NULL;
 429 }
 430
 431 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mul(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 432     if (isfloat(a)) {
 433         if (isvector(b)) {
 434             if (fold_can_2(a, b))
 435                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(b), fold_immvalue_float(a)));
 436         } else {
 437             if (fold_can_2(a, b))
 438                 return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) * fold_immvalue_float(b));
 439         }
 440     } else if (isvector(a)) {
 441         if (isfloat(b)) {
 442             if (fold_can_2(a, b))
 443                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
 444         } else {
 445             if (fold_can_2(a, b)) {
 446                 return fold_constgen_float(fold, vec3_mulvv(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 447             } else if (OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_VECTOR_COMPONENTS) && fold_can_1(a)) {
 448                 ast_expression *out;
 449                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "xyz"))) return out;
 450                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "yxz"))) return out;
 451                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(a), b, "zxy"))) return out;
 452             } else if (OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_VECTOR_COMPONENTS) && fold_can_1(b)) {
 453                 ast_expression *out;
 454                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "xyz"))) return out;
 455                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "yxz"))) return out;
 456                 if ((out = fold_op_mul_vec(fold, fold_immvalue_vector(b), a, "zxy"))) return out;
 457             }
 458         }
 459     }
 460     return NULL;
 461 }
 462
 463 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_div(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 464     if (isfloat(a)) {
 465         if (fold_can_2(a, b)) {
 466             return fold_constgen_float(fold, fold_immvalue_float(a) / fold_immvalue_float(b));
 467         } else if (fold_can_1(b)) {
 468             return (ast_expression*)ast_binary_new(
 469                 fold_ctx(fold),
 470                 INSTR_MUL_F,
 471                 (ast_expression*)a,
 472                 fold_constgen_float(fold, 1.0f / fold_immvalue_float(b))
 473             );
 474         }
 475     } else if (isvector(a)) {
 476         if (fold_can_2(a, b)) {
 477             return fold_constgen_vector(fold, vec3_mulvf(fold_immvalue_vector(a), 1.0f / fold_immvalue_float(b)));
 478         } else {
 479             return (ast_expression*)ast_binary_new(
 480                 fold_ctx(fold),
 481                 INSTR_MUL_VF,
 482                 (ast_expression*)a,
 483                 (fold_can_1(b))
 484                     ? (ast_expression*)fold_constgen_float(fold, 1.0f / fold_immvalue_float(b))
 485                     : (ast_expression*)ast_binary_new(
 486                                             fold_ctx(fold),
 487                                             INSTR_DIV_F,
 488                                             (ast_expression*)fold->imm_float[1],
 489                                             (ast_expression*)b
 490                     )
 491             );
 492         }
 493     }
 494     return NULL;
 495 }
 496
 497 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_mod(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 498     return (fold_can_2(a, b))
 499                 ? fold_constgen_float(fold, fmod(fold_immvalue_float(a), fold_immvalue_float(b)))
 500                 : NULL;
 501 }
 502
 503 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_bor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 504     if (isfloat(a)) {
 505         if (fold_can_2(a, b))
 506             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) | ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))));
 507     } else {
 508         if (isvector(b)) {
 509             if (fold_can_2(a, b))
 510                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_or(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 511         } else {
 512             if (fold_can_2(a, b))
 513                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_orvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
 514         }
 515     }
 516     return NULL;
 517 }
 518
 519 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_band(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 520     if (isfloat(a)) {
 521         if (fold_can_2(a, b))
 522             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) & ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))));
 523     } else {
 524         if (isvector(b)) {
 525             if (fold_can_2(a, b))
 526                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_and(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 527         } else {
 528             if (fold_can_2(a, b))
 529                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_andvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
 530         }
 531     }
 532     return NULL;
 533 }
 534
 535 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_xor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 536     if (isfloat(a)) {
 537         if (fold_can_2(a, b))
 538             return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)(((qcint_t)fold_immvalue_float(a)) ^ ((qcint_t)fold_immvalue_float(b))));
 539     } else {
 540         if (isvector(b)) {
 541             if (fold_can_2(a, b))
 542                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_xor(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 543         } else {
 544             if (fold_can_2(a, b))
 545                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_xorvf(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_float(b)));
 546         }
 547     }
 548     return NULL;
 549 }
 550
 551 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_lshift(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 552     if (fold_can_2(a, b) && isfloats(a, b))
 553         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)((qcuint_t)(fold_immvalue_float(a)) << (qcuint_t)(fold_immvalue_float(b))));
 554     return NULL;
 555 }
 556
 557 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_rshift(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 558     if (fold_can_2(a, b) && isfloats(a, b))
 559         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)((qcuint_t)(fold_immvalue_float(a)) >> (qcuint_t)(fold_immvalue_float(b))));
 560     return NULL;
 561 }
 562
 563 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_andor(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, float expr) {
 564     if (fold_can_2(a, b)) {
 565         if (OPTS_FLAG(PERL_LOGIC)) {
 566             if (expr)
 567                 return (fold_immediate_true(fold, a)) ? (ast_expression*)a : (ast_expression*)b;
 568             else
 569                 return (fold_immediate_true(fold, a)) ? (ast_expression*)b : (ast_expression*)a;
 570         } else {
 571             return fold_constgen_float (
 572                 fold,
 573                 ((expr) ? (fold_immediate_true(fold, a) || fold_immediate_true(fold, b))
 574                         : (fold_immediate_true(fold, a) && fold_immediate_true(fold, b)))
 575                             ? 1
 576                             : 0
 577             );
 578         }
 579     }
 580     return NULL;
 581 }
 582
 583 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_tern(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, ast_value *c) {
 584     if (fold_can_1(a)) {
 585         return fold_immediate_true(fold, a)
 586                     ? (ast_expression*)b
 587                     : (ast_expression*)c;
 588     }
 589     return NULL;
 590 }
 591
 592 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_exp(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 593     if (fold_can_2(a, b))
 594         return fold_constgen_float(fold, (qcfloat_t)powf(fold_immvalue_float(a), fold_immvalue_float(b)));
 595     return NULL;
 596 }
 597
 598 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_lteqgt(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 599     if (fold_can_2(a,b)) {
 600         if (fold_immvalue_float(a) <  fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[2];
 601         if (fold_immvalue_float(a) == fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[0];
 602         if (fold_immvalue_float(a) >  fold_immvalue_float(b)) return (ast_expression*)fold->imm_float[1];
 603     }
 604     return NULL;
 605 }
 606
 607 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_cmp(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b, bool ne) {
 608     if (fold_can_2(a, b)) {
 609         return fold_constgen_float(
 610                     fold,
 611                     (ne) ? (fold_immvalue_float(a) != fold_immvalue_float(b))
 612                          : (fold_immvalue_float(a) == fold_immvalue_float(b))
 613                 );
 614     }
 615     return NULL;
 616 }
 617
 618 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_bnot(fold_t *fold, ast_value *a) {
 619     if (isfloat(a)) {
 620         if (fold_can_1(a))
 621             return fold_constgen_float(fold, ~((qcint_t)fold_immvalue_float(a)));
 622     } else {
 623         if (isvector(a)) {
 624             if (fold_can_1(a))
 625                 return fold_constgen_vector(fold, vec3_not(fold_immvalue_vector(a)));
 626         }
 627     }
 628     return NULL;
 629 }
 630
 631 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_op_cross(fold_t *fold, ast_value *a, ast_value *b) {
 632     if (fold_can_2(a, b))
 633         return fold_constgen_vector(fold, vec3_cross(fold_immvalue_vector(a), fold_immvalue_vector(b)));
 634     return NULL;
 635 }
 636
 637 ast_expression *fold_op(fold_t *fold, const oper_info *info, ast_expression **opexprs) {
 638     ast_value      *a = (ast_value*)opexprs[0];
 639     ast_value      *b = (ast_value*)opexprs[1];
 640     ast_value      *c = (ast_value*)opexprs[2];
 641     ast_expression *e = NULL;
 642
 643     /* can a fold operation be applied to this operator usage? */
 644     if (!info->folds)
 645         return NULL;
 646
 647     switch(info->operands) {
 648         case 3: if(!c) return NULL;
 649         case 2: if(!b) return NULL;
 650         case 1:
 651         if(!a) {
 652             compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: fold_op no operands to fold\n");
 653             return NULL;
 654         }
 655     }
 656
 657     /*
 658      * we could use a boolean and default case but ironically gcc produces
 659      * invalid broken assembly from that operation. clang/tcc get it right,
 660      * but interestingly ignore compiling this to a jump-table when I do that,
 661      * this happens to be the most efficent method, since you have per-level
 662      * granularity on the pointer check happening only for the case you check
 663      * it in. Opposed to the default method which would involve a boolean and
 664      * pointer check after wards.
 665      */
 666     #define fold_op_case(ARGS, ARGS_OPID, OP, ARGS_FOLD)    \
 667         case opid##ARGS ARGS_OPID:                          \
 668             if ((e = fold_op_##OP ARGS_FOLD)) {             \
 669                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD]; \
 670             }                                               \
 671             return e
 672
 673     switch(info->id) {
 674         fold_op_case(2, ('-', 'P'),    neg,    (fold, a));
 675         fold_op_case(2, ('!', 'P'),    not,    (fold, a));
 676         fold_op_case(1, ('+'),         add,    (fold, a, b));
 677         fold_op_case(1, ('-'),         sub,    (fold, a, b));
 678         fold_op_case(1, ('*'),         mul,    (fold, a, b));
 679         fold_op_case(1, ('/'),         div,    (fold, a, b));
 680         fold_op_case(1, ('%'),         mod,    (fold, a, b));
 681         fold_op_case(1, ('|'),         bor,    (fold, a, b));
 682         fold_op_case(1, ('&'),         band,   (fold, a, b));
 683         fold_op_case(1, ('^'),         xor,    (fold, a, b));
 684         fold_op_case(2, ('<', '<'),    lshift, (fold, a, b));
 685         fold_op_case(2, ('>', '>'),    rshift, (fold, a, b));
 686         fold_op_case(2, ('|', '|'),    andor,  (fold, a, b, true));
 687         fold_op_case(2, ('&', '&'),    andor,  (fold, a, b, false));
 688         fold_op_case(2, ('?', ':'),    tern,   (fold, a, b, c));
 689         fold_op_case(2, ('*', '*'),    exp,    (fold, a, b));
 690         fold_op_case(3, ('<','=','>'), lteqgt, (fold, a, b));
 691         fold_op_case(2, ('!', '='),    cmp,    (fold, a, b, true));
 692         fold_op_case(2, ('=', '='),    cmp,    (fold, a, b, false));
 693         fold_op_case(2, ('~', 'P'),    bnot,   (fold, a));
 694         fold_op_case(2, ('>', '<'),    cross,  (fold, a, b));
 695     }
 696     #undef fold_op_case
 697     compile_error(fold_ctx(fold), "internal error: attempted to constant-fold for unsupported operator");
 698     return NULL;
 699 }
 700
 701 /*
 702  * Constant folding for compiler intrinsics, simaler approach to operator
 703  * folding, primarly: individual functions for each intrinsics to fold,
 704  * and a generic selection function.
 705  */
 706 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_mod(fold_t *fold, ast_value *lhs, ast_value *rhs) {
 707     return fold_constgen_float(
 708                 fold,
 709                 fmodf(
 710                     fold_immvalue_float(lhs),
 711                     fold_immvalue_float(rhs)
 712                 )
 713             );
 714 }
 715
 716 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_pow(fold_t *fold, ast_value *lhs, ast_value *rhs) {
 717     return fold_constgen_float(
 718                 fold,
 719                 powf(
 720                     fold_immvalue_float(lhs),
 721                     fold_immvalue_float(rhs)
 722                 )
 723             );
 724 }
 725
 726 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_exp(fold_t *fold, ast_value *value) {
 727     return fold_constgen_float(fold, exp(fold_immvalue_float(value)));
 728 }
 729
 730 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_isnan(fold_t *fold, ast_value *value) {
 731     return fold_constgen_float(fold, isnan(fold_immvalue_float(value)) != 0.0f);
 732 }
 733
 734 static GMQCC_INLINE ast_expression *fold_intrin_fabs(fold_t *fold, ast_value *value) {
 735     return fold_constgen_float(fold, fabs(fold_immvalue_float(value)));
 736 }
 737
 738 ast_expression *fold_intrin(fold_t *fold, const char *intrin, ast_expression **arg) {
 739     ast_expression *ret = NULL;
 740
 741     if (!strcmp(intrin, "mod"))   ret = fold_intrin_mod  (fold, (ast_value*)arg[0], (ast_value*)arg[1]);
 742     if (!strcmp(intrin, "pow"))   ret = fold_intrin_pow  (fold, (ast_value*)arg[0], (ast_value*)arg[1]);
 743     if (!strcmp(intrin, "exp"))   ret = fold_intrin_exp  (fold, (ast_value*)arg[0]);
 744     if (!strcmp(intrin, "isnan")) ret = fold_intrin_isnan(fold, (ast_value*)arg[0]);
 745     if (!strcmp(intrin, "fabs"))  ret = fold_intrin_fabs (fold, (ast_value*)arg[0]);
 746
 747     if (ret)
 748         ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD];
 749
 750     return ret;
 751 }
 752
 753 /*
 754  * These are all the actual constant folding methods that happen in between
 755  * the AST/IR stage of the compiler , i.e eliminating branches for const
 756  * expressions, which is the only supported thing so far. We undefine the
 757  * testing macros here because an ir_value is differant than an ast_value.
 758  */
 759 #undef expect
 760 #undef isfloat
 761 #undef isstring
 762 #undef isvector
 763 #undef fold_immvalue_float
 764 #undef fold_immvalue_string
 765 #undef fold_immvalue_vector
 766 #undef fold_can_1
 767 #undef fold_can_2
 768
 769 #define isfloat(X)              ((X)->vtype == TYPE_FLOAT)
 770 /*#define isstring(X)             ((X)->vtype == TYPE_STRING)*/
 771 /*#define isvector(X)             ((X)->vtype == TYPE_VECTOR)*/
 772 #define fold_immvalue_float(X)  ((X)->constval.vfloat)
 773 #define fold_immvalue_vector(X) ((X)->constval.vvec)
 774 /*#define fold_immvalue_string(X) ((X)->constval.vstring)*/
 775 #define fold_can_1(X)           ((X)->hasvalue && (X)->cvq == CV_CONST)
 776 /*#define fold_can_2(X,Y)         (fold_can_1(X) && fold_can_1(Y))*/
 777
 778 static ast_expression *fold_superfluous(ast_expression *left, ast_expression *right, int op) {
 779     ast_expression *swapped = NULL; /* using this as bool */
 780     ast_value *load;
 781
 782     if (!ast_istype(right, ast_value) || !fold_can_1((load = (ast_value*)right))) {
 783         swapped = left;
 784         left    = right;
 785         right   = swapped;
 786     }
 787
 788     if (!ast_istype(right, ast_value) || !fold_can_1((load = (ast_value*)right)))
 789         return NULL;
 790
 791     switch (op) {
 792         case INSTR_DIV_F:
 793             if (swapped)
 794                 return NULL;
 795         case INSTR_MUL_F:
 796             if (fold_immvalue_float(load) == 1.0f) {
 797                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
 798                 ast_unref(right);
 799                 return left;
 800             }
 801             break;
 802
 803
 804         case INSTR_SUB_F:
 805             if (swapped)
 806                 return NULL;
 807         case INSTR_ADD_F:
 808             if (fold_immvalue_float(load) == 0.0f) {
 809                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
 810                 ast_unref(right);
 811                 return left;
 812             }
 813             break;
 814
 815         case INSTR_MUL_V:
 816             if (vec3_cmp(fold_immvalue_vector(load), vec3_create(1, 1, 1))) {
 817                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
 818                 ast_unref(right);
 819                 return left;
 820             }
 821             break;
 822
 823         case INSTR_SUB_V:
 824             if (swapped)
 825                 return NULL;
 826         case INSTR_ADD_V:
 827             if (vec3_cmp(fold_immvalue_vector(load), vec3_create(0, 0, 0))) {
 828                 ++opts_optimizationcount[OPTIM_PEEPHOLE];
 829                 ast_unref(right);
 830                 return left;
 831             }
 832             break;
 833     }
 834
 835     return NULL;
 836 }
 837
 838 ast_expression *fold_binary(lex_ctx_t ctx, int op, ast_expression *left, ast_expression *right) {
 839     ast_expression *ret = fold_superfluous(left, right, op);
 840     if (ret)
 841         return ret;
 842     return (ast_expression*)ast_binary_new(ctx, op, left, right);
 843 }
 844
 845 static GMQCC_INLINE int fold_cond(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ifthen *branch) {
 846     if (isfloat(condval) && fold_can_1(condval) && OPTS_OPTIMIZATION(OPTIM_CONST_FOLD_DCE)) {
 847         ast_expression_codegen *cgen;
 848         ir_block               *elide;
 849         ir_value               *dummy;
 850         bool                    istrue  = (fold_immvalue_float(condval) != 0.0f && branch->on_true);
 851         bool                    isfalse = (fold_immvalue_float(condval) == 0.0f && branch->on_false);
 852         ast_expression         *path    = (istrue)  ? branch->on_true  :
 853                                           (isfalse) ? branch->on_false : NULL;
 854         if (!path) {
 855             /*
 856              * no path to take implies that the evaluation is if(0) and there
 857              * is no else block. so eliminate all the code.
 858              */
 859             ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD_DCE];
 860             return true;
 861         }
 862
 863         if (!(elide = ir_function_create_block(ast_ctx(branch), func->ir_func, ast_function_label(func, ((istrue) ? "ontrue" : "onfalse")))))
 864             return false;
 865         if (!(*(cgen = path->codegen))((ast_expression*)path, func, false, &dummy))
 866             return false;
 867         if (!ir_block_create_jump(func->curblock, ast_ctx(branch), elide))
 868             return false;
 869         /*
 870          * now the branch has been eliminated and the correct block for the constant evaluation
 871          * is expanded into the current block for the function.
 872          */
 873         func->curblock = elide;
 874         ++opts_optimizationcount[OPTIM_CONST_FOLD_DCE];
 875         return true;
 876     }
 877     return -1; /* nothing done */
 878 }
 879
 880 int fold_cond_ternary(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ternary *branch) {
 881     return fold_cond(condval, func, (ast_ifthen*)branch);
 882 }
 883
 884 int fold_cond_ifthen(ir_value *condval, ast_function *func, ast_ifthen *branch) {
 885     return fold_cond(condval, func, branch);
 886 }