git.sur5r.net Git - cc65/blob - src/cc65/codeopt.c

   1 /*****************************************************************************/
   2 /*                                                                           */
   3 /*                                 codeopt.c                                 */
   4 /*                                                                           */
   5 /*                           Optimizer subroutines                           */
   6 /*                                                                           */
   7 /*                                                                           */
   8 /*                                                                           */
   9 /* (C) 2001-2009 Ullrich von Bassewitz                                       */
  10 /*               Roemerstrasse 52                                            */
  11 /*               D-70794 Filderstadt                                         */
  12 /* EMail:        uz@cc65.org                                                 */
  13 /*                                                                           */
  14 /*                                                                           */
  15 /* This software is provided 'as-is', without any expressed or implied       */
  16 /* warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages    */
  17 /* arising from the use of this software.                                    */
  18 /*                                                                           */
  19 /* Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,     */
  20 /* including commercial applications, and to alter it and redistribute it    */
  21 /* freely, subject to the following restrictions:                            */
  22 /*                                                                           */
  23 /* 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not   */
  24 /*    claim that you wrote the original software. If you use this software   */
  25 /*    in a product, an acknowledgment in the product documentation would be  */
  26 /*    appreciated but is not required.                                       */
  27 /* 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not   */
  28 /*    be misrepresented as being the original software.                      */
  29 /* 3. This notice may not be removed or altered from any source              */
  30 /*    distribution.                                                          */
  31 /*                                                                           */
  32 /*****************************************************************************/
  33
  34
  35
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <string.h>
  38
  39 /* common */
  40 #include "abend.h"
  41 #include "chartype.h"
  42 #include "cpu.h"
  43 #include "print.h"
  44 #include "xmalloc.h"
  45
  46 /* cc65 */
  47 #include "asmlabel.h"
  48 #include "codeent.h"
  49 #include "codeinfo.h"
  50 #include "coptadd.h"
  51 #include "coptc02.h"
  52 #include "coptcmp.h"
  53 #include "coptind.h"
  54 #include "coptneg.h"
  55 #include "coptptrload.h"
  56 #include "coptpush.h"
  57 #include "coptsize.h"
  58 #include "coptstop.h"
  59 #include "coptstore.h"
  60 #include "coptsub.h"
  61 #include "copttest.h"
  62 #include "error.h"
  63 #include "global.h"
  64 #include "codeopt.h"
  65
  66
  67
  68 /*****************************************************************************/
  69 /*                                     Data                                  */
  70 /*****************************************************************************/
  71
  72
  73
  74 /* Shift types */
  75 enum {
  76     SHIFT_NONE,
  77     SHIFT_ASR_1,
  78     SHIFT_ASL_1,
  79     SHIFT_LSR_1,
  80     SHIFT_LSL_1
  81 };
  82
  83
  84
  85 /*****************************************************************************/
  86 /*                              Optimize shifts                              */
  87 /*****************************************************************************/
  88
  89
  90
  91 static unsigned OptShift1 (CodeSeg* S)
  92 /* A call to the shlaxN routine may get replaced by one or more asl insns
  93  * if the value of X is not used later. If X is used later, but it is zero
  94  * on entry and it's a shift by one, it may get replaced by:
  95  *
  96  *      asl     a
  97  *      bcc     L1
  98  *      inx
  99  *  L1:
 100  *
 101  */
 102 {
 103     unsigned Changes = 0;
 104
 105     /* Generate register info */
 106     CS_GenRegInfo (S);
 107
 108     /* Walk over the entries */
 109     unsigned I = 0;
 110     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 111
 112         CodeEntry* N;
 113         CodeEntry* X;
 114         CodeLabel* L;
 115
 116         /* Get next entry */
 117         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 118
 119         /* Check for the sequence */
 120         if (E->OPC == OP65_JSR                       &&
 121             (strncmp (E->Arg, "shlax", 5) == 0 ||
 122              strncmp (E->Arg, "aslax", 5) == 0)      &&
 123             strlen (E->Arg) == 6                     &&
 124             IsDigit (E->Arg[5])) {
 125
 126             if (!RegXUsed (S, I+1)) {
 127
 128                 /* Insert shift insns */
 129                 unsigned Count = E->Arg[5] - '0';
 130                 while (Count--) {
 131                     X = NewCodeEntry (OP65_ASL, AM65_ACC, "a", 0, E->LI);
 132                     CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 133                 }
 134
 135                 /* Delete the call to shlax */
 136                 CS_DelEntry (S, I);
 137
 138                 /* Remember, we had changes */
 139                 ++Changes;
 140
 141             } else if (E->RI->In.RegX == 0              &&
 142                        E->Arg[5] == '1'                 &&
 143                        (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0) {
 144
 145                 /* asl a */
 146                 X = NewCodeEntry (OP65_ASL, AM65_ACC, "a", 0, E->LI);
 147                 CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 148
 149                 /* bcc L1 */
 150                 L = CS_GenLabel (S, N);
 151                 X = NewCodeEntry (OP65_BCC, AM65_BRA, L->Name, L, E->LI);
 152                 CS_InsertEntry (S, X, I+2);
 153
 154                 /* inx */
 155                 X = NewCodeEntry (OP65_INX, AM65_IMP, 0, 0, E->LI);
 156                 CS_InsertEntry (S, X, I+3);
 157
 158                 /* Delete the call to shlax */
 159                 CS_DelEntry (S, I);
 160
 161                 /* Remember, we had changes */
 162                 ++Changes;
 163             }
 164
 165         }
 166
 167         /* Next entry */
 168         ++I;
 169
 170     }
 171
 172     /* Free the register info */
 173     CS_FreeRegInfo (S);
 174
 175     /* Return the number of changes made */
 176     return Changes;
 177 }
 178
 179
 180
 181 static unsigned OptShift2 (CodeSeg* S)
 182 /* A call to the shraxN routine may get replaced by one or more lsr insns
 183  * if the value of X is zero.
 184  */
 185 {
 186     unsigned Changes = 0;
 187     unsigned I;
 188
 189     /* Generate register info */
 190     CS_GenRegInfo (S);
 191
 192     /* Walk over the entries */
 193     I = 0;
 194     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 195
 196         /* Get next entry */
 197         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 198
 199         /* Check for the sequence */
 200         if (E->OPC == OP65_JSR                       &&
 201             strncmp (E->Arg, "shrax", 5) == 0        &&
 202             strlen (E->Arg) == 6                     &&
 203             IsDigit (E->Arg[5])                      &&
 204             E->RI->In.RegX == 0) {
 205
 206             /* Insert shift insns */
 207             unsigned Count = E->Arg[5] - '0';
 208             while (Count--) {
 209                 CodeEntry* X = NewCodeEntry (OP65_LSR, AM65_ACC, "a", 0, E->LI);
 210                 CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 211             }
 212
 213             /* Delete the call to shlax */
 214             CS_DelEntry (S, I);
 215
 216             /* Remember, we had changes */
 217             ++Changes;
 218
 219         }
 220
 221         /* Next entry */
 222         ++I;
 223
 224     }
 225
 226     /* Free the register info */
 227     CS_FreeRegInfo (S);
 228
 229     /* Return the number of changes made */
 230     return Changes;
 231 }
 232
 233
 234
 235 static unsigned GetShiftType (const char* Sub)
 236 /* Helper function for OptShift3 */
 237 {
 238     if (*Sub == 'a') {
 239         if (strcmp (Sub+1, "slax1") == 0) {
 240             return SHIFT_ASL_1;
 241         } else if (strcmp (Sub+1, "srax1") == 0) {
 242             return SHIFT_ASR_1;
 243         }
 244     } else if (*Sub == 's') {
 245         if (strcmp (Sub+1, "hlax1") == 0) {
 246             return SHIFT_LSL_1;
 247         } else if (strcmp (Sub+1, "hrax1") == 0) {
 248             return SHIFT_LSR_1;
 249         }
 250     }
 251     return SHIFT_NONE;
 252 }
 253
 254
 255
 256 static unsigned OptShift3 (CodeSeg* S)
 257 /* Search for the sequence
 258  *
 259  *      lda     xxx
 260  *      ldx     yyy
 261  *      jsr     aslax1/asrax1/shlax1/shrax1
 262  *      sta     aaa
 263  *      stx     bbb
 264  *
 265  * and replace it by
 266  *
 267  *      lda     xxx
 268  *      asl     a
 269  *      sta     aaa
 270  *      lda     yyy
 271  *      rol     a
 272  *      sta     bbb
 273  *
 274  * or similar, provided that a/x is not used later
 275  */
 276 {
 277     unsigned Changes = 0;
 278
 279     /* Walk over the entries */
 280     unsigned I = 0;
 281     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 282
 283         unsigned ShiftType;
 284         CodeEntry* L[5];
 285
 286         /* Get next entry */
 287         L[0] = CS_GetEntry (S, I);
 288
 289         /* Check for the sequence */
 290         if (L[0]->OPC == OP65_LDA                               &&
 291             (L[0]->AM == AM65_ABS || L[0]->AM == AM65_ZP)       &&
 292             CS_GetEntries (S, L+1, I+1, 4)                      &&
 293             !CS_RangeHasLabel (S, I+1, 4)                       &&
 294             L[1]->OPC == OP65_LDX                               &&
 295             (L[1]->AM == AM65_ABS || L[1]->AM == AM65_ZP)       &&
 296             L[2]->OPC == OP65_JSR                               &&
 297             (ShiftType = GetShiftType (L[2]->Arg)) != SHIFT_NONE&&
 298             L[3]->OPC == OP65_STA                               &&
 299             (L[3]->AM == AM65_ABS || L[3]->AM == AM65_ZP)       &&
 300             L[4]->OPC == OP65_STX                               &&
 301             (L[4]->AM == AM65_ABS || L[4]->AM == AM65_ZP)       &&
 302             !RegAXUsed (S, I+5)) {
 303
 304             CodeEntry* X;
 305
 306             /* Handle the four shift types differently */
 307             switch (ShiftType) {
 308
 309                 case SHIFT_ASR_1:
 310                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[1]->AM, L[1]->Arg, 0, L[1]->LI);
 311                     CS_InsertEntry (S, X, I+5);
 312                     X = NewCodeEntry (OP65_CMP, AM65_IMM, "$80", 0, L[2]->LI);
 313                     CS_InsertEntry (S, X, I+6);
 314                     X = NewCodeEntry (OP65_ROR, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 315                     CS_InsertEntry (S, X, I+7);
 316                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[4]->AM, L[4]->Arg, 0, L[4]->LI);
 317                     CS_InsertEntry (S, X, I+8);
 318                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[0]->AM, L[0]->Arg, 0, L[0]->LI);
 319                     CS_InsertEntry (S, X, I+9);
 320                     X = NewCodeEntry (OP65_ROR, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 321                     CS_InsertEntry (S, X, I+10);
 322                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[3]->AM, L[3]->Arg, 0, L[3]->LI);
 323                     CS_InsertEntry (S, X, I+11);
 324                     CS_DelEntries (S, I, 5);
 325                     break;
 326
 327                 case SHIFT_LSR_1:
 328                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[1]->AM, L[1]->Arg, 0, L[1]->LI);
 329                     CS_InsertEntry (S, X, I+5);
 330                     X = NewCodeEntry (OP65_LSR, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 331                     CS_InsertEntry (S, X, I+6);
 332                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[4]->AM, L[4]->Arg, 0, L[4]->LI);
 333                     CS_InsertEntry (S, X, I+7);
 334                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[0]->AM, L[0]->Arg, 0, L[0]->LI);
 335                     CS_InsertEntry (S, X, I+8);
 336                     X = NewCodeEntry (OP65_ROR, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 337                     CS_InsertEntry (S, X, I+9);
 338                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[3]->AM, L[3]->Arg, 0, L[3]->LI);
 339                     CS_InsertEntry (S, X, I+10);
 340                     CS_DelEntries (S, I, 5);
 341                     break;
 342
 343                 case SHIFT_LSL_1:
 344                 case SHIFT_ASL_1:
 345                     /* These two are identical */
 346                     X = NewCodeEntry (OP65_ASL, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 347                     CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 348                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[3]->AM, L[3]->Arg, 0, L[3]->LI);
 349                     CS_InsertEntry (S, X, I+2);
 350                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[1]->AM, L[1]->Arg, 0, L[1]->LI);
 351                     CS_InsertEntry (S, X, I+3);
 352                     X = NewCodeEntry (OP65_ROL, AM65_ACC, "a", 0, L[2]->LI);
 353                     CS_InsertEntry (S, X, I+4);
 354                     X = NewCodeEntry (OP65_STA, L[4]->AM, L[4]->Arg, 0, L[4]->LI);
 355                     CS_InsertEntry (S, X, I+5);
 356                     CS_DelEntries (S, I+6, 4);
 357                     break;
 358
 359             }
 360
 361             /* Remember, we had changes */
 362             ++Changes;
 363
 364         }
 365
 366         /* Next entry */
 367         ++I;
 368
 369     }
 370
 371     /* Return the number of changes made */
 372     return Changes;
 373 }
 374
 375
 376
 377 static unsigned OptShift4 (CodeSeg* S)
 378 /* Inline the shift subroutines. */
 379 {
 380     unsigned Changes = 0;
 381
 382     /* Walk over the entries */
 383     unsigned I = 0;
 384     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 385
 386         CodeEntry* X;
 387         unsigned   IP;
 388
 389         /* Get next entry */
 390         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 391
 392         /* Check for a call to one of the shift routine */
 393         if (E->OPC == OP65_JSR                          &&
 394             (strncmp (E->Arg, "shlax", 5) == 0  ||
 395              strncmp (E->Arg, "aslax", 5) == 0)         &&
 396             strlen (E->Arg) == 6                        &&
 397             IsDigit (E->Arg[5])) {
 398
 399             /* Get number of shifts */
 400             unsigned ShiftCount = (E->Arg[5] - '0');
 401
 402             /* Code is:
 403              *
 404              *      stx     tmp1
 405              *      asl     a
 406              *      rol     tmp1
 407              *      (repeat ShiftCount-1 times)
 408              *      ldx     tmp1
 409              *
 410              * which makes 4 + 3 * ShiftCount bytes, compared to the original
 411              * 3 bytes for the subroutine call. However, in most cases, the
 412              * final load of the X register gets merged with some other insn
 413              * and replaces a txa, so for a shift count of 1, we get a factor
 414              * of 200, which matches nicely the CodeSizeFactor enabled with -Oi
 415              */
 416             if (ShiftCount > 1 || S->CodeSizeFactor > 200) {
 417                 unsigned Size = 4 + 3 * ShiftCount;
 418                 if ((Size * 100 / 3) > S->CodeSizeFactor) {
 419                     /* Not acceptable */
 420                     goto NextEntry;
 421                 }
 422             }
 423
 424             /* Inline the code. Insertion point is behind the subroutine call */
 425             IP = (I + 1);
 426
 427             /* stx tmp1 */
 428             X = NewCodeEntry (OP65_STX, AM65_ZP, "tmp1", 0, E->LI);
 429             CS_InsertEntry (S, X, IP++);
 430
 431             while (ShiftCount--) {
 432                 /* asl a */
 433                 X = NewCodeEntry (OP65_ASL, AM65_ACC, "a", 0, E->LI);
 434                 CS_InsertEntry (S, X, IP++);
 435
 436                 /* rol tmp1 */
 437                 X = NewCodeEntry (OP65_ROL, AM65_ZP, "tmp1", 0, E->LI);
 438                 CS_InsertEntry (S, X, IP++);
 439             }
 440
 441             /* ldx tmp1 */
 442             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_ZP, "tmp1", 0, E->LI);
 443             CS_InsertEntry (S, X, IP++);
 444
 445             /* Remove the subroutine call */
 446             CS_DelEntry (S, I);
 447
 448             /* Remember, we had changes */
 449             ++Changes;
 450         }
 451
 452 NextEntry:
 453         /* Next entry */
 454         ++I;
 455
 456     }
 457
 458     /* Return the number of changes made */
 459     return Changes;
 460 }
 461
 462
 463
 464 /*****************************************************************************/
 465 /*                              Optimize loads                               */
 466 /*****************************************************************************/
 467
 468
 469
 470 static unsigned OptLoad1 (CodeSeg* S)
 471 /* Search for a call to ldaxysp where X is not used later and replace it by
 472  * a load of just the A register.
 473  */
 474 {
 475     unsigned I;
 476     unsigned Changes = 0;
 477
 478     /* Generate register info */
 479     CS_GenRegInfo (S);
 480
 481     /* Walk over the entries */
 482     I = 0;
 483     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 484
 485         CodeEntry* E;
 486
 487         /* Get next entry */
 488         E = CS_GetEntry (S, I);
 489
 490         /* Check for the sequence */
 491         if (CE_IsCallTo (E, "ldaxysp")          &&
 492             RegValIsKnown (E->RI->In.RegY)      &&
 493             !RegXUsed (S, I+1)) {
 494
 495             CodeEntry* X;
 496
 497             /* Reload the Y register */
 498             const char* Arg = MakeHexArg (E->RI->In.RegY - 1);
 499             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 500             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 501
 502             /* Load from stack */
 503             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_ZP_INDY, "sp", 0, E->LI);
 504             CS_InsertEntry (S, X, I+2);
 505
 506             /* Now remove the call to the subroutine */
 507             CS_DelEntry (S, I);
 508
 509             /* Remember, we had changes */
 510             ++Changes;
 511
 512         }
 513
 514         /* Next entry */
 515         ++I;
 516
 517     }
 518
 519     /* Free the register info */
 520     CS_FreeRegInfo (S);
 521
 522     /* Return the number of changes made */
 523     return Changes;
 524 }
 525
 526
 527
 528 /*****************************************************************************/
 529 /*                     Optimize stores through pointers                      */
 530 /*****************************************************************************/
 531
 532
 533
 534 static unsigned OptPtrStore1Sub (CodeSeg* S, unsigned I, CodeEntry** const L)
 535 /* Check if this is one of the allowed suboperation for OptPtrStore1 */
 536 {
 537     /* Check for a label attached to the entry */
 538     if (CE_HasLabel (L[0])) {
 539         return 0;
 540     }
 541
 542     /* Check for single insn sub ops */
 543     if (L[0]->OPC == OP65_AND                                           ||
 544         L[0]->OPC == OP65_EOR                                           ||
 545         L[0]->OPC == OP65_ORA                                           ||
 546         (L[0]->OPC == OP65_JSR && strncmp (L[0]->Arg, "shlax", 5) == 0) ||
 547         (L[0]->OPC == OP65_JSR && strncmp (L[0]->Arg, "shrax", 5) == 0)) {
 548
 549         /* One insn */
 550         return 1;
 551
 552     } else if (L[0]->OPC == OP65_CLC                      &&
 553                (L[1] = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0       &&
 554                L[1]->OPC == OP65_ADC                      &&
 555                !CE_HasLabel (L[1])) {
 556         return 2;
 557     } else if (L[0]->OPC == OP65_SEC                      &&
 558                (L[1] = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0       &&
 559                L[1]->OPC == OP65_SBC                      &&
 560                !CE_HasLabel (L[1])) {
 561         return 2;
 562     }
 563
 564
 565
 566     /* Not found */
 567     return 0;
 568 }
 569
 570
 571
 572 static unsigned OptPtrStore1 (CodeSeg* S)
 573 /* Search for the sequence:
 574  *
 575  *      jsr     pushax
 576  *      ldy     xxx
 577  *      jsr     ldauidx
 578  *      subop
 579  *      ldy     yyy
 580  *      jsr     staspidx
 581  *
 582  * and replace it by:
 583  *
 584  *      sta     ptr1
 585  *      stx     ptr1+1
 586  *      ldy     xxx
 587  *      ldx     #$00
 588  *      lda     (ptr1),y
 589  *      subop
 590  *      ldy     yyy
 591  *      sta     (ptr1),y
 592  *
 593  * In case a/x is loaded from the register bank before the pushax, we can even
 594  * use the register bank instead of ptr1.
 595  */
 596 /*
 597  *      jsr     pushax
 598  *      ldy     xxx
 599  *      jsr     ldauidx
 600  *      ldx     #$00
 601  *      lda     (zp),y
 602  *      subop
 603  *      ldy     yyy
 604  *      sta     (zp),y
 605  *      jsr     staspidx
 606  */
 607 {
 608     unsigned Changes = 0;
 609
 610     /* Walk over the entries */
 611     unsigned I = 0;
 612     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 613
 614         unsigned K;
 615         CodeEntry* L[10];
 616
 617         /* Get next entry */
 618         L[0] = CS_GetEntry (S, I);
 619
 620         /* Check for the sequence */
 621         if (CE_IsCallTo (L[0], "pushax")            &&
 622             CS_GetEntries (S, L+1, I+1, 3)          &&
 623             L[1]->OPC == OP65_LDY                   &&
 624             CE_IsConstImm (L[1])                    &&
 625             !CE_HasLabel (L[1])                     &&
 626             CE_IsCallTo (L[2], "ldauidx")           &&
 627             !CE_HasLabel (L[2])                     &&
 628             (K = OptPtrStore1Sub (S, I+3, L+3)) > 0 &&
 629             CS_GetEntries (S, L+3+K, I+3+K, 2)      &&
 630             L[3+K]->OPC == OP65_LDY                 &&
 631             CE_IsConstImm (L[3+K])                  &&
 632             !CE_HasLabel (L[3+K])                   &&
 633             CE_IsCallTo (L[4+K], "staspidx")        &&
 634             !CE_HasLabel (L[4+K])) {
 635
 636
 637             const char* RegBank = 0;
 638             const char* ZPLoc   = "ptr1";
 639             CodeEntry* X;
 640
 641
 642             /* Get the preceeding two instructions and check them. We check
 643              * for:
 644              *          lda     regbank+n
 645              *          ldx     regbank+n+1
 646              */
 647             if (I > 1) {
 648                 CodeEntry* P[2];
 649                 P[0] = CS_GetEntry (S, I-2);
 650                 P[1] = CS_GetEntry (S, I-1);
 651                 if (P[0]->OPC == OP65_LDA &&
 652                     P[0]->AM  == AM65_ZP  &&
 653                     P[1]->OPC == OP65_LDX &&
 654                     P[1]->AM  == AM65_ZP  &&
 655                     !CE_HasLabel (P[1])   &&
 656                     strncmp (P[0]->Arg, "regbank+", 8) == 0) {
 657
 658                     unsigned Len = strlen (P[0]->Arg);
 659
 660                     if (strncmp (P[0]->Arg, P[1]->Arg, Len) == 0 &&
 661                         P[1]->Arg[Len+0] == '+'                  &&
 662                         P[1]->Arg[Len+1] == '1'                  &&
 663                         P[1]->Arg[Len+2] == '\0') {
 664
 665                         /* Ok, found. Use the name of the register bank */
 666                         RegBank = ZPLoc = P[0]->Arg;
 667                     }
 668                 }
 669             }
 670
 671             /* Insert the load via the zp pointer */
 672             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, "$00", 0, L[3]->LI);
 673             CS_InsertEntry (S, X, I+3);
 674             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_ZP_INDY, ZPLoc, 0, L[2]->LI);
 675             CS_InsertEntry (S, X, I+4);
 676
 677             /* Insert the store through the zp pointer */
 678             X = NewCodeEntry (OP65_STA, AM65_ZP_INDY, ZPLoc, 0, L[3]->LI);
 679             CS_InsertEntry (S, X, I+6+K);
 680
 681             /* Delete the old code */
 682             CS_DelEntry (S, I+7+K);     /* jsr spaspidx */
 683             CS_DelEntry (S, I+2);       /* jsr ldauidx */
 684
 685             /* Create and insert the stores into the zp pointer if needed */
 686             if (RegBank == 0) {
 687                 X = NewCodeEntry (OP65_STA, AM65_ZP, "ptr1", 0, L[0]->LI);
 688                 CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 689                 X = NewCodeEntry (OP65_STX, AM65_ZP, "ptr1+1", 0, L[0]->LI);
 690                 CS_InsertEntry (S, X, I+2);
 691             }
 692
 693             /* Delete more old code. Do it here to keep a label attached to
 694              * entry I in place.
 695              */
 696             CS_DelEntry (S, I);         /* jsr pushax */
 697
 698             /* Remember, we had changes */
 699             ++Changes;
 700
 701         }
 702
 703         /* Next entry */
 704         ++I;
 705
 706     }
 707
 708     /* Return the number of changes made */
 709     return Changes;
 710 }
 711
 712
 713
 714 static unsigned OptPtrStore2 (CodeSeg* S)
 715 /* Search for the sequence:
 716  *
 717  *      lda     #<(label+0)
 718  *      ldx     #>(label+0)
 719  *      clc
 720  *      adc     xxx
 721  *      bcc     L
 722  *      inx
 723  * L:   jsr     pushax
 724  *      ldx     #$00
 725  *      lda     yyy
 726  *      ldy     #$00
 727  *      jsr     staspidx
 728  *
 729  * and replace it by:
 730  *
 731  *      ldy     xxx
 732  *      ldx     #$00
 733  *      lda     yyy
 734  *      sta     label,y
 735  */
 736 {
 737     unsigned Changes = 0;
 738
 739     /* Walk over the entries */
 740     unsigned I = 0;
 741     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 742
 743         CodeEntry* L[11];
 744         unsigned Len;
 745
 746         /* Get next entry */
 747         L[0] = CS_GetEntry (S, I);
 748
 749         /* Check for the sequence */
 750         if (L[0]->OPC == OP65_LDA                            &&
 751             L[0]->AM == AM65_IMM                             &&
 752             CS_GetEntries (S, L+1, I+1, 10)                  &&
 753             L[1]->OPC == OP65_LDX                            &&
 754             L[1]->AM == AM65_IMM                             &&
 755             L[2]->OPC == OP65_CLC                            &&
 756             L[3]->OPC == OP65_ADC                            &&
 757             (L[3]->AM == AM65_ABS || L[3]->AM == AM65_ZP)    &&
 758             (L[4]->OPC == OP65_BCC || L[4]->OPC == OP65_JCC) &&
 759             L[4]->JumpTo != 0                                &&
 760             L[4]->JumpTo->Owner == L[6]                      &&
 761             L[5]->OPC == OP65_INX                            &&
 762             CE_IsCallTo (L[6], "pushax")                     &&
 763             L[7]->OPC == OP65_LDX                            &&
 764             L[8]->OPC == OP65_LDA                            &&
 765             L[9]->OPC == OP65_LDY                            &&
 766             CE_IsKnownImm (L[9], 0)                          &&
 767             CE_IsCallTo (L[10], "staspidx")                  &&
 768             !CS_RangeHasLabel (S, I+1, 5)                    &&
 769             !CS_RangeHasLabel (S, I+7, 4)                    &&
 770             /* Check the label last because this is quite costly */
 771             (Len = strlen (L[0]->Arg)) > 3                   &&
 772             L[0]->Arg[0] == '<'                              &&
 773             L[0]->Arg[1] == '('                              &&
 774             strlen (L[1]->Arg) == Len                        &&
 775             L[1]->Arg[0] == '>'                              &&
 776             memcmp (L[0]->Arg+1, L[1]->Arg+1, Len-1) == 0) {
 777
 778             CodeEntry* X;
 779             char* Label;
 780
 781             /* We will create all the new stuff behind the current one so
 782              * we keep the line references.
 783              */
 784             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, L[3]->AM, L[3]->Arg, 0, L[0]->LI);
 785             CS_InsertEntry (S, X, I+11);
 786
 787             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, L[7]->AM, L[7]->Arg, 0, L[7]->LI);
 788             CS_InsertEntry (S, X, I+12);
 789
 790             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, L[8]->AM, L[8]->Arg, 0, L[8]->LI);
 791             CS_InsertEntry (S, X, I+13);
 792
 793             Label = memcpy (xmalloc (Len-2), L[0]->Arg+2, Len-3);
 794             Label[Len-3] = '\0';
 795             X = NewCodeEntry (OP65_STA, AM65_ABSY, Label, 0, L[10]->LI);
 796             CS_InsertEntry (S, X, I+14);
 797             xfree (Label);
 798
 799             /* Remove the old code */
 800             CS_DelEntries (S, I, 11);
 801
 802             /* Remember, we had changes */
 803             ++Changes;
 804
 805         }
 806
 807         /* Next entry */
 808         ++I;
 809
 810     }
 811
 812     /* Return the number of changes made */
 813     return Changes;
 814 }
 815
 816
 817
 818 /*****************************************************************************/
 819 /*                            Decouple operations                            */
 820 /*****************************************************************************/
 821
 822
 823
 824 static unsigned OptDecouple (CodeSeg* S)
 825 /* Decouple operations, that is, do the following replacements:
 826  *
 827  *   dex        -> ldx #imm
 828  *   inx        -> ldx #imm
 829  *   dey        -> ldy #imm
 830  *   iny        -> ldy #imm
 831  *   tax        -> ldx #imm
 832  *   txa        -> lda #imm
 833  *   tay        -> ldy #imm
 834  *   tya        -> lda #imm
 835  *   lda zp     -> lda #imm
 836  *   ldx zp     -> ldx #imm
 837  *   ldy zp     -> ldy #imm
 838  *
 839  * Provided that the register values are known of course.
 840  */
 841 {
 842     unsigned Changes = 0;
 843     unsigned I;
 844
 845     /* Generate register info for the following step */
 846     CS_GenRegInfo (S);
 847
 848     /* Walk over the entries */
 849     I = 0;
 850     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 851
 852         const char* Arg;
 853
 854         /* Get next entry and it's input register values */
 855         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 856         const RegContents* In = &E->RI->In;
 857
 858         /* Assume we have no replacement */
 859         CodeEntry* X = 0;
 860
 861         /* Check the instruction */
 862         switch (E->OPC) {
 863
 864             case OP65_DEA:
 865                 if (RegValIsKnown (In->RegA)) {
 866                     Arg = MakeHexArg ((In->RegA - 1) & 0xFF);
 867                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 868                 }
 869                 break;
 870
 871             case OP65_DEX:
 872                 if (RegValIsKnown (In->RegX)) {
 873                     Arg = MakeHexArg ((In->RegX - 1) & 0xFF);
 874                     X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 875                 }
 876                 break;
 877
 878             case OP65_DEY:
 879                 if (RegValIsKnown (In->RegY)) {
 880                     Arg = MakeHexArg ((In->RegY - 1) & 0xFF);
 881                     X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 882                 }
 883                 break;
 884
 885             case OP65_INA:
 886                 if (RegValIsKnown (In->RegA)) {
 887                     Arg = MakeHexArg ((In->RegA + 1) & 0xFF);
 888                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 889                 }
 890                 break;
 891
 892             case OP65_INX:
 893                 if (RegValIsKnown (In->RegX)) {
 894                     Arg = MakeHexArg ((In->RegX + 1) & 0xFF);
 895                     X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 896                 }
 897                 break;
 898
 899             case OP65_INY:
 900                 if (RegValIsKnown (In->RegY)) {
 901                     Arg = MakeHexArg ((In->RegY + 1) & 0xFF);
 902                     X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 903                 }
 904                 break;
 905
 906             case OP65_LDA:
 907                 if (E->AM == AM65_ZP) {
 908                     switch (GetKnownReg (E->Use & REG_ZP, In)) {
 909                         case REG_TMP1:
 910                             Arg = MakeHexArg (In->Tmp1);
 911                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 912                             break;
 913
 914                         case REG_PTR1_LO:
 915                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Lo);
 916                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 917                             break;
 918
 919                         case REG_PTR1_HI:
 920                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Hi);
 921                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 922                             break;
 923
 924                         case REG_SREG_LO:
 925                             Arg = MakeHexArg (In->SRegLo);
 926                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 927                             break;
 928
 929                         case REG_SREG_HI:
 930                             Arg = MakeHexArg (In->SRegHi);
 931                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 932                             break;
 933                     }
 934                 }
 935                 break;
 936
 937             case OP65_LDX:
 938                 if (E->AM == AM65_ZP) {
 939                     switch (GetKnownReg (E->Use & REG_ZP, In)) {
 940                         case REG_TMP1:
 941                             Arg = MakeHexArg (In->Tmp1);
 942                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 943                             break;
 944
 945                         case REG_PTR1_LO:
 946                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Lo);
 947                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 948                             break;
 949
 950                         case REG_PTR1_HI:
 951                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Hi);
 952                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 953                             break;
 954
 955                         case REG_SREG_LO:
 956                             Arg = MakeHexArg (In->SRegLo);
 957                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 958                             break;
 959
 960                         case REG_SREG_HI:
 961                             Arg = MakeHexArg (In->SRegHi);
 962                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 963                             break;
 964                     }
 965                 }
 966                 break;
 967
 968             case OP65_LDY:
 969                 if (E->AM == AM65_ZP) {
 970                     switch (GetKnownReg (E->Use, In)) {
 971                         case REG_TMP1:
 972                             Arg = MakeHexArg (In->Tmp1);
 973                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 974                             break;
 975
 976                         case REG_PTR1_LO:
 977                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Lo);
 978                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 979                             break;
 980
 981                         case REG_PTR1_HI:
 982                             Arg = MakeHexArg (In->Ptr1Hi);
 983                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 984                             break;
 985
 986                         case REG_SREG_LO:
 987                             Arg = MakeHexArg (In->SRegLo);
 988                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 989                             break;
 990
 991                         case REG_SREG_HI:
 992                             Arg = MakeHexArg (In->SRegHi);
 993                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
 994                             break;
 995                     }
 996                 }
 997                 break;
 998
 999             case OP65_TAX:
1000                 if (E->RI->In.RegA >= 0) {
1001                     Arg = MakeHexArg (In->RegA);
1002                     X = NewCodeEntry (OP65_LDX, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
1003                 }
1004                 break;
1005
1006             case OP65_TAY:
1007                 if (E->RI->In.RegA >= 0) {
1008                     Arg = MakeHexArg (In->RegA);
1009                     X = NewCodeEntry (OP65_LDY, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
1010                 }
1011                 break;
1012
1013             case OP65_TXA:
1014                 if (E->RI->In.RegX >= 0) {
1015                     Arg = MakeHexArg (In->RegX);
1016                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
1017                 }
1018                 break;
1019
1020             case OP65_TYA:
1021                 if (E->RI->In.RegY >= 0) {
1022                     Arg = MakeHexArg (In->RegY);
1023                     X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
1024                 }
1025                 break;
1026
1027             default:
1028                 /* Avoid gcc warnings */
1029                 break;
1030
1031         }
1032
1033         /* Insert the replacement if we have one */
1034         if (X) {
1035             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
1036             CS_DelEntry (S, I);
1037             ++Changes;
1038         }
1039
1040         /* Next entry */
1041         ++I;
1042
1043     }
1044
1045     /* Free register info */
1046     CS_FreeRegInfo (S);
1047
1048     /* Return the number of changes made */
1049     return Changes;
1050 }
1051
1052
1053
1054 /*****************************************************************************/
1055 /*                              struct OptFunc                               */
1056 /*****************************************************************************/
1057
1058
1059
1060 typedef struct OptFunc OptFunc;
1061 struct OptFunc {
1062     unsigned       (*Func) (CodeSeg*);  /* Optimizer function */
1063     const char*    Name;                /* Name of the function/group */
1064     unsigned       CodeSizeFactor;      /* Code size factor for this opt func */
1065     unsigned long  TotalRuns;           /* Total number of runs */
1066     unsigned long  LastRuns;            /* Last number of runs */
1067     unsigned long  TotalChanges;        /* Total number of changes */
1068     unsigned long  LastChanges;         /* Last number of changes */
1069     char           Disabled;            /* True if function disabled */
1070 };
1071
1072
1073
1074 /*****************************************************************************/
1075 /*                                   Code                                    */
1076 /*****************************************************************************/
1077
1078
1079
1080 /* A list of all the function descriptions */
1081 static OptFunc DOpt65C02BitOps  = { Opt65C02BitOps,  "Opt65C02BitOps",   66, 0, 0, 0, 0, 0 };
1082 static OptFunc DOpt65C02Ind     = { Opt65C02Ind,     "Opt65C02Ind",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1083 static OptFunc DOpt65C02Stores  = { Opt65C02Stores,  "Opt65C02Stores",  100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1084 static OptFunc DOptAdd1         = { OptAdd1,         "OptAdd1",         125, 0, 0, 0, 0, 0 };
1085 static OptFunc DOptAdd2         = { OptAdd2,         "OptAdd2",         200, 0, 0, 0, 0, 0 };
1086 static OptFunc DOptAdd3         = { OptAdd3,         "OptAdd3",          65, 0, 0, 0, 0, 0 };
1087 static OptFunc DOptAdd4         = { OptAdd4,         "OptAdd4",          90, 0, 0, 0, 0, 0 };
1088 static OptFunc DOptAdd5         = { OptAdd5,         "OptAdd5",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1089 static OptFunc DOptAdd6         = { OptAdd6,         "OptAdd6",          40, 0, 0, 0, 0, 0 };
1090 static OptFunc DOptBoolTrans    = { OptBoolTrans,    "OptBoolTrans",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1091 static OptFunc DOptBranchDist   = { OptBranchDist,   "OptBranchDist",     0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1092 static OptFunc DOptCmp1         = { OptCmp1,         "OptCmp1",          42, 0, 0, 0, 0, 0 };
1093 static OptFunc DOptCmp2         = { OptCmp2,         "OptCmp2",          85, 0, 0, 0, 0, 0 };
1094 static OptFunc DOptCmp3         = { OptCmp3,         "OptCmp3",          75, 0, 0, 0, 0, 0 };
1095 static OptFunc DOptCmp4         = { OptCmp4,         "OptCmp4",          75, 0, 0, 0, 0, 0 };
1096 static OptFunc DOptCmp5         = { OptCmp5,         "OptCmp5",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1097 static OptFunc DOptCmp6         = { OptCmp6,         "OptCmp6",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1098 static OptFunc DOptCmp7         = { OptCmp7,         "OptCmp7",          85, 0, 0, 0, 0, 0 };
1099 static OptFunc DOptCmp8         = { OptCmp8,         "OptCmp8",          50, 0, 0, 0, 0, 0 };
1100 static OptFunc DOptCondBranches = { OptCondBranches, "OptCondBranches",  80, 0, 0, 0, 0, 0 };
1101 static OptFunc DOptDeadCode     = { OptDeadCode,     "OptDeadCode",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1102 static OptFunc DOptDeadJumps    = { OptDeadJumps,    "OptDeadJumps",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1103 static OptFunc DOptDecouple     = { OptDecouple,     "OptDecouple",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1104 static OptFunc DOptDupLoads     = { OptDupLoads,     "OptDupLoads",       0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1105 static OptFunc DOptJumpCascades = { OptJumpCascades, "OptJumpCascades", 100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1106 static OptFunc DOptJumpTarget1  = { OptJumpTarget1,  "OptJumpTarget1",  100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1107 static OptFunc DOptJumpTarget2  = { OptJumpTarget2,  "OptJumpTarget2",  100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1108 static OptFunc DOptLoad1        = { OptLoad1,        "OptLoad1",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1109 static OptFunc DOptRTS          = { OptRTS,          "OptRTS",          100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1110 static OptFunc DOptRTSJumps1    = { OptRTSJumps1,    "OptRTSJumps1",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1111 static OptFunc DOptRTSJumps2    = { OptRTSJumps2,    "OptRTSJumps2",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1112 static OptFunc DOptNegA1        = { OptNegA1,        "OptNegA1",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1113 static OptFunc DOptNegA2        = { OptNegA2,        "OptNegA2",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1114 static OptFunc DOptNegAX1       = { OptNegAX1,       "OptNegAX1",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1115 static OptFunc DOptNegAX2       = { OptNegAX2,       "OptNegAX2",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1116 static OptFunc DOptNegAX3       = { OptNegAX3,       "OptNegAX3",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1117 static OptFunc DOptNegAX4       = { OptNegAX4,       "OptNegAX4",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1118 static OptFunc DOptPrecalc      = { OptPrecalc,      "OptPrecalc",      100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1119 static OptFunc DOptPtrLoad1     = { OptPtrLoad1,     "OptPtrLoad1",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1120 static OptFunc DOptPtrLoad2     = { OptPtrLoad2,     "OptPtrLoad2",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1121 static OptFunc DOptPtrLoad3     = { OptPtrLoad3,     "OptPtrLoad3",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1122 static OptFunc DOptPtrLoad4     = { OptPtrLoad4,     "OptPtrLoad4",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1123 static OptFunc DOptPtrLoad5     = { OptPtrLoad5,     "OptPtrLoad5",      50, 0, 0, 0, 0, 0 };
1124 static OptFunc DOptPtrLoad6     = { OptPtrLoad6,     "OptPtrLoad6",      60, 0, 0, 0, 0, 0 };
1125 static OptFunc DOptPtrLoad7     = { OptPtrLoad7,     "OptPtrLoad7",     140, 0, 0, 0, 0, 0 };
1126 static OptFunc DOptPtrLoad11    = { OptPtrLoad11,    "OptPtrLoad11",     92, 0, 0, 0, 0, 0 };
1127 static OptFunc DOptPtrLoad12    = { OptPtrLoad12,    "OptPtrLoad12",    50, 0, 0, 0, 0, 0 };
1128 static OptFunc DOptPtrLoad13    = { OptPtrLoad13,    "OptPtrLoad13",    65, 0, 0, 0, 0, 0 };
1129 static OptFunc DOptPtrLoad14    = { OptPtrLoad14,    "OptPtrLoad14",    108, 0, 0, 0, 0, 0 };
1130 static OptFunc DOptPtrLoad15    = { OptPtrLoad15,    "OptPtrLoad15",     86, 0, 0, 0, 0, 0 };
1131 static OptFunc DOptPtrLoad16    = { OptPtrLoad16,    "OptPtrLoad16",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1132 static OptFunc DOptPtrLoad17    = { OptPtrLoad17,    "OptPtrLoad17",    190, 0, 0, 0, 0, 0 };
1133 static OptFunc DOptPtrStore1    = { OptPtrStore1,    "OptPtrStore1",    100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1134 static OptFunc DOptPtrStore2    = { OptPtrStore2,    "OptPtrStore2",     40, 0, 0, 0, 0, 0 };
1135 static OptFunc DOptPush1        = { OptPush1,        "OptPush1",         65, 0, 0, 0, 0, 0 };
1136 static OptFunc DOptPush2        = { OptPush2,        "OptPush2",         50, 0, 0, 0, 0, 0 };
1137 static OptFunc DOptPushPop      = { OptPushPop,      "OptPushPop",        0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1138 static OptFunc DOptShift1       = { OptShift1,       "OptShift1",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1139 static OptFunc DOptShift2       = { OptShift2,       "OptShift2",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1140 static OptFunc DOptShift3       = { OptShift3,       "OptShift3",       110, 0, 0, 0, 0, 0 };
1141 static OptFunc DOptShift4       = { OptShift4,       "OptShift4",       200, 0, 0, 0, 0, 0 };
1142 static OptFunc DOptSize1        = { OptSize1,        "OptSize1",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1143 static OptFunc DOptSize2        = { OptSize2,        "OptSize2",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1144 static OptFunc DOptStackOps     = { OptStackOps,     "OptStackOps",     100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1145 static OptFunc DOptStore1       = { OptStore1,       "OptStore1",        70, 0, 0, 0, 0, 0 };
1146 static OptFunc DOptStore2       = { OptStore2,       "OptStore2",       220, 0, 0, 0, 0, 0 };
1147 static OptFunc DOptStore3       = { OptStore3,       "OptStore3",       120, 0, 0, 0, 0, 0 };
1148 static OptFunc DOptStore4       = { OptStore4,       "OptStore4",        50, 0, 0, 0, 0, 0 };
1149 static OptFunc DOptStore5       = { OptStore5,       "OptStore5",       100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1150 static OptFunc DOptStoreLoad    = { OptStoreLoad,    "OptStoreLoad",      0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1151 static OptFunc DOptSub1         = { OptSub1,         "OptSub1",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1152 static OptFunc DOptSub2         = { OptSub2,         "OptSub2",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1153 static OptFunc DOptSub3         = { OptSub3,         "OptSub3",         100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1154 static OptFunc DOptTest1        = { OptTest1,        "OptTest1",        100, 0, 0, 0, 0, 0 };
1155 static OptFunc DOptTransfers1   = { OptTransfers1,   "OptTransfers1",     0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1156 static OptFunc DOptTransfers2   = { OptTransfers2,   "OptTransfers2",    60, 0, 0, 0, 0, 0 };
1157 static OptFunc DOptTransfers3   = { OptTransfers3,   "OptTransfers3",    65, 0, 0, 0, 0, 0 };
1158 static OptFunc DOptTransfers4   = { OptTransfers4,   "OptTransfers4",    65, 0, 0, 0, 0, 0 };
1159 static OptFunc DOptUnusedLoads  = { OptUnusedLoads,  "OptUnusedLoads",    0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1160 static OptFunc DOptUnusedStores = { OptUnusedStores, "OptUnusedStores",   0, 0, 0, 0, 0, 0 };
1161
1162
1163 /* Table containing all the steps in alphabetical order */
1164 static OptFunc* OptFuncs[] = {
1165     &DOpt65C02BitOps,
1166     &DOpt65C02Ind,
1167     &DOpt65C02Stores,
1168     &DOptAdd1,
1169     &DOptAdd2,
1170     &DOptAdd3,
1171     &DOptAdd4,
1172     &DOptAdd5,
1173     &DOptAdd6,
1174     &DOptBoolTrans,
1175     &DOptBranchDist,
1176     &DOptCmp1,
1177     &DOptCmp2,
1178     &DOptCmp3,
1179     &DOptCmp4,
1180     &DOptCmp5,
1181     &DOptCmp6,
1182     &DOptCmp7,
1183     &DOptCmp8,
1184     &DOptCondBranches,
1185     &DOptDeadCode,
1186     &DOptDeadJumps,
1187     &DOptDecouple,
1188     &DOptDupLoads,
1189     &DOptJumpCascades,
1190     &DOptJumpTarget1,
1191     &DOptJumpTarget2,
1192     &DOptLoad1,
1193     &DOptNegA1,
1194     &DOptNegA2,
1195     &DOptNegAX1,
1196     &DOptNegAX2,
1197     &DOptNegAX3,
1198     &DOptNegAX4,
1199     &DOptPrecalc,
1200     &DOptPtrLoad1,
1201     &DOptPtrLoad11,
1202     &DOptPtrLoad12,
1203     &DOptPtrLoad13,
1204     &DOptPtrLoad14,
1205     &DOptPtrLoad15,
1206     &DOptPtrLoad16,
1207     &DOptPtrLoad17,
1208     &DOptPtrLoad2,
1209     &DOptPtrLoad3,
1210     &DOptPtrLoad4,
1211     &DOptPtrLoad5,
1212     &DOptPtrLoad6,
1213     &DOptPtrLoad7,
1214     &DOptPtrStore1,
1215     &DOptPtrStore2,
1216     &DOptPush1,
1217     &DOptPush2,
1218     &DOptPushPop,
1219     &DOptRTS,
1220     &DOptRTSJumps1,
1221     &DOptRTSJumps2,
1222     &DOptShift1,
1223     &DOptShift2,
1224     &DOptShift3,
1225     &DOptShift4,
1226     &DOptSize1,
1227     &DOptSize2,
1228     &DOptStackOps,
1229     &DOptStore1,
1230     &DOptStore2,
1231     &DOptStore3,
1232     &DOptStore4,
1233     &DOptStore5,
1234     &DOptStoreLoad,
1235     &DOptSub1,
1236     &DOptSub2,
1237     &DOptSub3,
1238     &DOptTest1,
1239     &DOptTransfers1,
1240     &DOptTransfers2,
1241     &DOptTransfers3,
1242     &DOptTransfers4,
1243     &DOptUnusedLoads,
1244     &DOptUnusedStores,
1245 };
1246 #define OPTFUNC_COUNT  (sizeof(OptFuncs) / sizeof(OptFuncs[0]))
1247
1248
1249
1250 static int CmpOptStep (const void* Key, const void* Func)
1251 /* Compare function for bsearch */
1252 {
1253     return strcmp (Key, (*(const OptFunc**)Func)->Name);
1254 }
1255
1256
1257
1258 static OptFunc* FindOptFunc (const char* Name)
1259 /* Find an optimizer step by name in the table and return a pointer. Return
1260  * NULL if no such step is found.
1261  */
1262 {
1263     /* Search for the function in the list */
1264     OptFunc** O = bsearch (Name, OptFuncs, OPTFUNC_COUNT, sizeof (OptFuncs[0]), CmpOptStep);
1265     return O? *O : 0;
1266 }
1267
1268
1269
1270 static OptFunc* GetOptFunc (const char* Name)
1271 /* Find an optimizer step by name in the table and return a pointer. Print an
1272  * error and call AbEnd if not found.
1273  */
1274 {
1275     /* Search for the function in the list */
1276     OptFunc* F = FindOptFunc (Name);
1277     if (F == 0) {
1278         /* Not found */
1279         AbEnd ("Optimization step `%s' not found", Name);
1280     }
1281     return F;
1282 }
1283
1284
1285
1286 void DisableOpt (const char* Name)
1287 /* Disable the optimization with the given name */
1288 {
1289     if (strcmp (Name, "any") == 0) {
1290         unsigned I;
1291         for (I = 0; I < OPTFUNC_COUNT; ++I) {
1292             OptFuncs[I]->Disabled = 1;
1293         }
1294     } else {
1295         GetOptFunc(Name)->Disabled = 1;
1296     }
1297 }
1298
1299
1300
1301 void EnableOpt (const char* Name)
1302 /* Enable the optimization with the given name */
1303 {
1304     if (strcmp (Name, "any") == 0) {
1305         unsigned I;
1306         for (I = 0; I < OPTFUNC_COUNT; ++I) {
1307             OptFuncs[I]->Disabled = 0;
1308         }
1309     } else {
1310         GetOptFunc(Name)->Disabled = 0;
1311     }
1312 }
1313
1314
1315
1316 void ListOptSteps (FILE* F)
1317 /* List all optimization steps */
1318 {
1319     unsigned I;
1320     for (I = 0; I < OPTFUNC_COUNT; ++I) {
1321         fprintf (F, "%s\n", OptFuncs[I]->Name);
1322     }
1323 }
1324
1325
1326
1327 static void ReadOptStats (const char* Name)
1328 /* Read the optimizer statistics file */
1329 {
1330     char Buf [256];
1331     unsigned Lines;
1332
1333     /* Try to open the file */
1334     FILE* F = fopen (Name, "r");
1335     if (F == 0) {
1336         /* Ignore the error */
1337         return;
1338     }
1339
1340     /* Read and parse the lines */
1341     Lines = 0;
1342     while (fgets (Buf, sizeof (Buf), F) != 0) {
1343
1344         char* B;
1345         unsigned Len;
1346         OptFunc* Func;
1347
1348         /* Fields */
1349         char Name[32];
1350         unsigned long  TotalRuns;
1351         unsigned long  TotalChanges;
1352
1353         /* Count lines */
1354         ++Lines;
1355
1356         /* Remove trailing white space including the line terminator */
1357         B = Buf;
1358         Len = strlen (B);
1359         while (Len > 0 && IsSpace (B[Len-1])) {
1360             --Len;
1361         }
1362         B[Len] = '\0';
1363
1364         /* Remove leading whitespace */
1365         while (IsSpace (*B)) {
1366             ++B;
1367         }
1368
1369         /* Check for empty and comment lines */
1370         if (*B == '\0' || *B == ';' || *B == '#') {
1371             continue;
1372         }
1373
1374         /* Parse the line */
1375         if (sscanf (B, "%31s %lu %*u %lu %*u", Name, &TotalRuns, &TotalChanges) != 3) {
1376             /* Syntax error */
1377             continue;
1378         }
1379
1380         /* Search for the optimizer step. */
1381         Func = FindOptFunc (Name);
1382         if (Func == 0) {
1383             /* Not found */
1384             continue;
1385         }
1386
1387         /* Found the step, set the fields */
1388         Func->TotalRuns    = TotalRuns;
1389         Func->TotalChanges = TotalChanges;
1390
1391     }
1392
1393     /* Close the file, ignore errors here. */
1394     fclose (F);
1395 }
1396
1397
1398
1399 static void WriteOptStats (const char* Name)
1400 /* Write the optimizer statistics file */
1401 {
1402     unsigned I;
1403
1404     /* Try to open the file */
1405     FILE* F = fopen (Name, "w");
1406     if (F == 0) {
1407         /* Ignore the error */
1408         return;
1409     }
1410
1411     /* Write a header */
1412     fprintf (F,
1413              "; Optimizer               Total      Last       Total      Last\n"
1414              ";   Step                  Runs       Runs        Chg       Chg\n");
1415
1416
1417     /* Write the data */
1418     for (I = 0; I < OPTFUNC_COUNT; ++I) {
1419         const OptFunc* O = OptFuncs[I];
1420         fprintf (F,
1421                  "%-20s %10lu %10lu %10lu %10lu\n",
1422                  O->Name,
1423                  O->TotalRuns,
1424                  O->LastRuns,
1425                  O->TotalChanges,
1426                  O->LastChanges);
1427     }
1428
1429     /* Close the file, ignore errors here. */
1430     fclose (F);
1431 }
1432
1433
1434
1435 static unsigned RunOptFunc (CodeSeg* S, OptFunc* F, unsigned Max)
1436 /* Run one optimizer function Max times or until there are no more changes */
1437 {
1438     unsigned Changes, C;
1439
1440     /* Don't run the function if it is disabled or if it is prohibited by the
1441      * code size factor
1442      */
1443     if (F->Disabled || F->CodeSizeFactor > S->CodeSizeFactor) {
1444         return 0;
1445     }
1446
1447     /* Run this until there are no more changes */
1448     Changes = 0;
1449     do {
1450
1451         /* Run the function */
1452         C = F->Func (S);
1453         Changes += C;
1454
1455         /* Do statistics */
1456         ++F->TotalRuns;
1457         ++F->LastRuns;
1458         F->TotalChanges += C;
1459         F->LastChanges  += C;
1460
1461     } while (--Max && C > 0);
1462
1463     /* Return the number of changes */
1464     return Changes;
1465 }
1466
1467
1468
1469 static unsigned RunOptGroup1 (CodeSeg* S)
1470 /* Run the first group of optimization steps. These steps translate known
1471  * patterns emitted by the code generator into more optimal patterns. Order
1472  * of the steps is important, because some of the steps done earlier cover
1473  * the same patterns as later steps as subpatterns.
1474  */
1475 {
1476     unsigned Changes = 0;
1477
1478     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrStore1, 1);
1479     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrStore2, 1);
1480     Changes += RunOptFunc (S, &DOptAdd3, 1);    /* Before OptPtrLoad5! */
1481     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad1, 1);
1482     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad2, 1);
1483     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad3, 1);
1484     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad4, 1);
1485     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad5, 1);
1486     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad6, 1);
1487     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad7, 1);
1488     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad11, 1);
1489     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad12, 1);
1490     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad13, 1);
1491     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad14, 1);
1492     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad15, 1);
1493     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad16, 1);
1494     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPtrLoad17, 1);
1495     Changes += RunOptFunc (S, &DOptNegAX1, 1);
1496     Changes += RunOptFunc (S, &DOptNegAX2, 1);
1497     Changes += RunOptFunc (S, &DOptNegAX3, 1);
1498     Changes += RunOptFunc (S, &DOptNegAX4, 1);
1499     Changes += RunOptFunc (S, &DOptAdd1, 1);
1500     Changes += RunOptFunc (S, &DOptAdd2, 1);
1501     Changes += RunOptFunc (S, &DOptAdd4, 1);
1502     Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore4, 1);
1503     Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore5, 1);
1504     Changes += RunOptFunc (S, &DOptShift1, 1);
1505     Changes += RunOptFunc (S, &DOptShift2, 1);
1506     Changes += RunOptFunc (S, &DOptShift3, 1);
1507     Changes += RunOptFunc (S, &DOptShift4, 1);
1508     Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore1, 1);
1509     Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore2, 5);
1510     Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore3, 5);
1511
1512     /* Return the number of changes */
1513     return Changes;
1514 }
1515
1516
1517
1518 static unsigned RunOptGroup2 (CodeSeg* S)
1519 /* Run one group of optimization steps. This step involves just decoupling
1520  * instructions by replacing them by instructions that do not depend on
1521  * previous instructions. This makes it easier to find instructions that
1522  * aren't used.
1523  */
1524 {
1525     unsigned Changes = 0;
1526
1527     Changes += RunOptFunc (S, &DOptDecouple, 1);
1528
1529     /* Return the number of changes */
1530     return Changes;
1531 }
1532
1533
1534
1535 static unsigned RunOptGroup3 (CodeSeg* S)
1536 /* Run one group of optimization steps. These steps depend on each other,
1537  * that means that one step may allow another step to do additional work,
1538  * so we will repeat the steps as long as we see any changes.
1539  */
1540 {
1541     unsigned Changes, C;
1542
1543     Changes = 0;
1544     do {
1545         C = 0;
1546
1547         C += RunOptFunc (S, &DOptNegA1, 1);
1548         C += RunOptFunc (S, &DOptNegA2, 1);
1549         C += RunOptFunc (S, &DOptSub1, 1);
1550         C += RunOptFunc (S, &DOptSub2, 1);
1551         C += RunOptFunc (S, &DOptSub3, 1);
1552         C += RunOptFunc (S, &DOptAdd5, 1);
1553         C += RunOptFunc (S, &DOptAdd6, 1);
1554         C += RunOptFunc (S, &DOptStackOps, 1);
1555         C += RunOptFunc (S, &DOptJumpCascades, 1);
1556         C += RunOptFunc (S, &DOptDeadJumps, 1);
1557         C += RunOptFunc (S, &DOptRTS, 1);
1558         C += RunOptFunc (S, &DOptDeadCode, 1);
1559         C += RunOptFunc (S, &DOptJumpTarget1, 1);
1560         C += RunOptFunc (S, &DOptJumpTarget2, 1);
1561         C += RunOptFunc (S, &DOptCondBranches, 1);
1562         C += RunOptFunc (S, &DOptRTSJumps1, 1);
1563         C += RunOptFunc (S, &DOptBoolTrans, 1);
1564         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp1, 1);
1565         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp2, 1);
1566         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp3, 1);
1567         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp4, 1);
1568         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp5, 1);
1569         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp6, 1);
1570         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp7, 1);
1571         C += RunOptFunc (S, &DOptCmp8, 1);
1572         C += RunOptFunc (S, &DOptTest1, 1);
1573         C += RunOptFunc (S, &DOptLoad1, 1);
1574         C += RunOptFunc (S, &DOptUnusedLoads, 1);
1575         C += RunOptFunc (S, &DOptUnusedStores, 1);
1576         C += RunOptFunc (S, &DOptDupLoads, 1);
1577         C += RunOptFunc (S, &DOptStoreLoad, 1);
1578         C += RunOptFunc (S, &DOptTransfers1, 1);
1579         C += RunOptFunc (S, &DOptTransfers3, 1);
1580         C += RunOptFunc (S, &DOptTransfers4, 1);
1581         C += RunOptFunc (S, &DOptStore1, 1);
1582         C += RunOptFunc (S, &DOptStore5, 1);
1583         C += RunOptFunc (S, &DOptPushPop, 1);
1584         C += RunOptFunc (S, &DOptPrecalc, 1);
1585
1586         Changes += C;
1587
1588     } while (C);
1589
1590     /* Return the number of changes */
1591     return Changes;
1592 }
1593
1594
1595
1596 static unsigned RunOptGroup4 (CodeSeg* S)
1597 /* 65C02 specific optimizations. */
1598 {
1599     unsigned Changes = 0;
1600
1601     if (CPUIsets[CPU] & CPU_ISET_65SC02) {
1602         Changes += RunOptFunc (S, &DOpt65C02BitOps, 1);
1603         Changes += RunOptFunc (S, &DOpt65C02Ind, 1);
1604         Changes += RunOptFunc (S, &DOpt65C02Stores, 1);
1605         if (Changes) {
1606             /* The 65C02 replacement codes do often make the use of a register
1607              * value unnecessary, so if we have changes, run another load
1608              * removal pass.
1609              */
1610             Changes += RunOptFunc (S, &DOptUnusedLoads, 1);
1611         }
1612     }
1613
1614     /* Return the number of changes */
1615     return Changes;
1616 }
1617
1618
1619
1620 static unsigned RunOptGroup5 (CodeSeg* S)
1621 /* Run another round of pattern replacements. These are done late, since there
1622  * may be better replacements before.
1623  */
1624 {
1625     unsigned Changes = 0;
1626
1627     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPush1, 1);
1628     Changes += RunOptFunc (S, &DOptPush2, 1);
1629     /* Repeat some of the other optimizations now */
1630     Changes += RunOptFunc (S, &DOptUnusedLoads, 1);
1631     Changes += RunOptFunc (S, &DOptTransfers2, 1);
1632
1633     /* Return the number of changes */
1634     return Changes;
1635 }
1636
1637
1638
1639 static unsigned RunOptGroup6 (CodeSeg* S)
1640 /* The last group of optimization steps. Adjust branches, do size optimizations.
1641  */
1642 {
1643     unsigned Changes = 0;
1644     unsigned C;
1645
1646     /* Optimize for size, that is replace operations by shorter ones, even
1647      * if this does hinder further optimizations (no problem since we're
1648      * done soon).
1649      */
1650     C = RunOptFunc (S, &DOptSize1, 1);
1651     if (C) {
1652         Changes += C;
1653         /* Run some optimization passes again, since the size optimizations
1654          * may have opened new oportunities.
1655          */
1656         Changes += RunOptFunc (S, &DOptUnusedLoads, 1);
1657         Changes += RunOptFunc (S, &DOptUnusedStores, 1);
1658         Changes += RunOptFunc (S, &DOptJumpTarget1, 5);
1659         Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore5, 1);
1660     }
1661
1662     C = RunOptFunc (S, &DOptSize2, 1);
1663     if (C) {
1664         Changes += C;
1665         /* Run some optimization passes again, since the size optimizations
1666          * may have opened new oportunities.
1667          */
1668         Changes += RunOptFunc (S, &DOptUnusedLoads, 1);
1669         Changes += RunOptFunc (S, &DOptJumpTarget1, 5);
1670         Changes += RunOptFunc (S, &DOptStore5, 1);
1671         Changes += RunOptFunc (S, &DOptTransfers3, 1);
1672     }
1673
1674     /* Adjust branch distances */
1675     Changes += RunOptFunc (S, &DOptBranchDist, 3);
1676
1677     /* Replace conditional branches to RTS. If we had changes, we must run dead
1678      * code elimination again, since the change may have introduced dead code.
1679      */
1680     C = RunOptFunc (S, &DOptRTSJumps2, 1);
1681     Changes += C;
1682     if (C) {
1683         Changes += RunOptFunc (S, &DOptDeadCode, 1);
1684     }
1685
1686     /* Return the number of changes */
1687     return Changes;
1688 }
1689
1690
1691
1692 void RunOpt (CodeSeg* S)
1693 /* Run the optimizer */
1694 {
1695     const char* StatFileName;
1696
1697     /* If we shouldn't run the optimizer, bail out */
1698     if (!S->Optimize) {
1699         return;
1700     }
1701
1702     /* Check if we are requested to write optimizer statistics */
1703     StatFileName = getenv ("CC65_OPTSTATS");
1704     if (StatFileName) {
1705         ReadOptStats (StatFileName);
1706     }
1707
1708     /* Print the name of the function we are working on */
1709     if (S->Func) {
1710         Print (stdout, 1, "Running optimizer for function `%s'\n", S->Func->Name);
1711     } else {
1712         Print (stdout, 1, "Running optimizer for global code segment\n");
1713     }
1714
1715     /* Run groups of optimizations */
1716     RunOptGroup1 (S);
1717     RunOptGroup2 (S);
1718     RunOptGroup3 (S);
1719     RunOptGroup4 (S);
1720     RunOptGroup5 (S);
1721     RunOptGroup6 (S);
1722
1723     /* Write statistics */
1724     if (StatFileName) {
1725         WriteOptStats (StatFileName);
1726     }
1727 }
1728
1729
1730