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

   1 /*****************************************************************************/
   2 /*                                                                           */
   3 /*                                 coptind.c                                 */
   4 /*                                                                           */
   5 /*              Environment independent low level optimizations              */
   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 /* common */
  37 #include "cpu.h"
  38
  39 /* cc65 */
  40 #include "codeent.h"
  41 #include "coptind.h"
  42 #include "codeinfo.h"
  43 #include "codeopt.h"
  44 #include "error.h"
  45
  46
  47
  48 /*****************************************************************************/
  49 /*                             Helper functions                              */
  50 /*****************************************************************************/
  51
  52
  53
  54 static int MemAccess (CodeSeg* S, unsigned From, unsigned To, const CodeEntry* N)
  55 /* Checks a range of code entries if there are any memory accesses to N->Arg */
  56 {
  57     /* Get the length of the argument */
  58     unsigned NLen = strlen (N->Arg);
  59
  60     /* What to check for? */
  61     enum {
  62         None    = 0x00,
  63         Base    = 0x01,         /* Check for location without "+1" */
  64         Word    = 0x02,         /* Check for location with "+1" added */
  65     } What = None;
  66
  67
  68     /* If the argument of N is a zero page location that ends with "+1", we
  69      * must also check for word accesses to the location without +1.
  70      */
  71     if (N->AM == AM65_ZP && NLen > 2 && strcmp (N->Arg + NLen - 2, "+1") == 0) {
  72         What |= Base;
  73     }
  74
  75     /* If the argument is zero page indirect, we must also check for accesses
  76      * to "arg+1"
  77      */
  78     if (N->AM == AM65_ZP_INDY || N->AM == AM65_ZPX_IND || N->AM == AM65_ZP_IND) {
  79         What |= Word;
  80     }
  81
  82     /* Walk over all code entries */
  83     while (From <= To) {
  84
  85         /* Get the next entry */
  86         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, From);
  87
  88         /* Check if there is an argument and if this argument equals Arg in
  89          * some variants.
  90          */
  91         if (E->Arg[0] != '\0') {
  92
  93             unsigned ELen;
  94
  95             if (strcmp (E->Arg, N->Arg) == 0) {
  96                 /* Found an access */
  97                 return 1;
  98             }
  99
 100             ELen = strlen (E->Arg);
 101             if ((What & Base) != 0) {
 102                 if (ELen == NLen - 2 && strncmp (E->Arg, N->Arg, NLen-2) == 0) {
 103                     /* Found an access */
 104                     return 1;
 105                 }
 106             }
 107
 108             if ((What & Word) != 0) {
 109                 if (ELen == NLen + 2 && strncmp (E->Arg, N->Arg, NLen) == 0 &&
 110                     E->Arg[NLen] == '+' && E->Arg[NLen+1] == '1') {
 111                     /* Found an access */
 112                     return 1;
 113                 }
 114             }
 115         }
 116
 117         /* Next entry */
 118         ++From;
 119     }
 120
 121     /* Nothing found */
 122     return 0;
 123 }
 124
 125
 126
 127 static int GetBranchDist (CodeSeg* S, unsigned From, CodeEntry* To)
 128 /* Get the branch distance between the two entries and return it. The distance
 129  * will be negative for backward jumps and positive for forward jumps.
 130  */
 131 {
 132     /* Get the index of the branch target */
 133     unsigned TI = CS_GetEntryIndex (S, To);
 134
 135     /* Determine the branch distance */
 136     int Distance = 0;
 137     if (TI >= From) {
 138         /* Forward branch, do not count the current insn */
 139         unsigned J = From+1;
 140         while (J < TI) {
 141             CodeEntry* N = CS_GetEntry (S, J++);
 142             Distance += N->Size;
 143         }
 144     } else {
 145         /* Backward branch */
 146         unsigned J = TI;
 147         while (J < From) {
 148             CodeEntry* N = CS_GetEntry (S, J++);
 149             Distance -= N->Size;
 150         }
 151     }
 152
 153     /* Return the calculated distance */
 154     return Distance;
 155 }
 156
 157
 158
 159 static int IsShortDist (int Distance)
 160 /* Return true if the given distance is a short branch distance */
 161 {
 162     return (Distance >= -125 && Distance <= 125);
 163 }
 164
 165
 166
 167 static short ZPRegVal (unsigned short Use, const RegContents* RC)
 168 /* Return the contents of the given zeropage register */
 169 {
 170     if ((Use & REG_TMP1) != 0) {
 171         return RC->Tmp1;
 172     } else if ((Use & REG_PTR1_LO) != 0) {
 173         return RC->Ptr1Lo;
 174     } else if ((Use & REG_PTR1_HI) != 0) {
 175         return RC->Ptr1Hi;
 176     } else if ((Use & REG_SREG_LO) != 0) {
 177         return RC->SRegLo;
 178     } else if ((Use & REG_SREG_HI) != 0) {
 179         return RC->SRegHi;
 180     } else {
 181         return UNKNOWN_REGVAL;
 182     }
 183 }
 184
 185
 186
 187 static short RegVal (unsigned short Use, const RegContents* RC)
 188 /* Return the contents of the given register */
 189 {
 190     if ((Use & REG_A) != 0) {
 191         return RC->RegA;
 192     } else if ((Use & REG_X) != 0) {
 193         return RC->RegX;
 194     } else if ((Use & REG_Y) != 0) {
 195         return RC->RegY;
 196     } else {
 197         return ZPRegVal (Use, RC);
 198     }
 199 }
 200
 201
 202
 203 /*****************************************************************************/
 204 /*                        Replace jumps to RTS by RTS                        */
 205 /*****************************************************************************/
 206
 207
 208
 209 unsigned OptRTSJumps1 (CodeSeg* S)
 210 /* Replace jumps to RTS by RTS */
 211 {
 212     unsigned Changes = 0;
 213
 214     /* Walk over all entries minus the last one */
 215     unsigned I = 0;
 216     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 217
 218         /* Get the next entry */
 219         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 220
 221         /* Check if it's an unconditional branch to a local target */
 222         if ((E->Info & OF_UBRA) != 0            &&
 223             E->JumpTo != 0                      &&
 224             E->JumpTo->Owner->OPC == OP65_RTS) {
 225
 226             /* Insert an RTS instruction */
 227             CodeEntry* X = NewCodeEntry (OP65_RTS, AM65_IMP, 0, 0, E->LI);
 228             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 229
 230             /* Delete the jump */
 231             CS_DelEntry (S, I);
 232
 233             /* Remember, we had changes */
 234             ++Changes;
 235
 236         }
 237
 238         /* Next entry */
 239         ++I;
 240
 241     }
 242
 243     /* Return the number of changes made */
 244     return Changes;
 245 }
 246
 247
 248
 249 unsigned OptRTSJumps2 (CodeSeg* S)
 250 /* Replace long conditional jumps to RTS */
 251 {
 252     unsigned Changes = 0;
 253
 254     /* Walk over all entries minus the last one */
 255     unsigned I = 0;
 256     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 257
 258         CodeEntry* N;
 259
 260         /* Get the next entry */
 261         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 262
 263         /* Check if it's an unconditional branch to a local target */
 264         if ((E->Info & OF_CBRA) != 0            &&   /* Conditional branch */
 265             (E->Info & OF_LBRA) != 0            &&   /* Long branch */
 266             E->JumpTo != 0                      &&   /* Local label */
 267             E->JumpTo->Owner->OPC == OP65_RTS   &&   /* Target is an RTS */
 268             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0) {     /* There is a next entry */
 269
 270             CodeEntry* X;
 271             CodeLabel* LN;
 272             opc_t      NewBranch;
 273
 274             /* We will create a jump around an RTS instead of the long branch */
 275             X = NewCodeEntry (OP65_RTS, AM65_IMP, 0, 0, E->JumpTo->Owner->LI);
 276             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 277
 278             /* Get the new branch opcode */
 279             NewBranch = MakeShortBranch (GetInverseBranch (E->OPC));
 280
 281             /* Get the label attached to N, create a new one if needed */
 282             LN = CS_GenLabel (S, N);
 283
 284             /* Generate the branch */
 285             X = NewCodeEntry (NewBranch, AM65_BRA, LN->Name, LN, E->LI);
 286             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 287
 288             /* Delete the long branch */
 289             CS_DelEntry (S, I);
 290
 291             /* Remember, we had changes */
 292             ++Changes;
 293
 294         }
 295
 296         /* Next entry */
 297         ++I;
 298
 299     }
 300
 301     /* Return the number of changes made */
 302     return Changes;
 303 }
 304
 305
 306
 307 /*****************************************************************************/
 308 /*                             Remove dead jumps                             */
 309 /*****************************************************************************/
 310
 311
 312
 313 unsigned OptDeadJumps (CodeSeg* S)
 314 /* Remove dead jumps (jumps to the next instruction) */
 315 {
 316     unsigned Changes = 0;
 317
 318     /* Walk over all entries minus the last one */
 319     unsigned I = 0;
 320     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 321
 322         /* Get the next entry */
 323         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 324
 325         /* Check if it's a branch, if it has a local target, and if the target
 326          * is the next instruction.
 327          */
 328         if (E->AM == AM65_BRA                               &&
 329             E->JumpTo                                       &&
 330             E->JumpTo->Owner == CS_GetNextEntry (S, I)) {
 331
 332             /* Delete the dead jump */
 333             CS_DelEntry (S, I);
 334
 335             /* Remember, we had changes */
 336             ++Changes;
 337
 338         } else {
 339
 340             /* Next entry */
 341             ++I;
 342
 343         }
 344     }
 345
 346     /* Return the number of changes made */
 347     return Changes;
 348 }
 349
 350
 351
 352 /*****************************************************************************/
 353 /*                             Remove dead code                              */
 354 /*****************************************************************************/
 355
 356
 357
 358 unsigned OptDeadCode (CodeSeg* S)
 359 /* Remove dead code (code that follows an unconditional jump or an rts/rti
 360  * and has no label)
 361  */
 362 {
 363     unsigned Changes = 0;
 364
 365     /* Walk over all entries */
 366     unsigned I = 0;
 367     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 368
 369         CodeEntry* N;
 370         CodeLabel* LN;
 371
 372         /* Get this entry */
 373         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 374
 375         /* Check if it's an unconditional branch, and if the next entry has
 376          * no labels attached, or if the label is just used so that the insn
 377          * can jump to itself.
 378          */
 379         if ((E->Info & OF_DEAD) != 0                     &&     /* Dead code follows */
 380             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0            &&     /* Has next entry */
 381             (!CE_HasLabel (N)                        ||         /* Don't has a label */
 382              ((N->Info & OF_UBRA) != 0          &&              /* Uncond branch */
 383               (LN = N->JumpTo) != 0             &&              /* Jumps to known label */
 384               LN->Owner == N                    &&              /* Attached to insn */
 385               CL_GetRefCount (LN) == 1))) {                     /* Only reference */
 386
 387             /* Delete the next entry */
 388             CS_DelEntry (S, I+1);
 389
 390             /* Remember, we had changes */
 391             ++Changes;
 392
 393         } else {
 394
 395             /* Next entry */
 396             ++I;
 397
 398         }
 399     }
 400
 401     /* Return the number of changes made */
 402     return Changes;
 403 }
 404
 405
 406
 407 /*****************************************************************************/
 408 /*                          Optimize jump cascades                           */
 409 /*****************************************************************************/
 410
 411
 412
 413 unsigned OptJumpCascades (CodeSeg* S)
 414 /* Optimize jump cascades (jumps to jumps). In such a case, the jump is
 415  * replaced by a jump to the final location. This will in some cases produce
 416  * worse code, because some jump targets are no longer reachable by short
 417  * branches, but this is quite rare, so there are more advantages than
 418  * disadvantages.
 419  */
 420 {
 421     unsigned Changes = 0;
 422
 423     /* Walk over all entries */
 424     unsigned I = 0;
 425     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 426
 427         CodeEntry* N;
 428         CodeLabel* OldLabel;
 429
 430         /* Get this entry */
 431         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 432
 433         /* Check if it's a branch, if it has a jump label, if this jump
 434          * label is not attached to the instruction itself, and if the
 435          * target instruction is itself a branch.
 436          */
 437         if ((E->Info & OF_BRA) != 0        &&
 438             (OldLabel = E->JumpTo) != 0    &&
 439             (N = OldLabel->Owner) != E     &&
 440             (N->Info & OF_BRA) != 0) {
 441
 442             /* Check if we can use the final target label. This is the case,
 443              * if the target branch is an absolut branch, or if it is a
 444              * conditional branch checking the same condition as the first one.
 445              */
 446             if ((N->Info & OF_UBRA) != 0 ||
 447                 ((E->Info & OF_CBRA) != 0 &&
 448                  GetBranchCond (E->OPC)  == GetBranchCond (N->OPC))) {
 449
 450                 /* This is a jump cascade and we may jump to the final target,
 451                  * provided that the other insn does not jump to itself. If
 452                  * this is the case, we can also jump to ourselves, otherwise
 453                  * insert a jump to the new instruction and remove the old one.
 454                  */
 455                 CodeEntry* X;
 456                 CodeLabel* LN = N->JumpTo;
 457
 458                 if (LN != 0 && LN->Owner == N) {
 459
 460                     /* We found a jump to a jump to itself. Replace our jump
 461                      * by a jump to itself.
 462                      */
 463                     CodeLabel* LE = CS_GenLabel (S, E);
 464                     X = NewCodeEntry (E->OPC, E->AM, LE->Name, LE, E->LI);
 465
 466                 } else {
 467
 468                     /* Jump to the final jump target */
 469                     X = NewCodeEntry (E->OPC, E->AM, N->Arg, N->JumpTo, E->LI);
 470
 471                 }
 472
 473                 /* Insert it behind E */
 474                 CS_InsertEntry (S, X, I+1);
 475
 476                 /* Remove E */
 477                 CS_DelEntry (S, I);
 478
 479                 /* Remember, we had changes */
 480                 ++Changes;
 481
 482             /* Check if both are conditional branches, and the condition of
 483              * the second is the inverse of that of the first. In this case,
 484              * the second branch will never be taken, and we may jump directly
 485              * to the instruction behind this one.
 486              */
 487             } else if ((E->Info & OF_CBRA) != 0 && (N->Info & OF_CBRA) != 0) {
 488
 489                 CodeEntry* X;   /* Instruction behind N */
 490                 CodeLabel* LX;  /* Label attached to X */
 491
 492                 /* Get the branch conditions of both branches */
 493                 bc_t BC1 = GetBranchCond (E->OPC);
 494                 bc_t BC2 = GetBranchCond (N->OPC);
 495
 496                 /* Check the branch conditions */
 497                 if (BC1 != GetInverseCond (BC2)) {
 498                     /* Condition not met */
 499                     goto NextEntry;
 500                 }
 501
 502                 /* We may jump behind this conditional branch. Get the
 503                  * pointer to the next instruction
 504                  */
 505                 if ((X = CS_GetNextEntry (S, CS_GetEntryIndex (S, N))) == 0) {
 506                     /* N is the last entry, bail out */
 507                     goto NextEntry;
 508                 }
 509
 510                 /* Get the label attached to X, create a new one if needed */
 511                 LX = CS_GenLabel (S, X);
 512
 513                 /* Move the reference from E to the new label */
 514                 CS_MoveLabelRef (S, E, LX);
 515
 516                 /* Remember, we had changes */
 517                 ++Changes;
 518             }
 519         }
 520
 521 NextEntry:
 522         /* Next entry */
 523         ++I;
 524
 525     }
 526
 527     /* Return the number of changes made */
 528     return Changes;
 529 }
 530
 531
 532
 533 /*****************************************************************************/
 534 /*                             Optimize jsr/rts                              */
 535 /*****************************************************************************/
 536
 537
 538
 539 unsigned OptRTS (CodeSeg* S)
 540 /* Optimize subroutine calls followed by an RTS. The subroutine call will get
 541  * replaced by a jump. Don't bother to delete the RTS if it does not have a
 542  * label, the dead code elimination should take care of it.
 543  */
 544 {
 545     unsigned Changes = 0;
 546
 547     /* Walk over all entries minus the last one */
 548     unsigned I = 0;
 549     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 550
 551         CodeEntry* N;
 552
 553         /* Get this entry */
 554         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 555
 556         /* Check if it's a subroutine call and if the following insn is RTS */
 557         if (E->OPC == OP65_JSR                    &&
 558             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0 &&
 559             N->OPC == OP65_RTS) {
 560
 561             /* Change the jsr to a jmp and use the additional info for a jump */
 562             E->AM = AM65_BRA;
 563             CE_ReplaceOPC (E, OP65_JMP);
 564
 565             /* Remember, we had changes */
 566             ++Changes;
 567
 568         }
 569
 570         /* Next entry */
 571         ++I;
 572
 573     }
 574
 575     /* Return the number of changes made */
 576     return Changes;
 577 }
 578
 579
 580
 581 /*****************************************************************************/
 582 /*                           Optimize jump targets                           */
 583 /*****************************************************************************/
 584
 585
 586
 587 unsigned OptJumpTarget1 (CodeSeg* S)
 588 /* If the instruction preceeding an unconditional branch is the same as the
 589  * instruction preceeding the jump target, the jump target may be moved
 590  * one entry back. This is a size optimization, since the instruction before
 591  * the branch gets removed.
 592  */
 593 {
 594     unsigned Changes = 0;
 595     CodeEntry* E1;              /* Entry 1 */
 596     CodeEntry* E2;              /* Entry 2 */
 597     CodeEntry* T1;              /* Jump target entry 1 */
 598     CodeLabel* TL1;             /* Target label 1 */
 599
 600     /* Walk over the entries */
 601     unsigned I = 0;
 602     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 603
 604         /* Get next entry */
 605         E2 = CS_GetNextEntry (S, I);
 606
 607         /* Check if we have a jump or branch without a label attached, and
 608          * a jump target, which is not attached to the jump itself
 609          */
 610         if (E2 != 0                     &&
 611             (E2->Info & OF_UBRA) != 0   &&
 612             !CE_HasLabel (E2)           &&
 613             E2->JumpTo                  &&
 614             E2->JumpTo->Owner != E2) {
 615
 616             /* Get the entry preceeding the branch target */
 617             T1 = CS_GetPrevEntry (S, CS_GetEntryIndex (S, E2->JumpTo->Owner));
 618             if (T1 == 0) {
 619                 /* There is no such entry */
 620                 goto NextEntry;
 621             }
 622
 623             /* The entry preceeding the branch target may not be the branch
 624              * insn.
 625              */
 626             if (T1 == E2) {
 627                 goto NextEntry;
 628             }
 629
 630             /* Get the entry preceeding the jump */
 631             E1 = CS_GetEntry (S, I);
 632
 633             /* Check if both preceeding instructions are identical */
 634             if (!CodeEntriesAreEqual (E1, T1)) {
 635                 /* Not equal, try next */
 636                 goto NextEntry;
 637             }
 638
 639             /* Get the label for the instruction preceeding the jump target.
 640              * This routine will create a new label if the instruction does
 641              * not already have one.
 642              */
 643             TL1 = CS_GenLabel (S, T1);
 644
 645             /* Change the jump target to point to this new label */
 646             CS_MoveLabelRef (S, E2, TL1);
 647
 648             /* If the instruction preceeding the jump has labels attached,
 649              * move references to this label to the new label.
 650              */
 651             if (CE_HasLabel (E1)) {
 652                 CS_MoveLabels (S, E1, T1);
 653             }
 654
 655             /* Remove the entry preceeding the jump */
 656             CS_DelEntry (S, I);
 657
 658             /* Remember, we had changes */
 659             ++Changes;
 660
 661         } else {
 662 NextEntry:
 663             /* Next entry */
 664             ++I;
 665         }
 666     }
 667
 668     /* Return the number of changes made */
 669     return Changes;
 670 }
 671
 672
 673
 674 unsigned OptJumpTarget2 (CodeSeg* S)
 675 /* If a bcs jumps to a sec insn or a bcc jumps to clc, skip this insn, since
 676  * it's job is already done.
 677  */
 678 {
 679     unsigned Changes = 0;
 680
 681     /* Walk over the entries */
 682     unsigned I = 0;
 683     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 684
 685         /* OP that may be skipped */
 686         opc_t OPC;
 687
 688         /* Jump target insn, old and new */
 689         CodeEntry* T;
 690         CodeEntry* N;
 691
 692         /* New jump label */
 693         CodeLabel* L;
 694
 695         /* Get next entry */
 696         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 697
 698         /* Check if this is a bcc insn */
 699         if (E->OPC == OP65_BCC || E->OPC == OP65_JCC) {
 700             OPC = OP65_CLC;
 701         } else if (E->OPC == OP65_BCS || E->OPC == OP65_JCS) {
 702             OPC = OP65_SEC;
 703         } else {
 704             /* Not what we're looking for */
 705             goto NextEntry;
 706         }
 707
 708         /* Must have a jump target */
 709         if (E->JumpTo == 0) {
 710             goto NextEntry;
 711         }
 712
 713         /* Get the owner insn of the jump target and check if it's the one, we
 714          * will skip if present.
 715          */
 716         T = E->JumpTo->Owner;
 717         if (T->OPC != OPC) {
 718             goto NextEntry;
 719         }
 720
 721         /* Get the entry following the branch target */
 722         N = CS_GetNextEntry (S, CS_GetEntryIndex (S, T));
 723         if (N == 0) {
 724             /* There is no such entry */
 725             goto NextEntry;
 726         }
 727
 728         /* Get the label for the instruction following the jump target.
 729          * This routine will create a new label if the instruction does
 730          * not already have one.
 731          */
 732         L = CS_GenLabel (S, N);
 733
 734         /* Change the jump target to point to this new label */
 735         CS_MoveLabelRef (S, E, L);
 736
 737         /* Remember that we had changes */
 738         ++Changes;
 739
 740 NextEntry:
 741         /* Next entry */
 742         ++I;
 743     }
 744
 745     /* Return the number of changes made */
 746     return Changes;
 747 }
 748
 749
 750
 751 /*****************************************************************************/
 752 /*                       Optimize conditional branches                       */
 753 /*****************************************************************************/
 754
 755
 756
 757 unsigned OptCondBranches1 (CodeSeg* S)
 758 /* Performs several optimization steps:
 759  *
 760  *  - If an immidiate load of a register is followed by a conditional jump that
 761  *    is never taken because the load of the register sets the flags in such a
 762  *    manner, remove the conditional branch.
 763  *  - If the conditional branch is always taken because of the register load,
 764  *    replace it by a jmp.
 765  *  - If a conditional branch jumps around an unconditional branch, remove the
 766  *    conditional branch and make the jump a conditional branch with the
 767  *    inverse condition of the first one.
 768  */
 769 {
 770     unsigned Changes = 0;
 771
 772     /* Walk over the entries */
 773     unsigned I = 0;
 774     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 775
 776         CodeEntry* N;
 777         CodeLabel* L;
 778
 779         /* Get next entry */
 780         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 781
 782         /* Check if it's a register load */
 783         if ((E->Info & OF_LOAD) != 0              &&  /* It's a load instruction */
 784             E->AM == AM65_IMM                     &&  /* ..with immidiate addressing */
 785             (E->Flags & CEF_NUMARG) != 0          &&  /* ..and a numeric argument. */
 786             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0     &&  /* There is a following entry */
 787             (N->Info & OF_CBRA) != 0              &&  /* ..which is a conditional branch */
 788             !CE_HasLabel (N)) {               /* ..and does not have a label */
 789
 790             /* Get the branch condition */
 791             bc_t BC = GetBranchCond (N->OPC);
 792
 793             /* Check the argument against the branch condition */
 794             if ((BC == BC_EQ && E->Num != 0)            ||
 795                 (BC == BC_NE && E->Num == 0)            ||
 796                 (BC == BC_PL && (E->Num & 0x80) != 0)   ||
 797                 (BC == BC_MI && (E->Num & 0x80) == 0)) {
 798
 799                 /* Remove the conditional branch */
 800                 CS_DelEntry (S, I+1);
 801
 802                 /* Remember, we had changes */
 803                 ++Changes;
 804
 805             } else if ((BC == BC_EQ && E->Num == 0)             ||
 806                        (BC == BC_NE && E->Num != 0)             ||
 807                        (BC == BC_PL && (E->Num & 0x80) == 0)    ||
 808                        (BC == BC_MI && (E->Num & 0x80) != 0)) {
 809
 810                 /* The branch is always taken, replace it by a jump */
 811                 CE_ReplaceOPC (N, OP65_JMP);
 812
 813                 /* Remember, we had changes */
 814                 ++Changes;
 815             }
 816
 817         }
 818
 819         if ((E->Info & OF_CBRA) != 0              &&  /* It's a conditional branch */
 820             (L = E->JumpTo) != 0                  &&  /* ..referencing a local label */
 821             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0     &&  /* There is a following entry */
 822             (N->Info & OF_UBRA) != 0              &&  /* ..which is an uncond branch, */
 823             !CE_HasLabel (N)                      &&  /* ..has no label attached */
 824             L->Owner == CS_GetNextEntry (S, I+1)) {/* ..and jump target follows */
 825
 826             /* Replace the jump by a conditional branch with the inverse branch
 827              * condition than the branch around it.
 828              */
 829             CE_ReplaceOPC (N, GetInverseBranch (E->OPC));
 830
 831             /* Remove the conditional branch */
 832             CS_DelEntry (S, I);
 833
 834             /* Remember, we had changes */
 835             ++Changes;
 836
 837         }
 838
 839         /* Next entry */
 840         ++I;
 841
 842     }
 843
 844     /* Return the number of changes made */
 845     return Changes;
 846 }
 847
 848
 849
 850 unsigned OptCondBranches2 (CodeSeg* S)
 851 /* If on entry to a "rol a" instruction the accu is zero, and a beq/bne follows,
 852  * we can remove the rol and branch on the state of the carry flag.
 853  */
 854 {
 855     unsigned Changes = 0;
 856     unsigned I;
 857
 858     /* Generate register info for this step */
 859     CS_GenRegInfo (S);
 860
 861     /* Walk over the entries */
 862     I = 0;
 863     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 864
 865         CodeEntry* N;
 866
 867         /* Get next entry */
 868         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 869
 870         /* Check if it's a rol insn with A in accu and a branch follows */
 871         if (E->OPC == OP65_ROL                  &&
 872             E->AM == AM65_ACC                   &&
 873             E->RI->In.RegA == 0                 &&
 874             !CE_HasLabel (E)                    &&
 875             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
 876             (N->Info & OF_ZBRA) != 0            &&
 877             !RegAUsed (S, I+1)) {
 878
 879             /* Replace the branch condition */
 880             switch (GetBranchCond (N->OPC)) {
 881                 case BC_EQ:     CE_ReplaceOPC (N, OP65_JCC); break;
 882                 case BC_NE:     CE_ReplaceOPC (N, OP65_JCS); break;
 883                 default:        Internal ("Unknown branch condition in OptCondBranches2");
 884             }
 885
 886             /* Delete the rol insn */
 887             CS_DelEntry (S, I);
 888
 889             /* Remember, we had changes */
 890             ++Changes;
 891         }
 892
 893         /* Next entry */
 894         ++I;
 895     }
 896
 897     /* Free register info */
 898     CS_FreeRegInfo (S);
 899
 900     /* Return the number of changes made */
 901     return Changes;
 902 }
 903
 904
 905
 906 /*****************************************************************************/
 907 /*                      Remove unused loads and stores                       */
 908 /*****************************************************************************/
 909
 910
 911
 912 unsigned OptUnusedLoads (CodeSeg* S)
 913 /* Remove loads of registers where the value loaded is not used later. */
 914 {
 915     unsigned Changes = 0;
 916
 917     /* Walk over the entries */
 918     unsigned I = 0;
 919     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 920
 921         CodeEntry* N;
 922
 923         /* Get next entry */
 924         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 925
 926         /* Check if it's a register load or transfer insn */
 927         if ((E->Info & (OF_LOAD | OF_XFR | OF_REG_INCDEC)) != 0         &&
 928             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0                           &&
 929             !CE_UseLoadFlags (N)) {
 930
 931             /* Check which sort of load or transfer it is */
 932             unsigned R;
 933             switch (E->OPC) {
 934                 case OP65_DEA:
 935                 case OP65_INA:
 936                 case OP65_LDA:
 937                 case OP65_TXA:
 938                 case OP65_TYA:  R = REG_A;      break;
 939                 case OP65_DEX:
 940                 case OP65_INX:
 941                 case OP65_LDX:
 942                 case OP65_TAX:  R = REG_X;      break;
 943                 case OP65_DEY:
 944                 case OP65_INY:
 945                 case OP65_LDY:
 946                 case OP65_TAY:  R = REG_Y;      break;
 947                 default:        goto NextEntry;         /* OOPS */
 948             }
 949
 950             /* Get register usage and check if the register value is used later */
 951             if ((GetRegInfo (S, I+1, R) & R) == 0) {
 952
 953                 /* Register value is not used, remove the load */
 954                 CS_DelEntry (S, I);
 955
 956                 /* Remember, we had changes. Account the deleted entry in I. */
 957                 ++Changes;
 958                 --I;
 959
 960             }
 961         }
 962
 963 NextEntry:
 964         /* Next entry */
 965         ++I;
 966
 967     }
 968
 969     /* Return the number of changes made */
 970     return Changes;
 971 }
 972
 973
 974
 975 unsigned OptUnusedStores (CodeSeg* S)
 976 /* Remove stores into zero page registers that aren't used later */
 977 {
 978     unsigned Changes = 0;
 979
 980     /* Walk over the entries */
 981     unsigned I = 0;
 982     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 983
 984         /* Get next entry */
 985         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 986
 987         /* Check if it's a register load or transfer insn */
 988         if ((E->Info & OF_STORE) != 0    &&
 989             E->AM == AM65_ZP             &&
 990             (E->Chg & REG_ZP) != 0) {
 991
 992             /* Check for the zero page location. We know that there cannot be
 993              * more than one zero page location involved in the store.
 994              */
 995             unsigned R = E->Chg & REG_ZP;
 996
 997             /* Get register usage and check if the register value is used later */
 998             if ((GetRegInfo (S, I+1, R) & R) == 0) {
 999
1000                 /* Register value is not used, remove the load */
1001                 CS_DelEntry (S, I);
1002
1003                 /* Remember, we had changes */
1004                 ++Changes;
1005
1006                 /* Continue with next insn */
1007                 continue;
1008             }
1009         }
1010
1011         /* Next entry */
1012         ++I;
1013
1014     }
1015
1016     /* Return the number of changes made */
1017     return Changes;
1018 }
1019
1020
1021
1022 unsigned OptDupLoads (CodeSeg* S)
1023 /* Remove loads of registers where the value loaded is already in the register. */
1024 {
1025     unsigned Changes = 0;
1026     unsigned I;
1027
1028     /* Generate register info for this step */
1029     CS_GenRegInfo (S);
1030
1031     /* Walk over the entries */
1032     I = 0;
1033     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1034
1035         CodeEntry* N;
1036
1037         /* Get next entry */
1038         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1039
1040         /* Assume we won't delete the entry */
1041         int Delete = 0;
1042
1043         /* Get a pointer to the input registers of the insn */
1044         const RegContents* In  = &E->RI->In;
1045
1046         /* Handle the different instructions */
1047         switch (E->OPC) {
1048
1049             case OP65_LDA:
1050                 if (RegValIsKnown (In->RegA)          && /* Value of A is known */
1051                     CE_IsKnownImm (E, In->RegA)       && /* Value to be loaded is known */
1052                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0 && /* There is a next entry */
1053                     !CE_UseLoadFlags (N)) {              /* Which does not use the flags */
1054                     Delete = 1;
1055                 }
1056                 break;
1057
1058             case OP65_LDX:
1059                 if (RegValIsKnown (In->RegX)          && /* Value of X is known */
1060                     CE_IsKnownImm (E, In->RegX)       && /* Value to be loaded is known */
1061                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0 && /* There is a next entry */
1062                     !CE_UseLoadFlags (N)) {              /* Which does not use the flags */
1063                     Delete = 1;
1064                 }
1065                 break;
1066
1067             case OP65_LDY:
1068                 if (RegValIsKnown (In->RegY)          && /* Value of Y is known */
1069                     CE_IsKnownImm (E, In->RegY)       && /* Value to be loaded is known */
1070                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0 && /* There is a next entry */
1071                     !CE_UseLoadFlags (N)) {              /* Which does not use the flags */
1072                     Delete = 1;
1073                 }
1074                 break;
1075
1076             case OP65_STA:
1077                 /* If we store into a known zero page location, and this
1078                  * location does already contain the value to be stored,
1079                  * remove the store.
1080                  */
1081                 if (RegValIsKnown (In->RegA)          && /* Value of A is known */
1082                     E->AM == AM65_ZP                  && /* Store into zp */
1083                     In->RegA == ZPRegVal (E->Chg, In)) { /* Value identical */
1084
1085                     Delete = 1;
1086                 }
1087                 break;
1088
1089             case OP65_STX:
1090                 /* If we store into a known zero page location, and this
1091                  * location does already contain the value to be stored,
1092                  * remove the store.
1093                  */
1094                 if (RegValIsKnown (In->RegX)          && /* Value of A is known */
1095                     E->AM == AM65_ZP                  && /* Store into zp */
1096                     In->RegX == ZPRegVal (E->Chg, In)) { /* Value identical */
1097
1098                     Delete = 1;
1099
1100                 /* If the value in the X register is known and the same as
1101                  * that in the A register, replace the store by a STA. The
1102                  * optimizer will then remove the load instruction for X
1103                  * later. STX does support the zeropage,y addressing mode,
1104                  * so be sure to check for that.
1105                  */
1106                 } else if (RegValIsKnown (In->RegX)   &&
1107                            In->RegX == In->RegA       &&
1108                            E->AM != AM65_ABSY         &&
1109                            E->AM != AM65_ZPY) {
1110                     /* Use the A register instead */
1111                     CE_ReplaceOPC (E, OP65_STA);
1112                 }
1113                 break;
1114
1115             case OP65_STY:
1116                 /* If we store into a known zero page location, and this
1117                  * location does already contain the value to be stored,
1118                  * remove the store.
1119                  */
1120                 if (RegValIsKnown (In->RegY)          && /* Value of Y is known */
1121                     E->AM == AM65_ZP                  && /* Store into zp */
1122                     In->RegY == ZPRegVal (E->Chg, In)) { /* Value identical */
1123
1124                     Delete = 1;
1125
1126                 /* If the value in the Y register is known and the same as
1127                  * that in the A register, replace the store by a STA. The
1128                  * optimizer will then remove the load instruction for Y
1129                  * later. If replacement by A is not possible try a
1130                  * replacement by X, but check for invalid addressing modes
1131                  * in this case.
1132                  */
1133                 } else if (RegValIsKnown (In->RegY)) {
1134                     if (In->RegY == In->RegA) {
1135                         CE_ReplaceOPC (E, OP65_STA);
1136                     } else if (In->RegY == In->RegX   &&
1137                                E->AM != AM65_ABSX     &&
1138                                E->AM != AM65_ZPX) {
1139                         CE_ReplaceOPC (E, OP65_STX);
1140                     }
1141                 }
1142                 break;
1143
1144             case OP65_STZ:
1145                 /* If we store into a known zero page location, and this
1146                  * location does already contain the value to be stored,
1147                  * remove the store.
1148                  */
1149                 if ((CPUIsets[CPU] & CPU_ISET_65SC02) != 0 && E->AM == AM65_ZP) {
1150                     if (ZPRegVal (E->Chg, In) == 0) {
1151                         Delete = 1;
1152                     }
1153                 }
1154                 break;
1155
1156             case OP65_TAX:
1157                 if (RegValIsKnown (In->RegA)          &&
1158                     In->RegA == In->RegX              &&
1159                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0 &&
1160                     !CE_UseLoadFlags (N)) {
1161                     /* Value is identical and not followed by a branch */
1162                     Delete = 1;
1163                 }
1164                 break;
1165
1166             case OP65_TAY:
1167                 if (RegValIsKnown (In->RegA)            &&
1168                     In->RegA == In->RegY                &&
1169                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
1170                     !CE_UseLoadFlags (N)) {
1171                     /* Value is identical and not followed by a branch */
1172                     Delete = 1;
1173                 }
1174                 break;
1175
1176             case OP65_TXA:
1177                 if (RegValIsKnown (In->RegX)            &&
1178                     In->RegX == In->RegA                &&
1179                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
1180                     !CE_UseLoadFlags (N)) {
1181                     /* Value is identical and not followed by a branch */
1182                     Delete = 1;
1183                 }
1184                 break;
1185
1186             case OP65_TYA:
1187                 if (RegValIsKnown (In->RegY)            &&
1188                     In->RegY == In->RegA                &&
1189                     (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
1190                     !CE_UseLoadFlags (N)) {
1191                     /* Value is identical and not followed by a branch */
1192                     Delete = 1;
1193                 }
1194                 break;
1195
1196             default:
1197                 break;
1198
1199         }
1200
1201         /* Delete the entry if requested */
1202         if (Delete) {
1203
1204             /* Register value is not used, remove the load */
1205             CS_DelEntry (S, I);
1206
1207             /* Remember, we had changes */
1208             ++Changes;
1209
1210         } else {
1211
1212             /* Next entry */
1213             ++I;
1214
1215         }
1216
1217     }
1218
1219     /* Free register info */
1220     CS_FreeRegInfo (S);
1221
1222     /* Return the number of changes made */
1223     return Changes;
1224 }
1225
1226
1227
1228 unsigned OptStoreLoad (CodeSeg* S)
1229 /* Remove a store followed by a load from the same location. */
1230 {
1231     unsigned Changes = 0;
1232
1233     /* Walk over the entries */
1234     unsigned I = 0;
1235     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1236
1237         CodeEntry* N;
1238         CodeEntry* X;
1239
1240         /* Get next entry */
1241         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1242
1243         /* Check if it is a store instruction followed by a load from the
1244          * same address which is itself not followed by a conditional branch.
1245          */
1246         if ((E->Info & OF_STORE) != 0                       &&
1247             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0               &&
1248             !CE_HasLabel (N)                                &&
1249             E->AM == N->AM                                  &&
1250             ((E->OPC == OP65_STA && N->OPC == OP65_LDA) ||
1251              (E->OPC == OP65_STX && N->OPC == OP65_LDX) ||
1252              (E->OPC == OP65_STY && N->OPC == OP65_LDY))    &&
1253             strcmp (E->Arg, N->Arg) == 0                    &&
1254             (X = CS_GetNextEntry (S, I+1)) != 0             &&
1255             !CE_UseLoadFlags (X)) {
1256
1257             /* Register has already the correct value, remove the load */
1258             CS_DelEntry (S, I+1);
1259
1260             /* Remember, we had changes */
1261             ++Changes;
1262
1263         }
1264
1265         /* Next entry */
1266         ++I;
1267
1268     }
1269
1270     /* Return the number of changes made */
1271     return Changes;
1272 }
1273
1274
1275
1276 unsigned OptTransfers1 (CodeSeg* S)
1277 /* Remove transfers from one register to another and back */
1278 {
1279     unsigned Changes = 0;
1280
1281     /* Walk over the entries */
1282     unsigned I = 0;
1283     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1284
1285         CodeEntry* N;
1286         CodeEntry* X;
1287         CodeEntry* P;
1288
1289         /* Get next entry */
1290         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1291
1292         /* Check if we have two transfer instructions */
1293         if ((E->Info & OF_XFR) != 0                 &&
1294             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0       &&
1295             !CE_HasLabel (N)                        &&
1296             (N->Info & OF_XFR) != 0) {
1297
1298             /* Check if it's a transfer and back */
1299             if ((E->OPC == OP65_TAX && N->OPC == OP65_TXA && !RegXUsed (S, I+2)) ||
1300                 (E->OPC == OP65_TAY && N->OPC == OP65_TYA && !RegYUsed (S, I+2)) ||
1301                 (E->OPC == OP65_TXA && N->OPC == OP65_TAX && !RegAUsed (S, I+2)) ||
1302                 (E->OPC == OP65_TYA && N->OPC == OP65_TAY && !RegAUsed (S, I+2))) {
1303
1304                 /* If the next insn is a conditional branch, check if the insn
1305                  * preceeding the first xfr will set the flags right, otherwise we
1306                  * may not remove the sequence.
1307                  */
1308                 if ((X = CS_GetNextEntry (S, I+1)) == 0) {
1309                     goto NextEntry;
1310                 }
1311                 if (CE_UseLoadFlags (X)) {
1312                     if (I == 0) {
1313                         /* No preceeding entry */
1314                         goto NextEntry;
1315                     }
1316                     P = CS_GetEntry (S, I-1);
1317                     if ((P->Info & OF_SETF) == 0) {
1318                         /* Does not set the flags */
1319                         goto NextEntry;
1320                     }
1321                 }
1322
1323                 /* Remove both transfers */
1324                 CS_DelEntry (S, I+1);
1325                 CS_DelEntry (S, I);
1326
1327                 /* Remember, we had changes */
1328                 ++Changes;
1329             }
1330         }
1331
1332 NextEntry:
1333         /* Next entry */
1334         ++I;
1335
1336     }
1337
1338     /* Return the number of changes made */
1339     return Changes;
1340 }
1341
1342
1343
1344 unsigned OptTransfers2 (CodeSeg* S)
1345 /* Replace loads followed by a register transfer by a load with the second
1346  * register if possible.
1347  */
1348 {
1349     unsigned Changes = 0;
1350
1351     /* Walk over the entries */
1352     unsigned I = 0;
1353     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1354
1355         CodeEntry* N;
1356
1357         /* Get next entry */
1358         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1359
1360         /* Check if we have a load followed by a transfer where the loaded
1361          * register is not used later.
1362          */
1363         if ((E->Info & OF_LOAD) != 0                &&
1364             (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0       &&
1365             !CE_HasLabel (N)                        &&
1366             (N->Info & OF_XFR) != 0                 &&
1367             GetRegInfo (S, I+2, E->Chg) != E->Chg) {
1368
1369             CodeEntry* X = 0;
1370
1371             if (E->OPC == OP65_LDA && N->OPC == OP65_TAX) {
1372                 /* LDA/TAX - check for the right addressing modes */
1373                 if (E->AM == AM65_IMM ||
1374                     E->AM == AM65_ZP  ||
1375                     E->AM == AM65_ABS ||
1376                     E->AM == AM65_ABSY) {
1377                     /* Replace */
1378                     X = NewCodeEntry (OP65_LDX, E->AM, E->Arg, 0, N->LI);
1379                 }
1380             } else if (E->OPC == OP65_LDA && N->OPC == OP65_TAY) {
1381                 /* LDA/TAY - check for the right addressing modes */
1382                 if (E->AM == AM65_IMM ||
1383                     E->AM == AM65_ZP  ||
1384                     E->AM == AM65_ZPX ||
1385                     E->AM == AM65_ABS ||
1386                     E->AM == AM65_ABSX) {
1387                     /* Replace */
1388                     X = NewCodeEntry (OP65_LDY, E->AM, E->Arg, 0, N->LI);
1389                 }
1390             } else if (E->OPC == OP65_LDY && N->OPC == OP65_TYA) {
1391                 /* LDY/TYA. LDA supports all addressing modes LDY does */
1392                 X = NewCodeEntry (OP65_LDA, E->AM, E->Arg, 0, N->LI);
1393             } else if (E->OPC == OP65_LDX && N->OPC == OP65_TXA) {
1394                 /* LDX/TXA. LDA doesn't support zp,y, so we must map it to
1395                  * abs,y instead.
1396                  */
1397                 am_t AM = (E->AM == AM65_ZPY)? AM65_ABSY : E->AM;
1398                 X = NewCodeEntry (OP65_LDA, AM, E->Arg, 0, N->LI);
1399             }
1400
1401             /* If we have a load entry, add it and remove the old stuff */
1402             if (X) {
1403                 CS_InsertEntry (S, X, I+2);
1404                 CS_DelEntries (S, I, 2);
1405                 ++Changes;
1406                 --I;    /* Correct for one entry less */
1407             }
1408         }
1409
1410         /* Next entry */
1411         ++I;
1412     }
1413
1414     /* Return the number of changes made */
1415     return Changes;
1416 }
1417
1418
1419
1420 unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
1421 /* Replace a register transfer followed by a store of the second register by a
1422  * store of the first register if this is possible.
1423  */
1424 {
1425     unsigned Changes      = 0;
1426     unsigned UsedRegs     = REG_NONE;   /* Track used registers */
1427     unsigned Xfer         = 0;          /* Index of transfer insn */
1428     unsigned Store        = 0;          /* Index of store insn */
1429     CodeEntry* XferEntry  = 0;          /* Pointer to xfer insn */
1430     CodeEntry* StoreEntry = 0;          /* Pointer to store insn */
1431
1432     enum {
1433         Initialize,
1434         Search,
1435         FoundXfer,
1436         FoundStore
1437     } State = Initialize;
1438
1439     /* Walk over the entries. Look for a xfer instruction that is followed by
1440      * a store later, where the value of the register is not used later.
1441      */
1442     unsigned I = 0;
1443     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1444
1445         /* Get next entry */
1446         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1447
1448         switch (State) {
1449
1450             case Initialize:
1451                 /* Clear the list of used registers */
1452                 UsedRegs = REG_NONE;
1453                 /* FALLTHROUGH */
1454
1455             case Search:
1456                 if (E->Info & OF_XFR) {
1457                     /* Found start of sequence */
1458                     Xfer = I;
1459                     XferEntry = E;
1460                     State = FoundXfer;
1461                 }
1462                 break;
1463
1464             case FoundXfer:
1465                 /* If we find a conditional jump, abort the sequence, since
1466                  * handling them makes things really complicated.
1467                  */
1468                 if (E->Info & OF_CBRA) {
1469
1470                     /* Switch back to searching */
1471                     I = Xfer;
1472                     State = Initialize;
1473
1474                 /* Does this insn use the target register of the transfer? */
1475                 } else if ((E->Use & XferEntry->Chg) != 0) {
1476
1477                     /* It it's a store instruction, and the block is a basic
1478                      * block, proceed. Otherwise restart
1479                      */
1480                     if ((E->Info & OF_STORE) != 0       &&
1481                         CS_IsBasicBlock (S, Xfer, I)) {
1482                         Store = I;
1483                         StoreEntry = E;
1484                         State = FoundStore;
1485                     } else {
1486                         I = Xfer;
1487                         State = Initialize;
1488                     }
1489
1490                 /* Does this insn change the target register of the transfer? */
1491                 } else if (E->Chg & XferEntry->Chg) {
1492
1493                     /* We *may* add code here to remove the transfer, but I'm
1494                      * currently not sure about the consequences, so I won't
1495                      * do that and bail out instead.
1496                      */
1497                     I = Xfer;
1498                     State = Initialize;
1499
1500                 /* Does this insn have a label? */
1501                 } else if (CE_HasLabel (E)) {
1502
1503                     /* Too complex to handle - bail out */
1504                     I = Xfer;
1505                     State = Initialize;
1506
1507                 } else {
1508                     /* Track used registers */
1509                     UsedRegs |= E->Use;
1510                 }
1511                 break;
1512
1513             case FoundStore:
1514                 /* We are at the instruction behind the store. If the register
1515                  * isn't used later, and we have an address mode match, we can
1516                  * replace the transfer by a store and remove the store here.
1517                  */
1518                 if ((GetRegInfo (S, I, XferEntry->Chg) & XferEntry->Chg) == 0   &&
1519                     (StoreEntry->AM == AM65_ABS         ||
1520                      StoreEntry->AM == AM65_ZP)                                 &&
1521                     (StoreEntry->AM != AM65_ZP ||
1522                      (StoreEntry->Chg & UsedRegs) == 0)                         &&
1523                     !MemAccess (S, Xfer+1, Store-1, StoreEntry)) {
1524
1525                     /* Generate the replacement store insn */
1526                     CodeEntry* X = 0;
1527                     switch (XferEntry->OPC) {
1528
1529                         case OP65_TXA:
1530                             X = NewCodeEntry (OP65_STX,
1531                                               StoreEntry->AM,
1532                                               StoreEntry->Arg,
1533                                               0,
1534                                               StoreEntry->LI);
1535                             break;
1536
1537                         case OP65_TAX:
1538                             X = NewCodeEntry (OP65_STA,
1539                                               StoreEntry->AM,
1540                                               StoreEntry->Arg,
1541                                               0,
1542                                               StoreEntry->LI);
1543                             break;
1544
1545                         case OP65_TYA:
1546                             X = NewCodeEntry (OP65_STY,
1547                                               StoreEntry->AM,
1548                                               StoreEntry->Arg,
1549                                               0,
1550                                               StoreEntry->LI);
1551                             break;
1552
1553                         case OP65_TAY:
1554                             X = NewCodeEntry (OP65_STA,
1555                                               StoreEntry->AM,
1556                                               StoreEntry->Arg,
1557                                               0,
1558                                               StoreEntry->LI);
1559                             break;
1560
1561                         default:
1562                             break;
1563                     }
1564
1565                     /* If we have a replacement store, change the code */
1566                     if (X) {
1567                         /* Insert after the xfer insn */
1568                         CS_InsertEntry (S, X, Xfer+1);
1569
1570                         /* Remove the xfer instead */
1571                         CS_DelEntry (S, Xfer);
1572
1573                         /* Remove the final store */
1574                         CS_DelEntry (S, Store);
1575
1576                         /* Correct I so we continue with the next insn */
1577                         I -= 2;
1578
1579                         /* Remember we had changes */
1580                         ++Changes;
1581                     } else {
1582                         /* Restart after last xfer insn */
1583                         I = Xfer;
1584                     }
1585                 } else {
1586                     /* Restart after last xfer insn */
1587                     I = Xfer;
1588                 }
1589                 State = Initialize;
1590                 break;
1591
1592         }
1593
1594         /* Next entry */
1595         ++I;
1596     }
1597
1598     /* Return the number of changes made */
1599     return Changes;
1600 }
1601
1602
1603
1604 unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
1605 /* Replace a load of a register followed by a transfer insn of the same register
1606  * by a load of the second register if possible.
1607  */
1608 {
1609     unsigned Changes      = 0;
1610     unsigned Load         = 0;  /* Index of load insn */
1611     unsigned Xfer         = 0;  /* Index of transfer insn */
1612     CodeEntry* LoadEntry  = 0;  /* Pointer to load insn */
1613     CodeEntry* XferEntry  = 0;  /* Pointer to xfer insn */
1614
1615     enum {
1616         Search,
1617         FoundLoad,
1618         FoundXfer
1619     } State = Search;
1620
1621     /* Walk over the entries. Look for a load instruction that is followed by
1622      * a load later.
1623      */
1624     unsigned I = 0;
1625     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1626
1627         /* Get next entry */
1628         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1629
1630         switch (State) {
1631
1632             case Search:
1633                 if (E->Info & OF_LOAD) {
1634                     /* Found start of sequence */
1635                     Load = I;
1636                     LoadEntry = E;
1637                     State = FoundLoad;
1638                 }
1639                 break;
1640
1641             case FoundLoad:
1642                 /* If we find a conditional jump, abort the sequence, since
1643                  * handling them makes things really complicated.
1644                  */
1645                 if (E->Info & OF_CBRA) {
1646
1647                     /* Switch back to searching */
1648                     I = Load;
1649                     State = Search;
1650
1651                 /* Does this insn use the target register of the load? */
1652                 } else if ((E->Use & LoadEntry->Chg) != 0) {
1653
1654                     /* It it's a xfer instruction, and the block is a basic
1655                      * block, proceed. Otherwise restart
1656                      */
1657                     if ((E->Info & OF_XFR) != 0       &&
1658                         CS_IsBasicBlock (S, Load, I)) {
1659                         Xfer = I;
1660                         XferEntry = E;
1661                         State = FoundXfer;
1662                     } else {
1663                         I = Load;
1664                         State = Search;
1665                     }
1666
1667                 /* Does this insn change the target register of the load? */
1668                 } else if (E->Chg & LoadEntry->Chg) {
1669
1670                     /* We *may* add code here to remove the load, but I'm
1671                      * currently not sure about the consequences, so I won't
1672                      * do that and bail out instead.
1673                      */
1674                     I = Load;
1675                     State = Search;
1676                 }
1677                 break;
1678
1679             case FoundXfer:
1680                 /* We are at the instruction behind the xfer. If the register
1681                  * isn't used later, and we have an address mode match, we can
1682                  * replace the transfer by a load and remove the initial load.
1683                  */
1684                 if ((GetRegInfo (S, I, LoadEntry->Chg) & LoadEntry->Chg) == 0   &&
1685                     (LoadEntry->AM == AM65_ABS          ||
1686                      LoadEntry->AM == AM65_ZP           ||
1687                      LoadEntry->AM == AM65_IMM)                                 &&
1688                     !MemAccess (S, Load+1, Xfer-1, LoadEntry)) {
1689
1690                     /* Generate the replacement load insn */
1691                     CodeEntry* X = 0;
1692                     switch (XferEntry->OPC) {
1693
1694                         case OP65_TXA:
1695                         case OP65_TYA:
1696                             X = NewCodeEntry (OP65_LDA,
1697                                               LoadEntry->AM,
1698                                               LoadEntry->Arg,
1699                                               0,
1700                                               LoadEntry->LI);
1701                             break;
1702
1703                         case OP65_TAX:
1704                             X = NewCodeEntry (OP65_LDX,
1705                                               LoadEntry->AM,
1706                                               LoadEntry->Arg,
1707                                               0,
1708                                               LoadEntry->LI);
1709                             break;
1710
1711                         case OP65_TAY:
1712                             X = NewCodeEntry (OP65_LDY,
1713                                               LoadEntry->AM,
1714                                               LoadEntry->Arg,
1715                                               0,
1716                                               LoadEntry->LI);
1717                             break;
1718
1719                         default:
1720                             break;
1721                     }
1722
1723                     /* If we have a replacement load, change the code */
1724                     if (X) {
1725                         /* Insert after the xfer insn */
1726                         CS_InsertEntry (S, X, Xfer+1);
1727
1728                         /* Remove the xfer instead */
1729                         CS_DelEntry (S, Xfer);
1730
1731                         /* Remove the initial load */
1732                         CS_DelEntry (S, Load);
1733
1734                         /* Correct I so we continue with the next insn */
1735                         I -= 2;
1736
1737                         /* Remember we had changes */
1738                         ++Changes;
1739                     } else {
1740                         /* Restart after last xfer insn */
1741                         I = Xfer;
1742                     }
1743                 } else {
1744                     /* Restart after last xfer insn */
1745                     I = Xfer;
1746                 }
1747                 State = Search;
1748                 break;
1749
1750         }
1751
1752         /* Next entry */
1753         ++I;
1754     }
1755
1756     /* Return the number of changes made */
1757     return Changes;
1758 }
1759
1760
1761
1762 unsigned OptPushPop (CodeSeg* S)
1763 /* Remove a PHA/PLA sequence were A is not used later */
1764 {
1765     unsigned Changes = 0;
1766     unsigned Push    = 0;       /* Index of push insn */
1767     unsigned Pop     = 0;       /* Index of pop insn */
1768     unsigned ChgA    = 0;       /* Flag for A changed */
1769     enum {
1770         Searching,
1771         FoundPush,
1772         FoundPop
1773     } State = Searching;
1774
1775     /* Walk over the entries. Look for a push instruction that is followed by
1776      * a pop later, where the pop is not followed by an conditional branch,
1777      * and where the value of the A register is not used later on.
1778      * Look out for the following problems:
1779      *
1780      *  - There may be another PHA/PLA inside the sequence: Restart it.
1781      *  - If the PLA has a label, all jumps to this label must be inside
1782      *    the sequence, otherwise we cannot remove the PHA/PLA.
1783      */
1784     unsigned I = 0;
1785     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1786
1787         CodeEntry* X;
1788
1789         /* Get next entry */
1790         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1791
1792         switch (State) {
1793
1794             case Searching:
1795                 if (E->OPC == OP65_PHA) {
1796                     /* Found start of sequence */
1797                     Push  = I;
1798                     ChgA  = 0;
1799                     State = FoundPush;
1800                 }
1801                 break;
1802
1803             case FoundPush:
1804                 if (E->OPC == OP65_PHA) {
1805                     /* Inner push/pop, restart */
1806                     Push = I;
1807                     ChgA = 0;
1808                 } else if (E->OPC == OP65_PLA) {
1809                     /* Found a matching pop */
1810                     Pop = I;
1811                     /* Check that the block between Push and Pop is a basic
1812                      * block (one entry, one exit). Otherwise ignore it.
1813                      */
1814                     if (CS_IsBasicBlock (S, Push, Pop)) {
1815                         State = FoundPop;
1816                     } else {
1817                         /* Go into searching mode again */
1818                         State = Searching;
1819                     }
1820                 } else if (E->Chg & REG_A) {
1821                     ChgA = 1;
1822                 }
1823                 break;
1824
1825             case FoundPop:
1826                 /* We're at the instruction after the PLA.
1827                  * Check for the following conditions:
1828                  *   - If this instruction is a store of A, and A is not used
1829                  *     later, we may replace the PHA by the store and remove
1830                  *     pla if several other conditions are met.
1831                  *   - If this instruction is not a conditional branch, and A
1832                  *     is either unused later, or not changed by the code
1833                  *     between push and pop, we may remove PHA and PLA.
1834                  */
1835                 if (E->OPC == OP65_STA                  &&
1836                     !RegAUsed (S, I+1)                  &&
1837                     !MemAccess (S, Push+1, Pop-1, E)) {
1838
1839                     /* Insert a STA after the PHA */
1840                     X = NewCodeEntry (E->OPC, E->AM, E->Arg, E->JumpTo, E->LI);
1841                     CS_InsertEntry (S, X, Push+1);
1842
1843                     /* Remove the PHA instead */
1844                     CS_DelEntry (S, Push);
1845
1846                     /* Remove the PLA/STA sequence */
1847                     CS_DelEntries (S, Pop, 2);
1848
1849                     /* Correct I so we continue with the next insn */
1850                     I -= 2;
1851
1852                     /* Remember we had changes */
1853                     ++Changes;
1854
1855                 } else if ((E->Info & OF_CBRA) == 0     &&
1856                            (!RegAUsed (S, I) || !ChgA)) {
1857
1858                     /* We can remove the PHA and PLA instructions */
1859                     CS_DelEntry (S, Pop);
1860                     CS_DelEntry (S, Push);
1861
1862                     /* Correct I so we continue with the next insn */
1863                     I -= 2;
1864
1865                     /* Remember we had changes */
1866                     ++Changes;
1867
1868                 }
1869                 /* Go into search mode again */
1870                 State = Searching;
1871                 break;
1872
1873         }
1874
1875         /* Next entry */
1876         ++I;
1877     }
1878
1879     /* Return the number of changes made */
1880     return Changes;
1881 }
1882
1883
1884
1885 unsigned OptPrecalc (CodeSeg* S)
1886 /* Replace immediate operations with the accu where the current contents are
1887  * known by a load of the final value.
1888  */
1889 {
1890     unsigned Changes = 0;
1891     unsigned I;
1892
1893     /* Generate register info for this step */
1894     CS_GenRegInfo (S);
1895
1896     /* Walk over the entries */
1897     I = 0;
1898     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
1899
1900         /* Get next entry */
1901         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
1902
1903         /* Get pointers to the input and output registers of the insn */
1904         const RegContents* Out = &E->RI->Out;
1905         const RegContents* In  = &E->RI->In;
1906
1907         /* Argument for LDn and flag */
1908         const char* Arg = 0;
1909         opc_t OPC = OP65_LDA;
1910
1911         /* Handle the different instructions */
1912         switch (E->OPC) {
1913
1914             case OP65_LDA:
1915                 if (E->AM != AM65_IMM && RegValIsKnown (Out->RegA)) {
1916                     /* Result of load is known */
1917                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
1918                 }
1919                 break;
1920
1921             case OP65_LDX:
1922                 if (E->AM != AM65_IMM && RegValIsKnown (Out->RegX)) {
1923                     /* Result of load is known but register is X */
1924                     Arg = MakeHexArg (Out->RegX);
1925                     OPC = OP65_LDX;
1926                 }
1927                 break;
1928
1929             case OP65_LDY:
1930                 if (E->AM != AM65_IMM && RegValIsKnown (Out->RegY)) {
1931                     /* Result of load is known but register is Y */
1932                     Arg = MakeHexArg (Out->RegY);
1933                     OPC = OP65_LDY;
1934                 }
1935                 break;
1936
1937             case OP65_EOR:
1938                 if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
1939                     /* Accu op zp with known contents */
1940                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
1941                 }
1942                 break;
1943
1944             case OP65_ADC:
1945             case OP65_SBC:
1946                 /* If this is an operation with an immediate operand of zero,
1947                  * and the register is zero, the operation won't give us any
1948                  * results we don't already have (including the flags), so
1949                  * remove it. Something like this is generated as a result of
1950                  * a compare where parts of the values are known to be zero.
1951                  */
1952                 if (In->RegA == 0 && CE_IsKnownImm (E, 0x00)) {
1953                     /* 0-0 or 0+0 -> remove */
1954                     CS_DelEntry (S, I);
1955                     ++Changes;
1956                 }
1957                 break;
1958
1959             case OP65_AND:
1960                 if (CE_IsKnownImm (E, 0xFF)) {
1961                     /* AND with 0xFF, remove */
1962                     CS_DelEntry (S, I);
1963                     ++Changes;
1964                 } else if (CE_IsKnownImm (E, 0x00)) {
1965                     /* AND with 0x00, replace by lda #$00 */
1966                     Arg = MakeHexArg (0x00);
1967                 } else if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
1968                     /* Accu AND zp with known contents */
1969                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
1970                 } else if (In->RegA == 0xFF) {
1971                     /* AND but A contains 0xFF - replace by lda */
1972                     CE_ReplaceOPC (E, OP65_LDA);
1973                     ++Changes;
1974                 }
1975                 break;
1976
1977             case OP65_ORA:
1978                 if (CE_IsKnownImm (E, 0x00)) {
1979                     /* ORA with zero, remove */
1980                     CS_DelEntry (S, I);
1981                     ++Changes;
1982                 } else if (CE_IsKnownImm (E, 0xFF)) {
1983                     /* ORA with 0xFF, replace by lda #$ff */
1984                     Arg = MakeHexArg (0xFF);
1985                 } else if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
1986                     /* Accu AND zp with known contents */
1987                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
1988                 } else if (In->RegA == 0) {
1989                     /* ORA but A contains 0x00 - replace by lda */
1990                     CE_ReplaceOPC (E, OP65_LDA);
1991                     ++Changes;
1992                 }
1993                 break;
1994
1995             default:
1996                 break;
1997
1998         }
1999
2000         /* Check if we have to replace the insn by LDA */
2001         if (Arg) {
2002             CodeEntry* X = NewCodeEntry (OPC, AM65_IMM, Arg, 0, E->LI);
2003             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
2004             CS_DelEntry (S, I);
2005             ++Changes;
2006         }
2007
2008         /* Next entry */
2009         ++I;
2010     }
2011
2012     /* Free register info */
2013     CS_FreeRegInfo (S);
2014
2015     /* Return the number of changes made */
2016     return Changes;
2017 }
2018
2019
2020
2021 /*****************************************************************************/
2022 /*                           Optimize branch types                           */
2023 /*****************************************************************************/
2024
2025
2026
2027 unsigned OptBranchDist (CodeSeg* S)
2028 /* Change branches for the distance needed. */
2029 {
2030     unsigned Changes = 0;
2031
2032     /* Walk over the entries */
2033     unsigned I = 0;
2034     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
2035
2036         /* Get next entry */
2037         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
2038
2039         /* Check if it's a conditional branch to a local label. */
2040         if (E->Info & OF_CBRA) {
2041
2042             /* Is this a branch to a local symbol? */
2043             if (E->JumpTo != 0) {
2044
2045                 /* Check if the branch distance is short */
2046                 int IsShort = IsShortDist (GetBranchDist (S, I, E->JumpTo->Owner));
2047
2048                 /* Make the branch short/long according to distance */
2049                 if ((E->Info & OF_LBRA) == 0 && !IsShort) {
2050                     /* Short branch but long distance */
2051                     CE_ReplaceOPC (E, MakeLongBranch (E->OPC));
2052                     ++Changes;
2053                 } else if ((E->Info & OF_LBRA) != 0 && IsShort) {
2054                     /* Long branch but short distance */
2055                     CE_ReplaceOPC (E, MakeShortBranch (E->OPC));
2056                     ++Changes;
2057                 }
2058
2059             } else if ((E->Info & OF_LBRA) == 0) {
2060
2061                 /* Short branch to external symbol - make it long */
2062                 CE_ReplaceOPC (E, MakeLongBranch (E->OPC));
2063                 ++Changes;
2064
2065             }
2066
2067         } else if ((CPUIsets[CPU] & CPU_ISET_65SC02) != 0 &&
2068                    (E->Info & OF_UBRA) != 0               &&
2069                    E->JumpTo != 0                         &&
2070                    IsShortDist (GetBranchDist (S, I, E->JumpTo->Owner))) {
2071
2072             /* The jump is short and may be replaced by a BRA on the 65C02 CPU */
2073             CE_ReplaceOPC (E, OP65_BRA);
2074             ++Changes;
2075         }
2076
2077         /* Next entry */
2078         ++I;
2079
2080     }
2081
2082     /* Return the number of changes made */
2083     return Changes;
2084 }
2085
2086
2087
2088 /*****************************************************************************/
2089 /*                          Optimize indirect loads                          */
2090 /*****************************************************************************/
2091
2092
2093
2094 unsigned OptIndLoads1 (CodeSeg* S)
2095 /* Change
2096  *
2097  *     lda      (zp),y
2098  *
2099  * into
2100  *
2101  *     lda      (zp,x)
2102  *
2103  * provided that x and y are both zero.
2104  */
2105 {
2106     unsigned Changes = 0;
2107     unsigned I;
2108
2109     /* Generate register info for this step */
2110     CS_GenRegInfo (S);
2111
2112     /* Walk over the entries */
2113     I = 0;
2114     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
2115
2116         /* Get next entry */
2117         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
2118
2119         /* Check if it's what we're looking for */
2120         if (E->OPC == OP65_LDA          &&
2121             E->AM == AM65_ZP_INDY       &&
2122             E->RI->In.RegY == 0         &&
2123             E->RI->In.RegX == 0) {
2124
2125             /* Replace by the same insn with other addressing mode */
2126             CodeEntry* X = NewCodeEntry (E->OPC, AM65_ZPX_IND, E->Arg, 0, E->LI);
2127             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
2128
2129             /* Remove the old insn */
2130             CS_DelEntry (S, I);
2131             ++Changes;
2132         }
2133
2134         /* Next entry */
2135         ++I;
2136
2137     }
2138
2139     /* Free register info */
2140     CS_FreeRegInfo (S);
2141
2142     /* Return the number of changes made */
2143     return Changes;
2144 }
2145
2146
2147
2148 unsigned OptIndLoads2 (CodeSeg* S)
2149 /* Change
2150  *
2151  *     lda      (zp,x)
2152  *
2153  * into
2154  *
2155  *     lda      (zp),y
2156  *
2157  * provided that x and y are both zero.
2158  */
2159 {
2160     unsigned Changes = 0;
2161     unsigned I;
2162
2163     /* Generate register info for this step */
2164     CS_GenRegInfo (S);
2165
2166     /* Walk over the entries */
2167     I = 0;
2168     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
2169
2170         /* Get next entry */
2171         CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
2172
2173         /* Check if it's what we're looking for */
2174         if (E->OPC == OP65_LDA          &&
2175             E->AM == AM65_ZPX_IND       &&
2176             E->RI->In.RegY == 0         &&
2177             E->RI->In.RegX == 0) {
2178
2179             /* Replace by the same insn with other addressing mode */
2180             CodeEntry* X = NewCodeEntry (E->OPC, AM65_ZP_INDY, E->Arg, 0, E->LI);
2181             CS_InsertEntry (S, X, I+1);
2182
2183             /* Remove the old insn */
2184             CS_DelEntry (S, I);
2185             ++Changes;
2186         }
2187
2188         /* Next entry */
2189         ++I;
2190
2191     }
2192
2193     /* Free register info */
2194     CS_FreeRegInfo (S);
2195
2196     /* Return the number of changes made */
2197     return Changes;
2198 }
2199
2200
2201