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[cc65] / src / cc65 / coptind.c
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 /* cc65 */
 #include "codeent.h"
+#include "coptind.h"
 #include "codeinfo.h"
 #include "codeopt.h"
 #include "error.h"
-#include "coptind.h"
 
 
 
@@ -544,7 +544,7 @@ unsigned OptRTS (CodeSeg* S)
 
 
 
-unsigned OptJumpTarget (CodeSeg* S)
+unsigned OptJumpTarget1 (CodeSeg* S)
 /* If the instruction preceeding an unconditional branch is the same as the
  * instruction preceeding the jump target, the jump target may be moved
  * one entry back. This is a size optimization, since the instruction before
@@ -623,13 +623,90 @@ NextEntry:
 
 
 
+unsigned OptJumpTarget2 (CodeSeg* S)
+/* If a bcs jumps to a sec insn or a bcc jumps to clc, skip this insn, since
+ * it's job is already done.
+ */
+{
+    unsigned Changes = 0;
+
+    /* Walk over the entries */
+    unsigned I = 0;
+    while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
+
+        /* OP that may be skipped */
+        opc_t OPC;
+
+        /* Jump target insn, old and new */
+        CodeEntry* T;
+        CodeEntry* N;
+
+        /* New jump label */
+        CodeLabel* L;
+
+       /* Get next entry */
+               CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
+
+        /* Check if this is a bcc insn */
+        if (E->OPC == OP65_BCC || E->OPC == OP65_JCC) {
+            OPC = OP65_CLC;
+        } else if (E->OPC == OP65_BCS || E->OPC == OP65_JCS) {
+            OPC = OP65_SEC;
+        } else {
+            /* Not what we're looking for */
+            goto NextEntry;
+        }
+
+        /* Must have a jump target */
+        if (E->JumpTo == 0) {
+            goto NextEntry;
+        }
+
+        /* Get the owner insn of the jump target and check if it's the one, we
+         * will skip if present.
+         */
+        T = E->JumpTo->Owner;
+        if (T->OPC != OPC) {
+            goto NextEntry;
+        }
+
+        /* Get the entry following the branch target */
+        N = CS_GetNextEntry (S, CS_GetEntryIndex (S, T));
+        if (N == 0) {
+            /* There is no such entry */
+            goto NextEntry;
+        }
+
+        /* Get the label for the instruction following the jump target.
+         * This routine will create a new label if the instruction does
+         * not already have one.
+         */
+        L = CS_GenLabel (S, N);
+
+        /* Change the jump target to point to this new label */
+        CS_MoveLabelRef (S, E, L);
+
+        /* Remember that we had changes */
+        ++Changes;
+
+NextEntry:
+        /* Next entry */
+        ++I;
+    }
+
+    /* Return the number of changes made */
+    return Changes;
+}
+
+
+
 /*****************************************************************************/
 /*                      Optimize conditional branches                       */
 /*****************************************************************************/
 
 
 
-unsigned OptCondBranches (CodeSeg* S)
+unsigned OptCondBranches1 (CodeSeg* S)
 /* Performs several optimization steps:
  *
  *  - If an immidiate load of a register is followed by a conditional jump that
@@ -675,7 +752,7 @@ unsigned OptCondBranches (CodeSeg* S)
                CS_DelEntry (S, I+1);
 
                /* Remember, we had changes */
-               ++Changes;
+               ++Changes;
 
            } else if ((BC == BC_EQ && E->Num == 0)             ||
                       (BC == BC_NE && E->Num != 0)             ||
@@ -692,7 +769,7 @@ unsigned OptCondBranches (CodeSeg* S)
        }
 
        if ((E->Info & OF_CBRA) != 0              &&  /* It's a conditional branch */
-           (L = E->JumpTo) != 0                  &&  /* ..referencing a local label */
+           (L = E->JumpTo) != 0                  &&  /* ..referencing a local label */
                    (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0     &&  /* There is a following entry */
            (N->Info & OF_UBRA) != 0              &&  /* ..which is an uncond branch, */
            !CE_HasLabel (N)                      &&  /* ..has no label attached */
@@ -722,6 +799,62 @@ unsigned OptCondBranches (CodeSeg* S)
 
 
 
+unsigned OptCondBranches2 (CodeSeg* S)
+/* If on entry to a "rol a" instruction the accu is zero, and a beq/bne follows,
+ * we can remove the rol and branch on the state of the carry flag.
+ */
+{
+    unsigned Changes = 0;
+    unsigned I;
+
+    /* Generate register info for this step */
+    CS_GenRegInfo (S);
+
+    /* Walk over the entries */
+    I = 0;
+    while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
+
+               CodeEntry* N;
+
+               /* Get next entry */
+               CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
+
+       /* Check if it's a rol insn with A in accu and a branch follows */
+               if (E->OPC == OP65_ROL                  &&
+            E->AM == AM65_ACC                   &&
+            E->RI->In.RegA == 0                 &&
+            !CE_HasLabel (E)                    &&
+            (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
+            (N->Info & OF_ZBRA) != 0            &&
+            !RegAUsed (S, I+1)) {
+
+           /* Replace the branch condition */
+           switch (GetBranchCond (N->OPC)) {
+                case BC_EQ:     CE_ReplaceOPC (N, OP65_JCC); break;
+                case BC_NE:     CE_ReplaceOPC (N, OP65_JCS); break;
+                default:        Internal ("Unknown branch condition in OptCondBranches2");
+            }
+
+            /* Delete the rol insn */
+            CS_DelEntry (S, I);
+
+            /* Remember, we had changes */
+            ++Changes;
+       }
+
+               /* Next entry */
+               ++I;
+    }
+
+    /* Free register info */
+    CS_FreeRegInfo (S);
+
+    /* Return the number of changes made */
+    return Changes;
+}
+
+
+
 /*****************************************************************************/
 /*                     Remove unused loads and stores                       */
 /*****************************************************************************/
@@ -750,17 +883,17 @@ unsigned OptUnusedLoads (CodeSeg* S)
            /* Check which sort of load or transfer it is */
            unsigned R;
            switch (E->OPC) {
-               case OP65_DEA:
-               case OP65_INA:
-               case OP65_LDA:
+               case OP65_DEA:
+               case OP65_INA:
+               case OP65_LDA:
                case OP65_TXA:
                case OP65_TYA:  R = REG_A;      break;
-               case OP65_DEX:
-               case OP65_INX:
-               case OP65_LDX:
+               case OP65_DEX:
+               case OP65_INX:
+               case OP65_LDX:
                case OP65_TAX:  R = REG_X;      break;
-               case OP65_DEY:
-               case OP65_INY:
+               case OP65_DEY:
+               case OP65_INY:
                        case OP65_LDY:
                case OP65_TAY:  R = REG_Y;      break;
                default:        goto NextEntry;         /* OOPS */
@@ -770,11 +903,11 @@ unsigned OptUnusedLoads (CodeSeg* S)
            if ((GetRegInfo (S, I+1, R) & R) == 0) {
 
                /* Register value is not used, remove the load */
-               CS_DelEntry (S, I);
+               CS_DelEntry (S, I);
 
-               /* Remember, we had changes. Account the deleted entry in I. */
-               ++Changes;
-               --I;
+               /* Remember, we had changes. Account the deleted entry in I. */
+               ++Changes;
+               --I;
 
            }
        }
@@ -822,6 +955,8 @@ unsigned OptUnusedStores (CodeSeg* S)
                /* Remember, we had changes */
                ++Changes;
 
+                /* Continue with next insn */
+                continue;
            }
        }
 
@@ -896,7 +1031,7 @@ unsigned OptDupLoads (CodeSeg* S)
                 * remove the store.
                 */
                if (RegValIsKnown (In->RegA)          && /* Value of A is known */
-                   E->AM == AM65_ZP                  && /* Store into zp */
+                           E->AM == AM65_ZP                  && /* Store into zp */
                    In->RegA == ZPRegVal (E->Chg, In)) { /* Value identical */
 
                    Delete = 1;
@@ -949,7 +1084,7 @@ unsigned OptDupLoads (CodeSeg* S)
                 */
                        } else if (RegValIsKnown (In->RegY)) {
                    if (In->RegY == In->RegA) {
-                       CE_ReplaceOPC (E, OP65_STA);
+                               CE_ReplaceOPC (E, OP65_STA);
                    } else if (In->RegY == In->RegX   &&
                               E->AM != AM65_ABSX     &&
                               E->AM != AM65_ZPX) {
@@ -1002,7 +1137,7 @@ unsigned OptDupLoads (CodeSeg* S)
 
            case OP65_TYA:
                 if (RegValIsKnown (In->RegY)            &&
-                   In->RegY == In->RegA                &&
+                           In->RegY == In->RegA                &&
                    (N = CS_GetNextEntry (S, I)) != 0   &&
                            !CE_UseLoadFlags (N)) {
                    /* Value is identical and not followed by a branch */
@@ -1051,10 +1186,10 @@ unsigned OptStoreLoad (CodeSeg* S)
     unsigned I = 0;
     while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
 
-       CodeEntry* N;
-       CodeEntry* X;
+               CodeEntry* N;
+               CodeEntry* X;
 
-       /* Get next entry */
+               /* Get next entry */
                CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 
        /* Check if it is a store instruction followed by a load from the
@@ -1240,16 +1375,18 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
  */
 {
     unsigned Changes      = 0;
-    unsigned Xfer         = 0;  /* Index of transfer insn */
-    unsigned Store        = 0;  /* Index of store insn */
-    CodeEntry* XferEntry  = 0;  /* Pointer to xfer insn */
-    CodeEntry* StoreEntry = 0;  /* Pointer to store insn */
+    unsigned UsedRegs     = REG_NONE;   /* Track used registers */
+    unsigned Xfer         = 0;          /* Index of transfer insn */
+    unsigned Store        = 0;          /* Index of store insn */
+    CodeEntry* XferEntry  = 0;          /* Pointer to xfer insn */
+    CodeEntry* StoreEntry = 0;          /* Pointer to store insn */
 
     enum {
-        Searching,
+        Initialize,
+        Search,
         FoundXfer,
         FoundStore
-    } State = Searching;
+    } State = Initialize;
 
     /* Walk over the entries. Look for a xfer instruction that is followed by
      * a store later, where the value of the register is not used later.
@@ -1262,7 +1399,12 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
 
         switch (State) {
 
-            case Searching:
+            case Initialize:
+                /* Clear the list of used registers */
+                UsedRegs = REG_NONE;
+                /* FALLTHROUGH */
+
+            case Search:
                 if (E->Info & OF_XFR) {
                     /* Found start of sequence */
                     Xfer = I;
@@ -1279,7 +1421,7 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
 
                     /* Switch back to searching */
                     I = Xfer;
-                    State = Searching;
+                    State = Initialize;
 
                 /* Does this insn use the target register of the transfer? */
                 } else if ((E->Use & XferEntry->Chg) != 0) {
@@ -1294,7 +1436,7 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
                         State = FoundStore;
                     } else {
                         I = Xfer;
-                        State = Searching;
+                        State = Initialize;
                     }
 
                 /* Does this insn change the target register of the transfer? */
@@ -1305,7 +1447,18 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
                      * do that and bail out instead.
                      */
                     I = Xfer;
-                    State = Searching;
+                    State = Initialize;
+
+                /* Does this insn have a label? */
+                } else if (CE_HasLabel (E)) {
+
+                    /* Too complex to handle - bail out */
+                    I = Xfer;
+                    State = Initialize;
+
+                } else {
+                    /* Track used registers */
+                    UsedRegs |= E->Use;
                 }
                 break;
 
@@ -1315,8 +1468,11 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
                  * replace the transfer by a store and remove the store here.
                  */
                 if ((GetRegInfo (S, I, XferEntry->Chg) & XferEntry->Chg) == 0   &&
-                    (StoreEntry->AM == AM65_ABS || StoreEntry->AM == AM65_ZP)   &&
-                    !MemAccess (S, Xfer+1, Store-1, E->Arg)) {
+                    (StoreEntry->AM == AM65_ABS         ||
+                     StoreEntry->AM == AM65_ZP)                                 &&
+                    (StoreEntry->AM != AM65_ZP ||
+                     (StoreEntry->Chg & UsedRegs) == 0)                         &&
+                    !MemAccess (S, Xfer+1, Store-1, StoreEntry->Arg)) {
 
                     /* Generate the replacement store insn */
                     CodeEntry* X = 0;
@@ -1360,11 +1516,11 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
 
                     /* If we have a replacement store, change the code */
                     if (X) {
-                        /* Insert before the xfer insn */
-                        CS_InsertEntry (S, X, Xfer);
+                        /* Insert after the xfer insn */
+                        CS_InsertEntry (S, X, Xfer+1);
 
                         /* Remove the xfer instead */
-                        CS_DelEntry (S, Xfer+1);
+                        CS_DelEntry (S, Xfer);
 
                         /* Remove the final store */
                         CS_DelEntry (S, Store);
@@ -1382,7 +1538,7 @@ unsigned OptTransfers3 (CodeSeg* S)
                     /* Restart after last xfer insn */
                     I = Xfer;
                 }
-                State = Searching;
+                State = Initialize;
                 break;
 
         }
@@ -1409,10 +1565,10 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
     CodeEntry* XferEntry  = 0;  /* Pointer to xfer insn */
 
     enum {
-        Searching,
+        Search,
         FoundLoad,
         FoundXfer
-    } State = Searching;
+    } State = Search;
 
     /* Walk over the entries. Look for a load instruction that is followed by
      * a load later.
@@ -1425,7 +1581,7 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
 
         switch (State) {
 
-            case Searching:
+            case Search:
                 if (E->Info & OF_LOAD) {
                     /* Found start of sequence */
                     Load = I;
@@ -1442,7 +1598,7 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
 
                     /* Switch back to searching */
                     I = Load;
-                    State = Searching;
+                    State = Search;
 
                 /* Does this insn use the target register of the load? */
                 } else if ((E->Use & LoadEntry->Chg) != 0) {
@@ -1457,7 +1613,7 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
                         State = FoundXfer;
                     } else {
                         I = Load;
-                        State = Searching;
+                        State = Search;
                     }
 
                 /* Does this insn change the target register of the load? */
@@ -1468,7 +1624,7 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
                      * do that and bail out instead.
                      */
                     I = Load;
-                    State = Searching;
+                    State = Search;
                 }
                 break;
 
@@ -1478,10 +1634,10 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
                  * replace the transfer by a load and remove the initial load.
                  */
                 if ((GetRegInfo (S, I, LoadEntry->Chg) & LoadEntry->Chg) == 0   &&
-                    (LoadEntry->AM == AM65_ABS          || 
+                    (LoadEntry->AM == AM65_ABS          ||
                      LoadEntry->AM == AM65_ZP           ||
                      LoadEntry->AM == AM65_IMM)                                 &&
-                    !MemAccess (S, Load+1, Xfer-1, E->Arg)) {
+                    !MemAccess (S, Load+1, Xfer-1, LoadEntry->Arg)) {
 
                     /* Generate the replacement load insn */
                     CodeEntry* X = 0;
@@ -1518,11 +1674,11 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
 
                     /* If we have a replacement load, change the code */
                     if (X) {
-                        /* Insert before the xfer insn */
-                        CS_InsertEntry (S, X, Xfer);
+                        /* Insert after the xfer insn */
+                        CS_InsertEntry (S, X, Xfer+1);
 
                         /* Remove the xfer instead */
-                        CS_DelEntry (S, Xfer+1);
+                        CS_DelEntry (S, Xfer);
 
                         /* Remove the initial load */
                         CS_DelEntry (S, Load);
@@ -1540,7 +1696,7 @@ unsigned OptTransfers4 (CodeSeg* S)
                     /* Restart after last xfer insn */
                     I = Xfer;
                 }
-                State = Searching;
+                State = Search;
                 break;
 
         }
@@ -1626,12 +1782,12 @@ unsigned OptPushPop (CodeSeg* S)
                     !RegAUsed (S, I+1)                  &&
                     !MemAccess (S, Push+1, Pop-1, E->Arg)) {
 
-                    /* Insert a STA before the PHA */
+                    /* Insert a STA after the PHA */
                     X = NewCodeEntry (E->OPC, E->AM, E->Arg, E->JumpTo, E->LI);
-                    CS_InsertEntry (S, X, Push);
+                    CS_InsertEntry (S, X, Push+1);
 
                     /* Remove the PHA instead */
-                    CS_DelEntry (S, Push+1);
+                    CS_DelEntry (S, Push);
 
                     /* Remove the PLA/STA sequence */
                     CS_DelEntries (S, Pop, 2);
@@ -1690,8 +1846,9 @@ unsigned OptPrecalc (CodeSeg* S)
        /* Get next entry */
                CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
 
-               /* Get a pointer to the output registers of the insn */
+               /* Get pointers to the input and output registers of the insn */
                const RegContents* Out = &E->RI->Out;
+        const RegContents* In  = &E->RI->In;
 
         /* Argument for LDn and flag */
         const char* Arg = 0;
@@ -1723,25 +1880,48 @@ unsigned OptPrecalc (CodeSeg* S)
                 }
                 break;
 
-            case OP65_ADC:
             case OP65_ASL:
             case OP65_EOR:
             case OP65_LSR:
-            case OP65_SBC:
                 if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
                     /* Accu op zp with known contents */
                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
                 }
                 break;
 
+            case OP65_ADC:
+            case OP65_SBC:
+                /* If this is an operation with an immediate operand of zero,
+                 * and the register is zero, the operation won't give us any
+                 * results we don't already have (including the flags), so
+                 * remove it. Something like this is generated as a result of
+                 * a compare where parts of the values are known to be zero.
+                 */
+                if (In->RegA == 0 && CE_IsKnownImm (E, 0x00)) {
+                    /* 0-0 or 0+0 -> remove */
+                    CS_DelEntry (S, I);
+                    ++Changes;
+                } else if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
+                    /* Accu op zp with known contents */
+                    Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
+                }
+                break;
+
             case OP65_AND:
                 if (CE_IsKnownImm (E, 0xFF)) {
                     /* AND with 0xFF, remove */
                     CS_DelEntry (S, I);
                     ++Changes;
+                } else if (CE_IsKnownImm (E, 0x00)) {
+                    /* AND with 0x00, replace by lda #$00 */
+                    Arg = MakeHexArg (0x00);
                 } else if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
                     /* Accu AND zp with known contents */
                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
+                } else if (In->RegA == 0xFF) {
+                    /* AND but A contains 0xFF - replace by lda */
+                    CE_ReplaceOPC (E, OP65_LDA);
+                    ++Changes;
                 }
                 break;
 
@@ -1750,9 +1930,16 @@ unsigned OptPrecalc (CodeSeg* S)
                     /* ORA with zero, remove */
                     CS_DelEntry (S, I);
                     ++Changes;
+                } else if (CE_IsKnownImm (E, 0xFF)) {
+                    /* ORA with 0xFF, replace by lda #$ff */
+                    Arg = MakeHexArg (0xFF);
                 } else if (RegValIsKnown (Out->RegA)) {
                     /* Accu AND zp with known contents */
                     Arg = MakeHexArg (Out->RegA);
+                } else if (In->RegA == 0) {
+                    /* ORA but A contains 0x00 - replace by lda */
+                    CE_ReplaceOPC (E, OP65_LDA);
+                    ++Changes;
                 }
                 break;
 
@@ -1849,3 +2036,117 @@ unsigned OptBranchDist (CodeSeg* S)
 
 
 
+/*****************************************************************************/
+/*                          Optimize indirect loads                          */
+/*****************************************************************************/
+
+
+
+unsigned OptIndLoads1 (CodeSeg* S)
+/* Change
+ *
+ *     lda      (zp),y
+ *
+ * into
+ *
+ *     lda      (zp,x)
+ *
+ * provided that x and y are both zero.
+ */
+{
+    unsigned Changes = 0;
+    unsigned I;
+
+    /* Generate register info for this step */
+    CS_GenRegInfo (S);
+
+    /* Walk over the entries */
+    I = 0;
+    while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
+
+       /* Get next entry */
+               CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
+
+       /* Check if it's what we're looking for */
+               if (E->OPC == OP65_LDA          &&
+            E->AM == AM65_ZP_INDY       &&
+            E->RI->In.RegY == 0         &&
+            E->RI->In.RegX == 0) {
+
+           /* Replace by the same insn with other addressing mode */
+            CodeEntry* X = NewCodeEntry (E->OPC, AM65_ZPX_IND, E->Arg, 0, E->LI);
+            CS_InsertEntry (S, X, I+1);
+
+            /* Remove the old insn */
+            CS_DelEntry (S, I);
+            ++Changes;
+       }
+
+       /* Next entry */
+       ++I;
+
+    }
+
+    /* Free register info */
+    CS_FreeRegInfo (S);
+
+    /* Return the number of changes made */
+    return Changes;
+}
+
+
+
+unsigned OptIndLoads2 (CodeSeg* S)
+/* Change
+ *
+ *     lda      (zp,x)
+ *
+ * into
+ *
+ *     lda      (zp),y
+ *
+ * provided that x and y are both zero.
+ */
+{
+    unsigned Changes = 0;
+    unsigned I;
+
+    /* Generate register info for this step */
+    CS_GenRegInfo (S);
+
+    /* Walk over the entries */
+    I = 0;
+    while (I < CS_GetEntryCount (S)) {
+
+       /* Get next entry */
+               CodeEntry* E = CS_GetEntry (S, I);
+
+       /* Check if it's what we're looking for */
+               if (E->OPC == OP65_LDA          &&
+            E->AM == AM65_ZPX_IND       &&
+            E->RI->In.RegY == 0         &&
+            E->RI->In.RegX == 0) {
+
+           /* Replace by the same insn with other addressing mode */
+            CodeEntry* X = NewCodeEntry (E->OPC, AM65_ZP_INDY, E->Arg, 0, E->LI);
+            CS_InsertEntry (S, X, I+1);
+
+            /* Remove the old insn */
+            CS_DelEntry (S, I);
+            ++Changes;
+       }
+
+       /* Next entry */
+       ++I;
+
+    }
+
+    /* Free register info */
+    CS_FreeRegInfo (S);
+
+    /* Return the number of changes made */
+    return Changes;
+}
+
+
+