{-# LANGUAGE ScopedTypeVariables #-} {-# LANGUAGE FlexibleInstances #-} module Main where import AsmTest import Assembly import Generated import LinearScan.Hoopl.DSL -- import Programs.Blocked import Programs.Exhaustion import Test.Hspec -- | The objective of these tests is to present a program to the register -- allocator algorithm, and verify that for certain inputs we get the -- expected outputs. main :: IO () main = hspec $ do describe "Sanity tests" sanityTests describe "Spill tests" spillTests describe "Block tests" blockTests describe "Call tests" callTests describe "Loop tests" loopTests describe "Program tests" $ do it "Near exhaustion program" $ asmTest_ 32 exhaustion1 -- it "Blocked register program" $ asmTest_ 32 regBlocked describe "Generated tests" generatedTests sanityTests :: SpecWith () sanityTests = do it "Single instruction" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r0 v2) return_ it "Single, repeated instruction" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 add v0 v1 v2 add v0 v1 v2 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) return_ it "Multiple instructions" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 add v0 v1 v3 add v0 v1 v2 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) add (r0 v0) (r1 v1) (r3 v3) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) return_ it "More variables used than registers" $ asmTest 6 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v3 lc v4 lc v6 lc v7 lc v9 lc v10 lc v12 lc v13 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v3) lc (r3 v4) lc (r4 v6) lc (r5 v7) save (r5 v7) 0 lc (r5 v9) save (r5 v9) 8 lc (r5 v10) save (r5 v10) 16 lc (r5 v12) save (r5 v12) 24 lc (r5 v13) add (r0 v0) (r1 v1) (r0 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r1 v5) restore 0 (r3 v7) add (r4 v6) (r3 v7) (r2 v8) save (r0 v2) 32 restore 8 (r4 v9) restore 16 (r0 v10) add (r4 v9) (r0 v10) (r3 v11) restore 24 (r4 v12) add (r4 v12) (r5 v13) (r0 v14) return_ it "Single long-lived variable" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v4 lc v7 lc v10 add v0 v1 v2 add v0 v4 v5 add v0 v7 v8 add v0 v10 v11 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v4) lc (r3 v7) lc (r4 v10) add (r0 v0) (r1 v1) (r1 v2) add (r0 v0) (r2 v4) (r2 v5) add (r0 v0) (r3 v7) (r3 v8) add (r0 v0) (r4 v10) (r0 v11) return_ it "Two long-lived variables" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v4 add v0 v1 v2 add v0 v4 v5 add v0 v4 v8 add v0 v4 v11 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v4) add (r0 v0) (r1 v1) (r1 v2) add (r0 v0) (r2 v4) (r3 v5) add (r0 v0) (r2 v4) (r4 v8) add (r0 v0) (r2 v4) (r0 v11) return_ it "One variable with a long interval" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v3 lc v4 lc v6 lc v7 lc v9 lc v10 lc v12 lc v13 lc v15 lc v16 lc v18 lc v19 lc v21 lc v22 lc v24 lc v25 lc v27 lc v28 lc v30 lc v31 lc v34 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 add v30 v31 v32 add v0 v34 v35 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v3) lc (r3 v4) lc (r4 v6) lc (r5 v7) lc (r6 v9) lc (r7 v10) lc (r8 v12) lc (r9 v13) lc (r10 v15) lc (r11 v16) lc (r12 v18) lc (r13 v19) lc (r14 v21) lc (r15 v22) lc (r16 v24) lc (r17 v25) lc (r18 v27) lc (r19 v28) lc (r20 v30) lc (r21 v31) lc (r22 v34) add (r0 v0) (r1 v1) (r1 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r2 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r3 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r4 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r5 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r6 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r7 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r8 v23) add (r16 v24) (r17 v25) (r9 v26) add (r18 v27) (r19 v28) (r10 v29) add (r20 v30) (r21 v31) (r11 v32) add (r0 v0) (r22 v34) (r0 v35) return_ it "Many variables with long intervals" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v3 lc v4 lc v6 lc v7 lc v9 lc v10 lc v12 lc v13 lc v15 lc v16 lc v18 lc v19 lc v21 lc v22 lc v24 lc v25 lc v27 lc v28 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v3) lc (r3 v4) lc (r4 v6) lc (r5 v7) lc (r6 v9) lc (r7 v10) lc (r8 v12) lc (r9 v13) lc (r10 v15) lc (r11 v16) lc (r12 v18) lc (r13 v19) lc (r14 v21) lc (r15 v22) lc (r16 v24) lc (r17 v25) lc (r18 v27) lc (r19 v28) add (r0 v0) (r1 v1) (r20 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r21 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r22 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r23 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r24 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r25 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r26 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r27 v23) add (r16 v24) (r17 v25) (r28 v26) add (r18 v27) (r19 v28) (r29 v29) add (r0 v0) (r1 v1) (r20 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r21 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r22 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r23 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r24 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r25 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r26 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r27 v23) add (r16 v24) (r17 v25) (r28 v26) add (r18 v27) (r19 v28) (r29 v29) return_ spillTests :: SpecWith () spillTests = do it "No spilling necessary" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v3 lc v4 lc v6 lc v7 lc v9 lc v10 lc v12 lc v13 lc v15 lc v16 lc v18 lc v19 lc v21 lc v22 lc v24 lc v25 lc v27 lc v28 lc v30 lc v31 lc v33 lc v34 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 add v30 v31 v32 add v33 v34 v35 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 add v30 v31 v32 add v33 v34 v35 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v3) lc (r3 v4) lc (r4 v6) lc (r5 v7) lc (r6 v9) lc (r7 v10) lc (r8 v12) lc (r9 v13) lc (r10 v15) lc (r11 v16) lc (r12 v18) lc (r13 v19) lc (r14 v21) lc (r15 v22) lc (r16 v24) lc (r17 v25) lc (r18 v27) lc (r19 v28) lc (r20 v30) lc (r21 v31) lc (r22 v33) lc (r23 v34) add (r0 v0) (r1 v1) (r24 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r25 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r26 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r27 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r28 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r29 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r30 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r31 v23) save (r31 v23) 0 -- jww (2015-05-26): These saves are unnecessary add (r16 v24) (r17 v25) (r31 v26) save (r31 v26) 8 add (r18 v27) (r19 v28) (r31 v29) save (r31 v29) 16 add (r20 v30) (r21 v31) (r31 v32) save (r31 v32) 24 add (r22 v33) (r23 v34) (r31 v35) add (r0 v0) (r1 v1) (r24 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r25 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r26 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r27 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r28 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r29 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r30 v20) restore 0 (r0 v23) add (r14 v21) (r15 v22) (r0 v23) restore 8 (r1 v26) add (r16 v24) (r17 v25) (r1 v26) restore 16 (r2 v29) add (r18 v27) (r19 v28) (r2 v29) restore 24 (r3 v32) add (r20 v30) (r21 v31) (r3 v32) add (r22 v33) (r23 v34) (r31 v35) return_ it "Spilling one variable" $ asmTest 32 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 lc v3 lc v4 lc v6 lc v7 lc v9 lc v10 lc v12 lc v13 lc v15 lc v16 lc v18 lc v19 lc v21 lc v22 lc v24 lc v25 lc v27 lc v28 lc v30 lc v31 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v28 v29 add v30 v31 v32 add v0 v1 v2 add v3 v4 v5 add v6 v7 v8 add v9 v10 v11 add v12 v13 v14 add v15 v16 v17 add v18 v19 v20 add v21 v22 v23 add v24 v25 v26 add v27 v29 v28 add v30 v32 v31 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) lc (r2 v3) lc (r3 v4) lc (r4 v6) lc (r5 v7) lc (r6 v9) lc (r7 v10) lc (r8 v12) lc (r9 v13) lc (r10 v15) lc (r11 v16) lc (r12 v18) lc (r13 v19) lc (r14 v21) lc (r15 v22) lc (r16 v24) lc (r17 v25) lc (r18 v27) lc (r19 v28) lc (r20 v30) lc (r21 v31) add (r0 v0) (r1 v1) (r22 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r23 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r24 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r25 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r26 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r27 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r28 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r29 v23) add (r16 v24) (r17 v25) (r30 v26) add (r18 v27) (r19 v28) (r31 v29) -- When we reach the 32nd variable considered (which happens to be -- v30), we must spill a register because there are not 32 registers. -- So we pick the first register, counting from 0, whose next use -- position is the furthest from this position. save (r31 v29) 0 add (r20 v30) (r21 v31) (r31 v32) add (r0 v0) (r1 v1) (r22 v2) add (r2 v3) (r3 v4) (r23 v5) add (r4 v6) (r5 v7) (r24 v8) add (r6 v9) (r7 v10) (r25 v11) add (r8 v12) (r9 v13) (r26 v14) add (r10 v15) (r11 v16) (r27 v17) add (r12 v18) (r13 v19) (r28 v20) add (r14 v21) (r15 v22) (r29 v23) add (r16 v24) (r17 v25) (r30 v26) -- When it comes time to reload v29, we pick the first available -- register. restore 0 (r0 v29) add (r18 v27) (r0 v29) (r19 v28) add (r20 v30) (r31 v32) (r21 v31) return_ it "Higher register pressure" $ asmTest 3 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 add v2 v1 v3 add v3 v2 v4 add v4 v3 v5 add v2 v3 v6 add v4 v5 v7 add v6 v7 v8 add v8 v1 v0 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) add (r2 v2) (r1 v1) (r0 v3) save (r1 v1) 0 add (r0 v3) (r2 v2) (r1 v4) save (r2 v2) 8 add (r1 v4) (r0 v3) (r2 v5) save (r2 v5) 16 restore 8 (r2 v2) add (r2 v2) (r0 v3) (r0 v6) restore 16 (r2 v5) add (r1 v4) (r2 v5) (r1 v7) add (r0 v6) (r1 v7) (r0 v8) restore 0 (r1 v1) add (r0 v8) (r1 v1) (r0 v0) return_ it "Inserts necessary saves and restores" $ asmTest 4 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 add v2 v1 v3 add v3 v2 v4 add v4 v3 v5 add v2 v3 v6 add v4 v5 v7 add v6 v7 v8 add v8 v1 v0 return_) $ label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) add (r2 v2) (r1 v1) (r3 v3) save (r1 v1) 0 add (r3 v3) (r2 v2) (r1 v4) add (r1 v4) (r3 v3) (r0 v5) add (r2 v2) (r3 v3) (r2 v6) add (r1 v4) (r0 v5) (r0 v7) add (r2 v6) (r0 v7) (r0 v8) restore 0 (r1 v1) add (r0 v8) (r1 v1) (r0 v0) return_ blockTests :: SpecWith () blockTests = do it "Allocates across blocks" $ asmTest 32 (do label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 jump "L2" label "L2" $ do lc v3 add v2 v3 v4 add v2 v4 v5 jump "L3" label "L3" $ do add v2 v5 v6 add v2 v6 v7 add v2 v7 v8 return_) $ do label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r0 v2) jump "L2" label "L2" $ do lc (r1 v3) add (r0 v2) (r1 v3) (r1 v4) add (r0 v2) (r1 v4) (r1 v5) jump "L3" label "L3" $ do add (r0 v2) (r1 v5) (r1 v6) add (r0 v2) (r1 v6) (r1 v7) add (r0 v2) (r1 v7) (r0 v8) return_ it "Inserts resolving moves" $ asmTest 3 (do label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 branch v2 "B3" "B2" label "B2" $ do add v1 v2 v3 add v0 v3 v4 add v0 v4 v5 add v4 v5 v6 add v6 v3 v7 jump "B4" label "B3" $ do add v1 v2 v3 jump "B4" label "B4" $ do add v3 v3 v0 return_) $ do label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) branch (r2 v2) "B3" "B2" label "B2" $ do save (r0 v0) 0 add (r1 v1) (r2 v2) (r0 v3) restore 0 (r1 v0) add (r1 v0) (r0 v3) (r2 v4) save (r0 v3) 8 add (r1 v0) (r2 v4) (r0 v5) add (r2 v4) (r0 v5) (r0 v6) restore 8 (r2 v3) add (r0 v6) (r2 v3) (r0 v7) jump "B4" label "B3" $ do move (r2 v2) (r0 v2) add (r1 v1) (r0 v2) (r2 v3) jump "B4" label "B4" $ do add (r2 v3) (r2 v3) (r0 v0) return_ it "When resolving moves are not needed" $ asmTest 4 (do label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 branch v2 "B3" "B2" label "B2" $ do add v1 v2 v3 jump "B4" label "B3" $ do add v1 v2 v3 add v0 v0 v4 add v0 v0 v5 add v0 v4 v6 add v0 v5 v6 jump "B4" label "B4" $ do add v3 v3 v0 return_) $ do label "entry" $ do lc (r0 v0) lc (r1 v1) add (r0 v0) (r1 v1) (r2 v2) branch (r2 v2) "B2" "B3" label "B2" $ do add (r1 v1) (r2 v2) (r3 v3) add (r0 v0) (r0 v0) (r1 v4) add (r0 v0) (r0 v0) (r2 v5) add (r0 v0) (r1 v4) (r1 v6) add (r0 v0) (r2 v5) (r1 v6) jump "B4" label "B3" $ do add (r1 v1) (r2 v2) (r3 v3) jump "B4" label "B4" $ do add (r3 v3) (r3 v3) (r0 v0) return_ it "Another resolution case" $ asmTest 4 (do label "entry" $ do lc v3 lc v4 lc v15 lc v20 jump "L3" label "L3" $ do move v3 v9 move v9 v11 move v11 v10 move v10 v12 move v12 v13 lc v14 move v15 v5 jump "L6" label "L6" $ branch v4 "L3" "L2" label "L2" $ do lc v21 move v21 v18 move v5 v4 lc v19 move v20 v17 jump "L6") $ do label "entry" $ do lc (r0 v3) lc (r1 v4) lc (r2 v15) lc (r3 v20) save (r3 v20) 0 jump "L3" label "L3" $ do move (r0 v3) (r3 v9) move (r3 v9) (r3 v11) move (r3 v11) (r3 v10) move (r3 v10) (r3 v12) move (r3 v12) (r3 v13) save (r0 v3) 8 lc (r0 v14) save (r0 v14) 16 move (r2 v15) (r0 v5) jump "L6" label "L2" $ do lc (r3 v21) save (r2 v15) 24 move (r3 v21) (r2 v18) move (r0 v5) (r1 v4) save (r3 v21) 32 lc (r3 v19) save (r3 v19) 48 save (r2 v18) 40 restore 0 (r2 v20) move (r2 v20) (r3 v17) save (r2 v20) 0 restore 24 (r2 v15) jump "L6" label "L6" $ branch (r1 v4) "L5" "L2" label "L5" $ do save (r2 v15) 24 restore 0 (r2 v20) -- jww (2015-05-26): should be unnecessary save (r2 v20) 0 restore 24 (r2 v15) restore 8 (r0 v3) jump "L3" callTests :: SpecWith () callTests = do it "Spills all registers at call" $ asmTest 4 (label "entry" $ do lc v0 lc v1 add v0 v1 v2 add v2 v1 v3 add v3 v2 v4 add v4 v3 v5 call 1000 add v2 v3 v6 add v4 v5 v7 add v6 v7 v8 add v8 v1 v0 return_) $ label "entry" $ do lc (r3 v0) lc (r2 v1) add (r3 v0) (r2 v1) (r3 v2) add (r3 v2) (r2 v1) (r1 v3) add (r1 v3) (r3 v2) (r0 v4) save (r3 v2) 0 add (r0 v4) (r1 v3) (r3 v5) save (r2 v1) 32 save (r1 v3) 24 save (r0 v4) 16 save (r3 v5) 8 call 1000 restore 0 (r1 v2) restore 24 (r2 v3) add (r1 v2) (r2 v3) (r0 v6) restore 16 (r2 v4) restore 8 (r3 v5) add (r2 v4) (r3 v5) (r1 v7) add (r0 v6) (r1 v7) (r0 v8) restore 32 (r1 v1) add (r0 v8) (r1 v1) (r0 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