include/llvm/CodeGen/LiveVariables.h

   1 //===-- llvm/CodeGen/LiveVariables.h - Live Variable Analysis ---*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the LiveVariable analysis pass.  For each machine
  11 // instruction in the function, this pass calculates the set of registers that
  12 // are immediately dead after the instruction (i.e., the instruction calculates
  13 // the value, but it is never used) and the set of registers that are used by
  14 // the instruction, but are never used after the instruction (i.e., they are
  15 // killed).
  16 //
  17 // This class computes live variables using are sparse implementation based on
  18 // the machine code SSA form.  This class computes live variable information for
  19 // each virtual and _register allocatable_ physical register in a function.  It
  20 // uses the dominance properties of SSA form to efficiently compute live
  21 // variables for virtual registers, and assumes that physical registers are only
  22 // live within a single basic block (allowing it to do a single local analysis
  23 // to resolve physical register lifetimes in each basic block).  If a physical
  24 // register is not register allocatable, it is not tracked.  This is useful for
  25 // things like the stack pointer and condition codes.
  26 //
  27 //===----------------------------------------------------------------------===//
  28
  29 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
  30 #define LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
  31
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  33 #include <map>
  34
  35 namespace llvm {
  36
  37 class MRegisterInfo;
  38
  39 class LiveVariables : public MachineFunctionPass {
  40 public:
  41   struct VarInfo {
  42     /// DefInst - The machine instruction that defines this register.
  43     MachineInstr      *DefInst;
  44
  45     /// AliveBlocks - Set of blocks of which this value is alive completely
  46     /// through.  This is a bit set which uses the basic block number as an
  47     /// index.
  48     ///
  49     std::vector<bool> AliveBlocks;
  50
  51     /// Kills - List of MachineInstruction's which are the last use of this
  52     /// virtual register (kill it) in their basic block.
  53     ///
  54     std::vector<MachineInstr*> Kills;
  55
  56     VarInfo() : DefInst(0) {}
  57
  58     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
  59     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
  60     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
  61     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
  62       for (std::vector<MachineInstr*>::iterator i = Kills.begin(),
  63              e = Kills.end(); i != e; ++i)
  64         if (*i == MI) {
  65           Kills.erase(i);
  66           return true;
  67         }
  68       return false;
  69     }
  70   };
  71
  72 private:
  73   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
  74   /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
  75   /// register number before indexing into this list.
  76   ///
  77   std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
  78
  79   /// RegistersKilled - This multimap keeps track of all of the registers that
  80   /// are dead immediately after an instruction reads its operands.  If an
  81   /// instruction does not have an entry in this map, it kills no registers.
  82   ///
  83   std::multimap<MachineInstr*, unsigned> RegistersKilled;
  84
  85   /// RegistersDead - This multimap keeps track of all of the registers that are
  86   /// dead immediately after an instruction executes, which are not dead after
  87   /// the operands are evaluated.  In practice, this only contains registers
  88   /// which are defined by an instruction, but never used.
  89   ///
  90   std::multimap<MachineInstr*, unsigned> RegistersDead;
  91
  92   /// AllocatablePhysicalRegisters - This vector keeps track of which registers
  93   /// are actually register allocatable by the target machine.  We can not track
  94   /// liveness for values that are not in this set.
  95   ///
  96   std::vector<bool> AllocatablePhysicalRegisters;
  97
  98 private:   // Intermediate data structures
  99   const MRegisterInfo *RegInfo;
 100
 101   MachineInstr **PhysRegInfo;
 102   bool          *PhysRegUsed;
 103
 104   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
 105   void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
 106
 107 public:
 108
 109   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 110
 111   /// killed_iterator - Iterate over registers killed by a machine instruction
 112   ///
 113   typedef std::multimap<MachineInstr*, unsigned>::iterator killed_iterator;
 114
 115   /// killed_begin/end - Get access to the range of registers killed by a
 116   /// machine instruction.
 117   killed_iterator killed_begin(MachineInstr *MI) {
 118     return RegistersKilled.lower_bound(MI);
 119   }
 120   killed_iterator killed_end(MachineInstr *MI) {
 121     return RegistersKilled.upper_bound(MI);
 122   }
 123   std::pair<killed_iterator, killed_iterator>
 124   killed_range(MachineInstr *MI) {
 125     return RegistersKilled.equal_range(MI);
 126   }
 127
 128   killed_iterator dead_begin(MachineInstr *MI) {
 129     return RegistersDead.lower_bound(MI);
 130   }
 131   killed_iterator dead_end(MachineInstr *MI) {
 132     return RegistersDead.upper_bound(MI);
 133   }
 134   std::pair<killed_iterator, killed_iterator>
 135   dead_range(MachineInstr *MI) {
 136     return RegistersDead.equal_range(MI);
 137   }
 138
 139   //===--------------------------------------------------------------------===//
 140   //  API to update live variable information
 141
 142   /// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
 143   /// method should be called so that live variables can update its internal
 144   /// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
 145   /// the records for NewMI.
 146   void instructionChanged(MachineInstr *OldMI, MachineInstr *NewMI);
 147
 148   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
 149   /// specified register is killed after being used by the specified
 150   /// instruction.
 151   ///
 152   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI) {
 153     RegistersKilled.insert(std::make_pair(MI, IncomingReg));
 154     getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
 155   }
 156
 157   /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified virtual
 158   /// register from the live variable information. Returns true if the
 159   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
 160   /// false otherwise.
 161   bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg,
 162                                    MachineBasicBlock *MBB,
 163                                    MachineInstr *MI) {
 164     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
 165       return false;
 166     for (killed_iterator i = killed_begin(MI), e = killed_end(MI); i != e; ) {
 167       if (i->second == reg)
 168         RegistersKilled.erase(i++);
 169       else
 170         ++i;
 171     }
 172     return true;
 173   }
 174
 175   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all of the specified killed
 176   /// registers from the live variable information.
 177   void removeVirtualRegistersKilled(killed_iterator B, killed_iterator E) {
 178     for (killed_iterator I = B; I != E; ++I) { // Remove VarInfo entries...
 179       bool removed = getVarInfo(I->second).removeKill(I->first);
 180       assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
 181     }
 182     RegistersKilled.erase(B, E);
 183   }
 184
 185   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
 186   /// register is dead after being used by the specified instruction.
 187   ///
 188   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI) {
 189     RegistersDead.insert(std::make_pair(MI, IncomingReg));
 190     getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
 191   }
 192
 193   /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified virtual
 194   /// register from the live variable information. Returns true if the
 195   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
 196   /// otherwise.
 197   bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg,
 198                                  MachineBasicBlock *MBB,
 199                                  MachineInstr *MI) {
 200     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
 201       return false;
 202
 203     for (killed_iterator i = killed_begin(MI), e = killed_end(MI); i != e; ) {
 204       if (i->second == reg)
 205         RegistersKilled.erase(i++);
 206       else
 207         ++i;
 208     }
 209     return true;
 210   }
 211
 212   /// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the specified dead
 213   /// registers from the live variable information.
 214   void removeVirtualRegistersDead(killed_iterator B, killed_iterator E) {
 215     for (killed_iterator I = B; I != E; ++I)  // Remove VarInfo entries...
 216       getVarInfo(I->second).removeKill(I->first);
 217     RegistersDead.erase(B, E);
 218   }
 219
 220   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 221     AU.setPreservesAll();
 222   }
 223
 224   virtual void releaseMemory() {
 225     VirtRegInfo.clear();
 226     RegistersKilled.clear();
 227     RegistersDead.clear();
 228   }
 229
 230   /// getVarInfo - Return the VarInfo structure for the specified VIRTUAL
 231   /// register.
 232   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
 233
 234   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *BB);
 235   void HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
 236                         MachineInstr *MI);
 237 };
 238
 239 } // End llvm namespace
 240
 241 #endif