Use 'static const char' instead of 'static const int'.
[oota-llvm.git] / 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 "llvm/ADT/BitVector.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
35 #include <map>
36
37 namespace llvm {
38
39 class MRegisterInfo;
40
41 class LiveVariables : public MachineFunctionPass {
42 public:
43   static const char ID; // Pass identifcation, replacement for typeid
44   LiveVariables() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
45
46   /// VarInfo - This represents the regions where a virtual register is live in
47   /// the program.  We represent this with three different pieces of
48   /// information: the instruction that uniquely defines the value, the set of
49   /// blocks the instruction is live into and live out of, and the set of 
50   /// non-phi instructions that are the last users of the value.
51   ///
52   /// In the common case where a value is defined and killed in the same block,
53   /// DefInst is the defining inst, there is one killing instruction, and 
54   /// AliveBlocks is empty.
55   ///
56   /// Otherwise, the value is live out of the block.  If the value is live
57   /// across any blocks, these blocks are listed in AliveBlocks.  Blocks where
58   /// the liveness range ends are not included in AliveBlocks, instead being
59   /// captured by the Kills set.  In these blocks, the value is live into the
60   /// block (unless the value is defined and killed in the same block) and lives
61   /// until the specified instruction.  Note that there cannot ever be a value
62   /// whose Kills set contains two instructions from the same basic block.
63   ///
64   /// PHI nodes complicate things a bit.  If a PHI node is the last user of a
65   /// value in one of its predecessor blocks, it is not listed in the kills set,
66   /// but does include the predecessor block in the AliveBlocks set (unless that
67   /// block also defines the value).  This leads to the (perfectly sensical)
68   /// situation where a value is defined in a block, and the last use is a phi
69   /// node in the successor.  In this case, DefInst will be the defining
70   /// instruction, AliveBlocks is empty (the value is not live across any 
71   /// blocks) and Kills is empty (phi nodes are not included).  This is sensical
72   /// because the value must be live to the end of the block, but is not live in
73   /// any successor blocks.
74   struct VarInfo {
75     /// DefInst - The machine instruction that defines this register.
76     ///
77     MachineInstr *DefInst;
78
79     /// AliveBlocks - Set of blocks of which this value is alive completely
80     /// through.  This is a bit set which uses the basic block number as an
81     /// index.
82     ///
83     BitVector AliveBlocks;
84
85     /// NumUses - Number of uses of this register across the entire function.
86     ///
87     unsigned NumUses;
88
89     /// Kills - List of MachineInstruction's which are the last use of this
90     /// virtual register (kill it) in their basic block.
91     ///
92     std::vector<MachineInstr*> Kills;
93
94     VarInfo() : DefInst(0), NumUses(0) {}
95
96     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
97     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
98     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
99     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
100       for (std::vector<MachineInstr*>::iterator i = Kills.begin(),
101              e = Kills.end(); i != e; ++i)
102         if (*i == MI) {
103           Kills.erase(i);
104           return true;
105         }
106       return false;
107     }
108     
109     void dump() const;
110   };
111
112 private:
113   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
114   /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
115   /// register number before indexing into this list.
116   ///
117   std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
118
119   /// ReservedRegisters - This vector keeps track of which registers
120   /// are reserved register which are not allocatable by the target machine.
121   /// We can not track liveness for values that are in this set.
122   ///
123   BitVector ReservedRegisters;
124
125 private:   // Intermediate data structures
126   MachineFunction *MF;
127
128   const MRegisterInfo *RegInfo;
129
130   // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last def/use of a
131   // physical register. This is a purely local property, because all physical
132   // register references as presumed dead across basic blocks.
133   MachineInstr **PhysRegInfo;
134
135   // PhysRegUsed - Keep track whether the physical register has been used after
136   // its last definition. This is local property.
137   bool          *PhysRegUsed;
138
139   // PhysRegPartUse - Keep track of which instruction was the last partial use
140   // of a physical register (e.g. on X86 a def of EAX followed by a use of AX).
141   // This is a purely local property.
142   MachineInstr **PhysRegPartUse;
143
144   // PhysRegPartDef - Keep track of a list of instructions which "partially"
145   // defined the physical register (e.g. on X86 AX partially defines EAX).
146   // These are turned into use/mod/write if there is a use of the register
147   // later in the same block. This is local property.
148   SmallVector<MachineInstr*, 4> *PhysRegPartDef;
149
150   SmallVector<unsigned, 4> *PHIVarInfo;
151
152   /// addRegisterKilled - We have determined MI kills a register. Look for the
153   /// operand that uses it and mark it as IsKill. If AddIfNotFound is true,
154   /// add a implicit operand if it's not found. Returns true if the operand
155   /// exists / is added.
156   bool addRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
157                          bool AddIfNotFound = false);
158
159   /// addRegisterDead - We have determined MI defined a register without a use.
160   /// Look for the operand that defines it and mark it as IsDead. If
161   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found. Returns
162   /// true if the operand exists / is added.
163   bool addRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
164                        bool AddIfNotFound = false);
165
166   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
167   void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
168
169   /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
170   /// particular, we want to map the variable information of a virtual
171   /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg
172   /// is coming from.
173   void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
174 public:
175
176   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
177
178   /// KillsRegister - Return true if the specified instruction kills the
179   /// specified register.
180   bool KillsRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
181   
182   /// RegisterDefIsDead - Return true if the specified instruction defines the
183   /// specified register, but that definition is dead.
184   bool RegisterDefIsDead(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
185
186   /// ModifiesRegister - Return true if the specified instruction modifies the
187   /// specified register.
188   bool ModifiesRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
189   
190   //===--------------------------------------------------------------------===//
191   //  API to update live variable information
192
193   /// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
194   /// method should be called so that live variables can update its internal
195   /// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
196   /// the records for NewMI.
197   void instructionChanged(MachineInstr *OldMI, MachineInstr *NewMI);
198
199   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
200   /// specified register is killed after being used by the specified
201   /// instruction. If AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's
202   /// not found.
203   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
204                                 bool AddIfNotFound = false) {
205     if (addRegisterKilled(IncomingReg, MI, AddIfNotFound))
206       getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI); 
207  }
208
209   /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified virtual
210   /// register from the live variable information. Returns true if the
211   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
212   /// false otherwise.
213   bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg,
214                                    MachineBasicBlock *MBB,
215                                    MachineInstr *MI) {
216     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
217       return false;
218
219     bool Removed = false;
220     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
221       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
222       if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.getReg() == reg) {
223         MO.unsetIsKill();
224         Removed = true;
225         break;
226       }
227     }
228
229     assert(Removed && "Register is not used by this instruction!");
230     return true;
231   }
232
233   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
234   /// instruction.
235   void removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI);
236   
237   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
238   /// register is dead after being used by the specified instruction. If
239   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found.
240   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
241                               bool AddIfNotFound = false) {
242     if (addRegisterDead(IncomingReg, MI, AddIfNotFound))
243         getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
244   }
245
246   /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified virtual
247   /// register from the live variable information. Returns true if the
248   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
249   /// otherwise.
250   bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg,
251                                  MachineBasicBlock *MBB,
252                                  MachineInstr *MI) {
253     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
254       return false;
255
256     bool Removed = false;
257     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
258       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
259       if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == reg) {
260         MO.unsetIsDead();
261         Removed = true;
262         break;
263       }
264     }
265     assert(Removed && "Register is not defined by this instruction!");
266     return true;
267   }
268
269   /// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the dead registers for the
270   /// specified instruction from the live variable information.
271   void removeVirtualRegistersDead(MachineInstr *MI);
272   
273   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
274     AU.setPreservesAll();
275   }
276
277   virtual void releaseMemory() {
278     VirtRegInfo.clear();
279   }
280
281   /// getVarInfo - Return the VarInfo structure for the specified VIRTUAL
282   /// register.
283   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
284
285   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *BB);
286   void HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
287                         MachineInstr *MI);
288 };
289
290 } // End llvm namespace
291
292 #endif