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 MachineBasicblock's which contain the last use of this
  52     /// virtual register (kill it).  This also includes the specific instruction
  53     /// which kills the value.
  54     ///
  55     std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, MachineInstr*> > Kills;
  56
  57     VarInfo() : DefInst(0) {}
  58
  59     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
  60     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
  61     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
  62     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
  63       for (std::vector<std::pair<MachineBasicBlock*, MachineInstr*> >::iterator
  64              i = Kills.begin(); i != Kills.end(); ++i) {
  65         if (i->second == MI) {
  66           Kills.erase(i);
  67           return true;
  68         }
  69       }
  70       return false;
  71     }
  72   };
  73
  74 private:
  75   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
  76   /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
  77   /// register number before indexing into this list.
  78   ///
  79   std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
  80
  81   /// RegistersKilled - This multimap keeps track of all of the registers that
  82   /// are dead immediately after an instruction reads its operands.  If an
  83   /// instruction does not have an entry in this map, it kills no registers.
  84   ///
  85   std::multimap<MachineInstr*, unsigned> RegistersKilled;
  86
  87   /// RegistersDead - This multimap keeps track of all of the registers that are
  88   /// dead immediately after an instruction executes, which are not dead after
  89   /// the operands are evaluated.  In practice, this only contains registers
  90   /// which are defined by an instruction, but never used.
  91   ///
  92   std::multimap<MachineInstr*, unsigned> RegistersDead;
  93
  94   /// AllocatablePhysicalRegisters - This vector keeps track of which registers
  95   /// are actually register allocatable by the target machine.  We can not track
  96   /// liveness for values that are not in this set.
  97   ///
  98   std::vector<bool> AllocatablePhysicalRegisters;
  99
 100 private:   // Intermediate data structures
 101   const MRegisterInfo *RegInfo;
 102
 103   MachineInstr **PhysRegInfo;
 104   bool          *PhysRegUsed;
 105
 106   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
 107   void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
 108
 109 public:
 110
 111   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 112
 113   /// killed_iterator - Iterate over registers killed by a machine instruction
 114   ///
 115   typedef std::multimap<MachineInstr*, unsigned>::iterator killed_iterator;
 116
 117   /// killed_begin/end - Get access to the range of registers killed by a
 118   /// machine instruction.
 119   killed_iterator killed_begin(MachineInstr *MI) {
 120     return RegistersKilled.lower_bound(MI);
 121   }
 122   killed_iterator killed_end(MachineInstr *MI) {
 123     return RegistersKilled.upper_bound(MI);
 124   }
 125   std::pair<killed_iterator, killed_iterator>
 126   killed_range(MachineInstr *MI) {
 127     return RegistersKilled.equal_range(MI);
 128   }
 129
 130   killed_iterator dead_begin(MachineInstr *MI) {
 131     return RegistersDead.lower_bound(MI);
 132   }
 133   killed_iterator dead_end(MachineInstr *MI) {
 134     return RegistersDead.upper_bound(MI);
 135   }
 136   std::pair<killed_iterator, killed_iterator>
 137   dead_range(MachineInstr *MI) {
 138     return RegistersDead.equal_range(MI);
 139   }
 140
 141   //===--------------------------------------------------------------------===//
 142   //  API to update live variable information
 143
 144   /// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
 145   /// method should be called so that live variables can update its internal
 146   /// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
 147   /// the records for NewMI.
 148   void instructionChanged(MachineInstr *OldMI, MachineInstr *NewMI);
 149
 150   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
 151   /// specified register is killed after being used by the specified
 152   /// instruction.
 153   ///
 154   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg,
 155                                 MachineBasicBlock *MBB,
 156                                 MachineInstr *MI) {
 157     RegistersKilled.insert(std::make_pair(MI, IncomingReg));
 158     getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(std::make_pair(MBB, MI));
 159   }
 160
 161   /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified virtual
 162   /// register from the live variable information. Returns true if the
 163   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
 164   /// false otherwise.
 165   bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg,
 166                                    MachineBasicBlock *MBB,
 167                                    MachineInstr *MI) {
 168     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
 169       return false;
 170     for (killed_iterator i = killed_begin(MI), e = killed_end(MI); i != e; ) {
 171       if (i->second == reg)
 172         RegistersKilled.erase(i++);
 173       else
 174         ++i;
 175     }
 176     return true;
 177   }
 178
 179   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all of the specified killed
 180   /// registers from the live variable information.
 181   void removeVirtualRegistersKilled(killed_iterator B, killed_iterator E) {
 182     for (killed_iterator I = B; I != E; ++I) { // Remove VarInfo entries...
 183       bool removed = getVarInfo(I->second).removeKill(I->first);
 184       assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
 185     }
 186     RegistersKilled.erase(B, E);
 187   }
 188
 189   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
 190   /// register is dead after being used by the specified instruction.
 191   ///
 192   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg,
 193                               MachineBasicBlock *MBB,
 194                               MachineInstr *MI) {
 195     RegistersDead.insert(std::make_pair(MI, IncomingReg));
 196     getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(std::make_pair(MBB, MI));
 197   }
 198
 199   /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified virtual
 200   /// register from the live variable information. Returns true if the
 201   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
 202   /// otherwise.
 203   bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg,
 204                                  MachineBasicBlock *MBB,
 205                                  MachineInstr *MI) {
 206     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
 207       return false;
 208
 209     for (killed_iterator i = killed_begin(MI), e = killed_end(MI); i != e; ) {
 210       if (i->second == reg)
 211         RegistersKilled.erase(i++);
 212       else
 213         ++i;
 214     }
 215     return true;
 216   }
 217
 218   /// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the specified dead
 219   /// registers from the live variable information.
 220   void removeVirtualRegistersDead(killed_iterator B, killed_iterator E) {
 221     for (killed_iterator I = B; I != E; ++I)  // Remove VarInfo entries...
 222       getVarInfo(I->second).removeKill(I->first);
 223     RegistersDead.erase(B, E);
 224   }
 225
 226   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 227     AU.setPreservesAll();
 228   }
 229
 230   virtual void releaseMemory() {
 231     VirtRegInfo.clear();
 232     RegistersKilled.clear();
 233     RegistersDead.clear();
 234   }
 235
 236   /// getVarInfo - Return the VarInfo structure for the specified VIRTUAL
 237   /// register.
 238   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
 239
 240   const std::vector<bool>& getAllocatablePhysicalRegisters() const {
 241     return AllocatablePhysicalRegisters;
 242   }
 243
 244   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *BB);
 245   void HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
 246                         MachineInstr *MI);
 247 };
 248
 249 } // End llvm namespace
 250
 251 #endif