Fix apostrophos.
[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 is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the LiveVariables 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 a 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/MachineBasicBlock.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
35 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
36 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
37 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
38 #include "llvm/ADT/SparseBitVector.h"
39
40 namespace llvm {
41
42 class MachineRegisterInfo;
43 class TargetRegisterInfo;
44
45 class LiveVariables : public MachineFunctionPass {
46 public:
47   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
48   LiveVariables() : MachineFunctionPass(&ID) {}
49
50   /// VarInfo - This represents the regions where a virtual register is live in
51   /// the program.  We represent this with three different pieces of
52   /// information: the set of blocks in which the instruction is live
53   /// throughout, the set of blocks in which the instruction is actually used,
54   /// and the set of non-phi instructions that are the last users of the value.
55   ///
56   /// In the common case where a value is defined and killed in the same block,
57   /// There is one killing instruction, and AliveBlocks is empty.
58   ///
59   /// Otherwise, the value is live out of the block.  If the value is live
60   /// throughout any blocks, these blocks are listed in AliveBlocks.  Blocks
61   /// where the liveness range ends are not included in AliveBlocks, instead
62   /// being captured by the Kills set.  In these blocks, the value is live into
63   /// the block (unless the value is defined and killed in the same block) and
64   /// lives until the specified instruction.  Note that there cannot ever be a
65   /// value whose Kills set contains two instructions from the same basic block.
66   ///
67   /// PHI nodes complicate things a bit.  If a PHI node is the last user of a
68   /// value in one of its predecessor blocks, it is not listed in the kills set,
69   /// but does include the predecessor block in the AliveBlocks set (unless that
70   /// block also defines the value).  This leads to the (perfectly sensical)
71   /// situation where a value is defined in a block, and the last use is a phi
72   /// node in the successor.  In this case, AliveBlocks is empty (the value is
73   /// not live across any  blocks) and Kills is empty (phi nodes are not
74   /// included). This is sensical because the value must be live to the end of
75   /// the block, but is not live in any successor blocks.
76   struct VarInfo {
77     /// AliveBlocks - Set of blocks in which this value is alive completely
78     /// through.  This is a bit set which uses the basic block number as an
79     /// index.
80     ///
81     SparseBitVector<> AliveBlocks;
82
83     /// NumUses - Number of uses of this register across the entire function.
84     ///
85     unsigned NumUses;
86
87     /// Kills - List of MachineInstruction's which are the last use of this
88     /// virtual register (kill it) in their basic block.
89     ///
90     std::vector<MachineInstr*> Kills;
91
92     VarInfo() : NumUses(0) {}
93
94     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
95     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
96     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
97     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
98       std::vector<MachineInstr*>::iterator
99         I = std::find(Kills.begin(), Kills.end(), MI);
100       if (I == Kills.end())
101         return false;
102       Kills.erase(I);
103       return true;
104     }
105     
106     void dump() const;
107   };
108
109 private:
110   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
111   /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
112   /// register number before indexing into this list.
113   ///
114   std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
115
116   /// ReservedRegisters - This vector keeps track of which registers
117   /// are reserved register which are not allocatable by the target machine.
118   /// We can not track liveness for values that are in this set.
119   ///
120   BitVector ReservedRegisters;
121
122 private:   // Intermediate data structures
123   MachineFunction *MF;
124
125   MachineRegisterInfo* MRI;
126
127   const TargetRegisterInfo *TRI;
128
129   // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last def of a
130   // physical register. This is a purely local property, because all physical
131   // register references are presumed dead across basic blocks.
132   MachineInstr **PhysRegDef;
133
134   // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last use of a
135   // physical register. This is a purely local property, because all physical
136   // register references are presumed dead across basic blocks.
137   MachineInstr **PhysRegUse;
138
139   SmallVector<unsigned, 4> *PHIVarInfo;
140
141   // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
142   // current basic block.
143   DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
144
145   /// HandlePhysRegKill - Add kills of Reg and its sub-registers to the
146   /// uses. Pay special attention to the sub-register uses which may come below
147   /// the last use of the whole register.
148   bool HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
149
150   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
151   void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
152
153   /// FindLastPartialDef - Return the last partial def of the specified register.
154   /// Also returns the sub-register that's defined.
155   MachineInstr *FindLastPartialDef(unsigned Reg, unsigned &PartDefReg);
156
157   /// hasRegisterUseBelow - Return true if the specified register is used after
158   /// the current instruction and before its next definition.
159   bool hasRegisterUseBelow(unsigned Reg, MachineBasicBlock::iterator I,
160                            MachineBasicBlock *MBB);
161
162   /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
163   /// particular, we want to map the variable information of a virtual
164   /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg
165   /// is coming from.
166   void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
167 public:
168
169   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
170
171   /// RegisterDefIsDead - Return true if the specified instruction defines the
172   /// specified register, but that definition is dead.
173   bool RegisterDefIsDead(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
174
175   //===--------------------------------------------------------------------===//
176   //  API to update live variable information
177
178   /// replaceKillInstruction - Update register kill info by replacing a kill
179   /// instruction with a new one.
180   void replaceKillInstruction(unsigned Reg, MachineInstr *OldMI,
181                               MachineInstr *NewMI);
182
183   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
184   /// specified register is killed after being used by the specified
185   /// instruction. If AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's
186   /// not found.
187   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
188                                 bool AddIfNotFound = false) {
189     if (MI->addRegisterKilled(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
190       getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI); 
191   }
192
193   /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified kill of the virtual
194   /// register from the live variable information. Returns true if the
195   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
196   /// false otherwise.
197   bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg, MachineInstr *MI) {
198     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
199       return false;
200
201     bool Removed = false;
202     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
203       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
204       if (MO.isReg() && MO.isKill() && MO.getReg() == reg) {
205         MO.setIsKill(false);
206         Removed = true;
207         break;
208       }
209     }
210
211     assert(Removed && "Register is not used by this instruction!");
212     return true;
213   }
214
215   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
216   /// instruction.
217   void removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI);
218
219   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
220   /// register is dead after being used by the specified instruction. If
221   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found.
222   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
223                               bool AddIfNotFound = false) {
224     if (MI->addRegisterDead(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
225       getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
226   }
227
228   /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified kill of the virtual
229   /// register from the live variable information. Returns true if the
230   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
231   /// otherwise.
232   bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg, MachineInstr *MI) {
233     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
234       return false;
235
236     bool Removed = false;
237     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
238       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
239       if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == reg) {
240         MO.setIsDead(false);
241         Removed = true;
242         break;
243       }
244     }
245     assert(Removed && "Register is not defined by this instruction!");
246     return true;
247   }
248   
249   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
250
251   virtual void releaseMemory() {
252     VirtRegInfo.clear();
253   }
254
255   /// getVarInfo - Return the VarInfo structure for the specified VIRTUAL
256   /// register.
257   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
258
259   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
260                                MachineBasicBlock *BB);
261   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
262                                MachineBasicBlock *BB,
263                                std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList);
264   void HandleVirtRegDef(unsigned reg, MachineInstr *MI);
265   void HandleVirtRegUse(unsigned reg, MachineBasicBlock *MBB,
266                         MachineInstr *MI);
267 };
268
269 } // End llvm namespace
270
271 #endif