Add a LiveRangeUpdater class.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / LiveInterval.cpp
1 //===-- LiveInterval.cpp - Live Interval Representation -------------------===//
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 LiveRange and LiveInterval classes.  Given some
11 // numbering of each the machine instructions an interval [i, j) is said to be a
12 // live interval for register v if there is no instruction with number j' > j
13 // such that v is live at j' and there is no instruction with number i' < i such
14 // that v is live at i'. In this implementation intervals can have holes,
15 // i.e. an interval might look like [1,20), [50,65), [1000,1001).  Each
16 // individual range is represented as an instance of LiveRange, and the whole
17 // interval is represented as an instance of LiveInterval.
18 //
19 //===----------------------------------------------------------------------===//
20
21 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
22 #include "RegisterCoalescer.h"
23 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
26 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
31 #include <algorithm>
32 using namespace llvm;
33
34 LiveInterval::iterator LiveInterval::find(SlotIndex Pos) {
35   // This algorithm is basically std::upper_bound.
36   // Unfortunately, std::upper_bound cannot be used with mixed types until we
37   // adopt C++0x. Many libraries can do it, but not all.
38   if (empty() || Pos >= endIndex())
39     return end();
40   iterator I = begin();
41   size_t Len = ranges.size();
42   do {
43     size_t Mid = Len >> 1;
44     if (Pos < I[Mid].end)
45       Len = Mid;
46     else
47       I += Mid + 1, Len -= Mid + 1;
48   } while (Len);
49   return I;
50 }
51
52 VNInfo *LiveInterval::createDeadDef(SlotIndex Def,
53                                     VNInfo::Allocator &VNInfoAllocator) {
54   assert(!Def.isDead() && "Cannot define a value at the dead slot");
55   iterator I = find(Def);
56   if (I == end()) {
57     VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
58     ranges.push_back(LiveRange(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
59     return VNI;
60   }
61   if (SlotIndex::isSameInstr(Def, I->start)) {
62     assert(I->valno->def == I->start && "Inconsistent existing value def");
63
64     // It is possible to have both normal and early-clobber defs of the same
65     // register on an instruction. It doesn't make a lot of sense, but it is
66     // possible to specify in inline assembly.
67     //
68     // Just convert everything to early-clobber.
69     Def = std::min(Def, I->start);
70     if (Def != I->start)
71       I->start = I->valno->def = Def;
72     return I->valno;
73   }
74   assert(SlotIndex::isEarlierInstr(Def, I->start) && "Already live at def");
75   VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
76   ranges.insert(I, LiveRange(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
77   return VNI;
78 }
79
80 // overlaps - Return true if the intersection of the two live intervals is
81 // not empty.
82 //
83 // An example for overlaps():
84 //
85 // 0: A = ...
86 // 4: B = ...
87 // 8: C = A + B ;; last use of A
88 //
89 // The live intervals should look like:
90 //
91 // A = [3, 11)
92 // B = [7, x)
93 // C = [11, y)
94 //
95 // A->overlaps(C) should return false since we want to be able to join
96 // A and C.
97 //
98 bool LiveInterval::overlapsFrom(const LiveInterval& other,
99                                 const_iterator StartPos) const {
100   assert(!empty() && "empty interval");
101   const_iterator i = begin();
102   const_iterator ie = end();
103   const_iterator j = StartPos;
104   const_iterator je = other.end();
105
106   assert((StartPos->start <= i->start || StartPos == other.begin()) &&
107          StartPos != other.end() && "Bogus start position hint!");
108
109   if (i->start < j->start) {
110     i = std::upper_bound(i, ie, j->start);
111     if (i != ranges.begin()) --i;
112   } else if (j->start < i->start) {
113     ++StartPos;
114     if (StartPos != other.end() && StartPos->start <= i->start) {
115       assert(StartPos < other.end() && i < end());
116       j = std::upper_bound(j, je, i->start);
117       if (j != other.ranges.begin()) --j;
118     }
119   } else {
120     return true;
121   }
122
123   if (j == je) return false;
124
125   while (i != ie) {
126     if (i->start > j->start) {
127       std::swap(i, j);
128       std::swap(ie, je);
129     }
130
131     if (i->end > j->start)
132       return true;
133     ++i;
134   }
135
136   return false;
137 }
138
139 bool LiveInterval::overlaps(const LiveInterval &Other,
140                             const CoalescerPair &CP,
141                             const SlotIndexes &Indexes) const {
142   assert(!empty() && "empty interval");
143   if (Other.empty())
144     return false;
145
146   // Use binary searches to find initial positions.
147   const_iterator I = find(Other.beginIndex());
148   const_iterator IE = end();
149   if (I == IE)
150     return false;
151   const_iterator J = Other.find(I->start);
152   const_iterator JE = Other.end();
153   if (J == JE)
154     return false;
155
156   for (;;) {
157     // J has just been advanced to satisfy:
158     assert(J->end >= I->start);
159     // Check for an overlap.
160     if (J->start < I->end) {
161       // I and J are overlapping. Find the later start.
162       SlotIndex Def = std::max(I->start, J->start);
163       // Allow the overlap if Def is a coalescable copy.
164       if (Def.isBlock() ||
165           !CP.isCoalescable(Indexes.getInstructionFromIndex(Def)))
166         return true;
167     }
168     // Advance the iterator that ends first to check for more overlaps.
169     if (J->end > I->end) {
170       std::swap(I, J);
171       std::swap(IE, JE);
172     }
173     // Advance J until J->end >= I->start.
174     do
175       if (++J == JE)
176         return false;
177     while (J->end < I->start);
178   }
179 }
180
181 /// overlaps - Return true if the live interval overlaps a range specified
182 /// by [Start, End).
183 bool LiveInterval::overlaps(SlotIndex Start, SlotIndex End) const {
184   assert(Start < End && "Invalid range");
185   const_iterator I = std::lower_bound(begin(), end(), End);
186   return I != begin() && (--I)->end > Start;
187 }
188
189
190 /// ValNo is dead, remove it.  If it is the largest value number, just nuke it
191 /// (and any other deleted values neighboring it), otherwise mark it as ~1U so
192 /// it can be nuked later.
193 void LiveInterval::markValNoForDeletion(VNInfo *ValNo) {
194   if (ValNo->id == getNumValNums()-1) {
195     do {
196       valnos.pop_back();
197     } while (!valnos.empty() && valnos.back()->isUnused());
198   } else {
199     ValNo->markUnused();
200   }
201 }
202
203 /// RenumberValues - Renumber all values in order of appearance and delete the
204 /// remaining unused values.
205 void LiveInterval::RenumberValues(LiveIntervals &lis) {
206   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> Seen;
207   valnos.clear();
208   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
209     VNInfo *VNI = I->valno;
210     if (!Seen.insert(VNI))
211       continue;
212     assert(!VNI->isUnused() && "Unused valno used by live range");
213     VNI->id = (unsigned)valnos.size();
214     valnos.push_back(VNI);
215   }
216 }
217
218 /// extendIntervalEndTo - This method is used when we want to extend the range
219 /// specified by I to end at the specified endpoint.  To do this, we should
220 /// merge and eliminate all ranges that this will overlap with.  The iterator is
221 /// not invalidated.
222 void LiveInterval::extendIntervalEndTo(Ranges::iterator I, SlotIndex NewEnd) {
223   assert(I != ranges.end() && "Not a valid interval!");
224   VNInfo *ValNo = I->valno;
225
226   // Search for the first interval that we can't merge with.
227   Ranges::iterator MergeTo = llvm::next(I);
228   for (; MergeTo != ranges.end() && NewEnd >= MergeTo->end; ++MergeTo) {
229     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
230   }
231
232   // If NewEnd was in the middle of an interval, make sure to get its endpoint.
233   I->end = std::max(NewEnd, prior(MergeTo)->end);
234
235   // If the newly formed range now touches the range after it and if they have
236   // the same value number, merge the two ranges into one range.
237   if (MergeTo != ranges.end() && MergeTo->start <= I->end &&
238       MergeTo->valno == ValNo) {
239     I->end = MergeTo->end;
240     ++MergeTo;
241   }
242
243   // Erase any dead ranges.
244   ranges.erase(llvm::next(I), MergeTo);
245 }
246
247
248 /// extendIntervalStartTo - This method is used when we want to extend the range
249 /// specified by I to start at the specified endpoint.  To do this, we should
250 /// merge and eliminate all ranges that this will overlap with.
251 LiveInterval::Ranges::iterator
252 LiveInterval::extendIntervalStartTo(Ranges::iterator I, SlotIndex NewStart) {
253   assert(I != ranges.end() && "Not a valid interval!");
254   VNInfo *ValNo = I->valno;
255
256   // Search for the first interval that we can't merge with.
257   Ranges::iterator MergeTo = I;
258   do {
259     if (MergeTo == ranges.begin()) {
260       I->start = NewStart;
261       ranges.erase(MergeTo, I);
262       return I;
263     }
264     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
265     --MergeTo;
266   } while (NewStart <= MergeTo->start);
267
268   // If we start in the middle of another interval, just delete a range and
269   // extend that interval.
270   if (MergeTo->end >= NewStart && MergeTo->valno == ValNo) {
271     MergeTo->end = I->end;
272   } else {
273     // Otherwise, extend the interval right after.
274     ++MergeTo;
275     MergeTo->start = NewStart;
276     MergeTo->end = I->end;
277   }
278
279   ranges.erase(llvm::next(MergeTo), llvm::next(I));
280   return MergeTo;
281 }
282
283 LiveInterval::iterator
284 LiveInterval::addRangeFrom(LiveRange LR, iterator From) {
285   SlotIndex Start = LR.start, End = LR.end;
286   iterator it = std::upper_bound(From, ranges.end(), Start);
287
288   // If the inserted interval starts in the middle or right at the end of
289   // another interval, just extend that interval to contain the range of LR.
290   if (it != ranges.begin()) {
291     iterator B = prior(it);
292     if (LR.valno == B->valno) {
293       if (B->start <= Start && B->end >= Start) {
294         extendIntervalEndTo(B, End);
295         return B;
296       }
297     } else {
298       // Check to make sure that we are not overlapping two live ranges with
299       // different valno's.
300       assert(B->end <= Start &&
301              "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's"
302              " (did you def the same reg twice in a MachineInstr?)");
303     }
304   }
305
306   // Otherwise, if this range ends in the middle of, or right next to, another
307   // interval, merge it into that interval.
308   if (it != ranges.end()) {
309     if (LR.valno == it->valno) {
310       if (it->start <= End) {
311         it = extendIntervalStartTo(it, Start);
312
313         // If LR is a complete superset of an interval, we may need to grow its
314         // endpoint as well.
315         if (End > it->end)
316           extendIntervalEndTo(it, End);
317         return it;
318       }
319     } else {
320       // Check to make sure that we are not overlapping two live ranges with
321       // different valno's.
322       assert(it->start >= End &&
323              "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's");
324     }
325   }
326
327   // Otherwise, this is just a new range that doesn't interact with anything.
328   // Insert it.
329   return ranges.insert(it, LR);
330 }
331
332 /// extendInBlock - If this interval is live before Kill in the basic
333 /// block that starts at StartIdx, extend it to be live up to Kill and return
334 /// the value. If there is no live range before Kill, return NULL.
335 VNInfo *LiveInterval::extendInBlock(SlotIndex StartIdx, SlotIndex Kill) {
336   if (empty())
337     return 0;
338   iterator I = std::upper_bound(begin(), end(), Kill.getPrevSlot());
339   if (I == begin())
340     return 0;
341   --I;
342   if (I->end <= StartIdx)
343     return 0;
344   if (I->end < Kill)
345     extendIntervalEndTo(I, Kill);
346   return I->valno;
347 }
348
349 /// removeRange - Remove the specified range from this interval.  Note that
350 /// the range must be in a single LiveRange in its entirety.
351 void LiveInterval::removeRange(SlotIndex Start, SlotIndex End,
352                                bool RemoveDeadValNo) {
353   // Find the LiveRange containing this span.
354   Ranges::iterator I = find(Start);
355   assert(I != ranges.end() && "Range is not in interval!");
356   assert(I->containsRange(Start, End) && "Range is not entirely in interval!");
357
358   // If the span we are removing is at the start of the LiveRange, adjust it.
359   VNInfo *ValNo = I->valno;
360   if (I->start == Start) {
361     if (I->end == End) {
362       if (RemoveDeadValNo) {
363         // Check if val# is dead.
364         bool isDead = true;
365         for (const_iterator II = begin(), EE = end(); II != EE; ++II)
366           if (II != I && II->valno == ValNo) {
367             isDead = false;
368             break;
369           }
370         if (isDead) {
371           // Now that ValNo is dead, remove it.
372           markValNoForDeletion(ValNo);
373         }
374       }
375
376       ranges.erase(I);  // Removed the whole LiveRange.
377     } else
378       I->start = End;
379     return;
380   }
381
382   // Otherwise if the span we are removing is at the end of the LiveRange,
383   // adjust the other way.
384   if (I->end == End) {
385     I->end = Start;
386     return;
387   }
388
389   // Otherwise, we are splitting the LiveRange into two pieces.
390   SlotIndex OldEnd = I->end;
391   I->end = Start;   // Trim the old interval.
392
393   // Insert the new one.
394   ranges.insert(llvm::next(I), LiveRange(End, OldEnd, ValNo));
395 }
396
397 /// removeValNo - Remove all the ranges defined by the specified value#.
398 /// Also remove the value# from value# list.
399 void LiveInterval::removeValNo(VNInfo *ValNo) {
400   if (empty()) return;
401   Ranges::iterator I = ranges.end();
402   Ranges::iterator E = ranges.begin();
403   do {
404     --I;
405     if (I->valno == ValNo)
406       ranges.erase(I);
407   } while (I != E);
408   // Now that ValNo is dead, remove it.
409   markValNoForDeletion(ValNo);
410 }
411
412 /// join - Join two live intervals (this, and other) together.  This applies
413 /// mappings to the value numbers in the LHS/RHS intervals as specified.  If
414 /// the intervals are not joinable, this aborts.
415 void LiveInterval::join(LiveInterval &Other,
416                         const int *LHSValNoAssignments,
417                         const int *RHSValNoAssignments,
418                         SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
419                         MachineRegisterInfo *MRI) {
420   verify();
421
422   // Determine if any of our live range values are mapped.  This is uncommon, so
423   // we want to avoid the interval scan if not.
424   bool MustMapCurValNos = false;
425   unsigned NumVals = getNumValNums();
426   unsigned NumNewVals = NewVNInfo.size();
427   for (unsigned i = 0; i != NumVals; ++i) {
428     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[i];
429     if (i != LHSValID ||
430         (NewVNInfo[LHSValID] && NewVNInfo[LHSValID] != getValNumInfo(i))) {
431       MustMapCurValNos = true;
432       break;
433     }
434   }
435
436   // If we have to apply a mapping to our base interval assignment, rewrite it
437   // now.
438   if (MustMapCurValNos && !empty()) {
439     // Map the first live range.
440
441     iterator OutIt = begin();
442     OutIt->valno = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[OutIt->valno->id]];
443     for (iterator I = llvm::next(OutIt), E = end(); I != E; ++I) {
444       VNInfo* nextValNo = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]];
445       assert(nextValNo != 0 && "Huh?");
446
447       // If this live range has the same value # as its immediate predecessor,
448       // and if they are neighbors, remove one LiveRange.  This happens when we
449       // have [0,4:0)[4,7:1) and map 0/1 onto the same value #.
450       if (OutIt->valno == nextValNo && OutIt->end == I->start) {
451         OutIt->end = I->end;
452       } else {
453         // Didn't merge. Move OutIt to the next interval,
454         ++OutIt;
455         OutIt->valno = nextValNo;
456         if (OutIt != I) {
457           OutIt->start = I->start;
458           OutIt->end = I->end;
459         }
460       }
461     }
462     // If we merge some live ranges, chop off the end.
463     ++OutIt;
464     ranges.erase(OutIt, end());
465   }
466
467   // Remember assignements because val# ids are changing.
468   SmallVector<unsigned, 16> OtherAssignments;
469   for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I)
470     OtherAssignments.push_back(RHSValNoAssignments[I->valno->id]);
471
472   // Update val# info. Renumber them and make sure they all belong to this
473   // LiveInterval now. Also remove dead val#'s.
474   unsigned NumValNos = 0;
475   for (unsigned i = 0; i < NumNewVals; ++i) {
476     VNInfo *VNI = NewVNInfo[i];
477     if (VNI) {
478       if (NumValNos >= NumVals)
479         valnos.push_back(VNI);
480       else
481         valnos[NumValNos] = VNI;
482       VNI->id = NumValNos++;  // Renumber val#.
483     }
484   }
485   if (NumNewVals < NumVals)
486     valnos.resize(NumNewVals);  // shrinkify
487
488   // Okay, now insert the RHS live ranges into the LHS.
489   unsigned RangeNo = 0;
490   for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I, ++RangeNo) {
491     // Map the valno in the other live range to the current live range.
492     I->valno = NewVNInfo[OtherAssignments[RangeNo]];
493     assert(I->valno && "Adding a dead range?");
494   }
495   mergeIntervalRanges(Other);
496
497   verify();
498 }
499
500 /// \brief Helper function for merging in another LiveInterval's ranges.
501 ///
502 /// This is a helper routine implementing an efficient merge of another
503 /// LiveIntervals ranges into the current interval.
504 ///
505 /// \param LHSValNo If non-NULL, set as the new value number for every range
506 ///                 from RHS which is merged into the LHS.
507 /// \param RHSValNo If non-NULL, then only ranges in RHS whose original value
508 ///                 number maches this value number will be merged into LHS.
509 void LiveInterval::mergeIntervalRanges(const LiveInterval &RHS,
510                                        VNInfo *LHSValNo,
511                                        const VNInfo *RHSValNo) {
512   if (RHS.empty())
513     return;
514
515   // Ensure we're starting with a valid range. Note that we don't verify RHS
516   // because it may have had its value numbers adjusted in preparation for
517   // merging.
518   verify();
519
520   // The strategy for merging these efficiently is as follows:
521   //
522   // 1) Find the beginning of the impacted ranges in the LHS.
523   // 2) Create a new, merged sub-squence of ranges merging from the position in
524   //    #1 until either LHS or RHS is exhausted. Any part of LHS between RHS
525   //    entries being merged will be copied into this new range.
526   // 3) Replace the relevant section in LHS with these newly merged ranges.
527   // 4) Append any remaning ranges from RHS if LHS is exhausted in #2.
528   //
529   // We don't follow the typical in-place merge strategy for sorted ranges of
530   // appending the new ranges to the back and then using std::inplace_merge
531   // because one step of the merge can both mutate the original elements and
532   // remove elements from the original. Essentially, because the merge includes
533   // collapsing overlapping ranges, a more complex approach is required.
534
535   // We do an initial binary search to optimize for a common pattern: a large
536   // LHS, and a very small RHS.
537   const_iterator RI = RHS.begin(), RE = RHS.end();
538   iterator LE = end(), LI = std::upper_bound(begin(), LE, *RI);
539
540   // Merge into NewRanges until one of the ranges is exhausted.
541   SmallVector<LiveRange, 4> NewRanges;
542
543   // Keep track of where to begin the replacement.
544   iterator ReplaceI = LI;
545
546   // If there are preceding ranges in the LHS, put the last one into NewRanges
547   // so we can optionally extend it. Adjust the replacement point accordingly.
548   if (LI != begin()) {
549     ReplaceI = llvm::prior(LI);
550     NewRanges.push_back(*ReplaceI);
551   }
552
553   // Now loop over the mergable portions of both LHS and RHS, merging into
554   // NewRanges.
555   while (LI != LE && RI != RE) {
556     // Skip incoming ranges with the wrong value.
557     if (RHSValNo && RI->valno != RHSValNo) {
558       ++RI;
559       continue;
560     }
561
562     // Select the first range. We pick the earliest start point, and then the
563     // largest range.
564     LiveRange R = *LI;
565     if (*RI < R) {
566       R = *RI;
567       ++RI;
568       if (LHSValNo)
569         R.valno = LHSValNo;
570     } else {
571       ++LI;
572     }
573
574     if (NewRanges.empty()) {
575       NewRanges.push_back(R);
576       continue;
577     }
578
579     LiveRange &LastR = NewRanges.back();
580     if (R.valno == LastR.valno) {
581       // Try to merge this range into the last one.
582       if (R.start <= LastR.end) {
583         LastR.end = std::max(LastR.end, R.end);
584         continue;
585       }
586     } else {
587       // We can't merge ranges across a value number.
588       assert(R.start >= LastR.end &&
589              "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's");
590     }
591
592     // If all else fails, just append the range.
593     NewRanges.push_back(R);
594   }
595   assert(RI == RE || LI == LE);
596
597   // Check for being able to merge into the trailing sequence of ranges on the LHS.
598   if (!NewRanges.empty())
599     for (; LI != LE && (LI->valno == NewRanges.back().valno &&
600                         LI->start <= NewRanges.back().end);
601          ++LI)
602       NewRanges.back().end = std::max(NewRanges.back().end, LI->end);
603
604   // Replace the ranges in the LHS with the newly merged ones. It would be
605   // really nice if there were a move-supporting 'replace' directly in
606   // SmallVector, but as there is not, we pay the price of copies to avoid
607   // wasted memory allocations.
608   SmallVectorImpl<LiveRange>::iterator NRI = NewRanges.begin(),
609                                        NRE = NewRanges.end();
610   for (; ReplaceI != LI && NRI != NRE; ++ReplaceI, ++NRI)
611     *ReplaceI = *NRI;
612   if (NRI == NRE)
613     ranges.erase(ReplaceI, LI);
614   else
615     ranges.insert(LI, NRI, NRE);
616
617   // And finally insert any trailing end of RHS (if we have one).
618   for (; RI != RE; ++RI) {
619     LiveRange R = *RI;
620     if (LHSValNo)
621       R.valno = LHSValNo;
622     if (!ranges.empty() &&
623         ranges.back().valno == R.valno && R.start <= ranges.back().end)
624       ranges.back().end = std::max(ranges.back().end, R.end);
625     else
626       ranges.push_back(R);
627   }
628
629   // Ensure we finished with a valid new sequence of ranges.
630   verify();
631 }
632
633 /// MergeRangesInAsValue - Merge all of the intervals in RHS into this live
634 /// interval as the specified value number.  The LiveRanges in RHS are
635 /// allowed to overlap with LiveRanges in the current interval, but only if
636 /// the overlapping LiveRanges have the specified value number.
637 void LiveInterval::MergeRangesInAsValue(const LiveInterval &RHS,
638                                         VNInfo *LHSValNo) {
639   mergeIntervalRanges(RHS, LHSValNo);
640 }
641
642 /// MergeValueInAsValue - Merge all of the live ranges of a specific val#
643 /// in RHS into this live interval as the specified value number.
644 /// The LiveRanges in RHS are allowed to overlap with LiveRanges in the
645 /// current interval, it will replace the value numbers of the overlaped
646 /// live ranges with the specified value number.
647 void LiveInterval::MergeValueInAsValue(const LiveInterval &RHS,
648                                        const VNInfo *RHSValNo,
649                                        VNInfo *LHSValNo) {
650   mergeIntervalRanges(RHS, LHSValNo, RHSValNo);
651 }
652
653 /// MergeValueNumberInto - This method is called when two value nubmers
654 /// are found to be equivalent.  This eliminates V1, replacing all
655 /// LiveRanges with the V1 value number with the V2 value number.  This can
656 /// cause merging of V1/V2 values numbers and compaction of the value space.
657 VNInfo* LiveInterval::MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2) {
658   assert(V1 != V2 && "Identical value#'s are always equivalent!");
659
660   // This code actually merges the (numerically) larger value number into the
661   // smaller value number, which is likely to allow us to compactify the value
662   // space.  The only thing we have to be careful of is to preserve the
663   // instruction that defines the result value.
664
665   // Make sure V2 is smaller than V1.
666   if (V1->id < V2->id) {
667     V1->copyFrom(*V2);
668     std::swap(V1, V2);
669   }
670
671   // Merge V1 live ranges into V2.
672   for (iterator I = begin(); I != end(); ) {
673     iterator LR = I++;
674     if (LR->valno != V1) continue;  // Not a V1 LiveRange.
675
676     // Okay, we found a V1 live range.  If it had a previous, touching, V2 live
677     // range, extend it.
678     if (LR != begin()) {
679       iterator Prev = LR-1;
680       if (Prev->valno == V2 && Prev->end == LR->start) {
681         Prev->end = LR->end;
682
683         // Erase this live-range.
684         ranges.erase(LR);
685         I = Prev+1;
686         LR = Prev;
687       }
688     }
689
690     // Okay, now we have a V1 or V2 live range that is maximally merged forward.
691     // Ensure that it is a V2 live-range.
692     LR->valno = V2;
693
694     // If we can merge it into later V2 live ranges, do so now.  We ignore any
695     // following V1 live ranges, as they will be merged in subsequent iterations
696     // of the loop.
697     if (I != end()) {
698       if (I->start == LR->end && I->valno == V2) {
699         LR->end = I->end;
700         ranges.erase(I);
701         I = LR+1;
702       }
703     }
704   }
705
706   // Now that V1 is dead, remove it.
707   markValNoForDeletion(V1);
708
709   return V2;
710 }
711
712 unsigned LiveInterval::getSize() const {
713   unsigned Sum = 0;
714   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
715     Sum += I->start.distance(I->end);
716   return Sum;
717 }
718
719 raw_ostream& llvm::operator<<(raw_ostream& os, const LiveRange &LR) {
720   return os << '[' << LR.start << ',' << LR.end << ':' << LR.valno->id << ")";
721 }
722
723 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
724 void LiveRange::dump() const {
725   dbgs() << *this << "\n";
726 }
727 #endif
728
729 void LiveInterval::print(raw_ostream &OS) const {
730   if (empty())
731     OS << "EMPTY";
732   else {
733     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = ranges.begin(),
734            E = ranges.end(); I != E; ++I) {
735       OS << *I;
736       assert(I->valno == getValNumInfo(I->valno->id) && "Bad VNInfo");
737     }
738   }
739
740   // Print value number info.
741   if (getNumValNums()) {
742     OS << "  ";
743     unsigned vnum = 0;
744     for (const_vni_iterator i = vni_begin(), e = vni_end(); i != e;
745          ++i, ++vnum) {
746       const VNInfo *vni = *i;
747       if (vnum) OS << " ";
748       OS << vnum << "@";
749       if (vni->isUnused()) {
750         OS << "x";
751       } else {
752         OS << vni->def;
753         if (vni->isPHIDef())
754           OS << "-phi";
755       }
756     }
757   }
758 }
759
760 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
761 void LiveInterval::dump() const {
762   dbgs() << *this << "\n";
763 }
764 #endif
765
766 #ifndef NDEBUG
767 void LiveInterval::verify() const {
768   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
769     assert(I->start.isValid());
770     assert(I->end.isValid());
771     assert(I->start < I->end);
772     assert(I->valno != 0);
773     assert(I->valno == valnos[I->valno->id]);
774     if (llvm::next(I) != E) {
775       assert(I->end <= llvm::next(I)->start);
776       if (I->end == llvm::next(I)->start)
777         assert(I->valno != llvm::next(I)->valno);
778     }
779   }
780 }
781 #endif
782
783
784 void LiveRange::print(raw_ostream &os) const {
785   os << *this;
786 }
787
788 //===----------------------------------------------------------------------===//
789 //                           LiveRangeUpdater class
790 //===----------------------------------------------------------------------===//
791 //
792 // The LiveRangeUpdater class always maintains these invariants:
793 //
794 // - When LastStart is invalid, Spills is empty and the iterators are invalid.
795 //   This is the initial state, and the state created by flush().
796 //   In this state, isDirty() returns false.
797 //
798 // Otherwise, segments are kept in three separate areas:
799 //
800 // 1. [begin; WriteI) at the front of LI.
801 // 2. [ReadI; end) at the back of LI.
802 // 3. Spills.
803 //
804 // - LI.begin() <= WriteI <= ReadI <= LI.end().
805 // - Segments in all three areas are fully ordered and coalesced.
806 // - Segments in area 1 precede and can't coalesce with segments in area 2.
807 // - Segments in Spills precede and can't coalesce with segments in area 2.
808 // - No coalescing is possible between segments in Spills and segments in area
809 //   1, and there are no overlapping segments.
810 //
811 // The segments in Spills are not ordered with respect to the segments in area
812 // 1. They need to be merged.
813 //
814 // When they exist, Spills.back().start <= LastStart,
815 //                 and WriteI[-1].start <= LastStart.
816
817 void LiveRangeUpdater::print(raw_ostream &OS) const {
818   if (!isDirty()) {
819     if (LI)
820       OS << "Clean " << PrintReg(LI->reg) << " updater: " << *LI << '\n';
821     else
822       OS << "Null updater.\n";
823     return;
824   }
825   assert(LI && "Can't have null LI in dirty updater.");
826   OS << PrintReg(LI->reg) << " updater with gap = " << (ReadI - WriteI)
827      << ", last start = " << LastStart
828      << ":\n  Area 1:";
829   for (LiveInterval::const_iterator I = LI->begin(); I != WriteI; ++I)
830     OS << ' ' << *I;
831   OS << "\n  Spills:";
832   for (unsigned I = 0, E = Spills.size(); I != E; ++I)
833     OS << ' ' << Spills[I];
834   OS << "\n  Area 2:";
835   for (LiveInterval::const_iterator I = ReadI, E = LI->end(); I != E; ++I)
836     OS << ' ' << *I;
837   OS << '\n';
838 }
839
840 void LiveRangeUpdater::dump() const
841 {
842   print(errs());
843 }
844
845 // Determine if A and B should be coalesced.
846 static inline bool coalescable(const LiveRange &A, const LiveRange &B) {
847   assert(A.start <= B.start && "Unordered live ranges.");
848   if (A.end == B.start)
849     return A.valno == B.valno;
850   if (A.end < B.start)
851     return false;
852   assert(A.valno == B.valno && "Cannot overlap different values");
853   return true;
854 }
855
856 void LiveRangeUpdater::add(LiveRange Seg) {
857   assert(LI && "Cannot add to a null destination");
858
859   // Flush the state if Start moves backwards.
860   if (!LastStart.isValid() || LastStart > Seg.start) {
861     if (isDirty())
862       flush();
863     // This brings us to an uninitialized state. Reinitialize.
864     assert(Spills.empty() && "Leftover spilled segments");
865     WriteI = ReadI = LI->begin();
866   }
867
868   // Remember start for next time.
869   LastStart = Seg.start;
870
871   // Advance ReadI until it ends after Seg.start.
872   LiveInterval::iterator E = LI->end();
873   if (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start) {
874     // First try to close the gap between WriteI and ReadI with spills.
875     if (ReadI != WriteI)
876       mergeSpills();
877     // Then advance ReadI.
878     if (ReadI == WriteI)
879       ReadI = WriteI = LI->find(Seg.start);
880     else
881       while (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start)
882         *WriteI++ = *ReadI++;
883   }
884
885   assert(ReadI == E || ReadI->end > Seg.start);
886
887   // Check if the ReadI segment begins early.
888   if (ReadI != E && ReadI->start <= Seg.start) {
889     assert(ReadI->valno == Seg.valno && "Cannot overlap different values");
890     // Bail if Seg is completely contained in ReadI.
891     if (ReadI->end >= Seg.end)
892       return;
893     // Coalesce into Seg.
894     Seg.start = ReadI->start;
895     ++ReadI;
896   }
897
898   // Coalesce as much as possible from ReadI into Seg.
899   while (ReadI != E && coalescable(Seg, *ReadI)) {
900     Seg.end = std::max(Seg.end, ReadI->end);
901     ++ReadI;
902   }
903
904   // Try coalescing Spills.back() into Seg.
905   if (!Spills.empty() && coalescable(Spills.back(), Seg)) {
906     Seg.start = Spills.back().start;
907     Seg.end = std::max(Spills.back().end, Seg.end);
908     Spills.pop_back();
909   }
910
911   // Try coalescing Seg into WriteI[-1].
912   if (WriteI != LI->begin() && coalescable(WriteI[-1], Seg)) {
913     WriteI[-1].end = std::max(WriteI[-1].end, Seg.end);
914     return;
915   }
916
917   // Seg doesn't coalesce with anything, and needs to be inserted somewhere.
918   if (WriteI != ReadI) {
919     *WriteI++ = Seg;
920     return;
921   }
922
923   // Finally, append to LI or Spills.
924   if (WriteI == E) {
925     LI->ranges.push_back(Seg);
926     WriteI = ReadI = LI->ranges.end();
927   } else
928     Spills.push_back(Seg);
929 }
930
931 // Merge as many spilled segments as possible into the gap between WriteI
932 // and ReadI. Advance WriteI to reflect the inserted instructions.
933 void LiveRangeUpdater::mergeSpills() {
934   // Perform a backwards merge of Spills and [SpillI;WriteI).
935   size_t GapSize = ReadI - WriteI;
936   size_t NumMoved = std::min(Spills.size(), GapSize);
937   LiveInterval::iterator Src = WriteI;
938   LiveInterval::iterator Dst = Src + NumMoved;
939   LiveInterval::iterator SpillSrc = Spills.end();
940   LiveInterval::iterator B = LI->begin();
941
942   // This is the new WriteI position after merging spills.
943   WriteI = Dst;
944
945   // Now merge Src and Spills backwards.
946   while (Src != Dst) {
947     if (Src != B && Src[-1].start > SpillSrc[-1].start)
948       *--Dst = *--Src;
949     else
950       *--Dst = *--SpillSrc;
951   }
952   assert(NumMoved == size_t(Spills.end() - SpillSrc));
953   Spills.erase(SpillSrc, Spills.end());
954 }
955
956 void LiveRangeUpdater::flush() {
957   if (!isDirty())
958     return;
959   // Clear the dirty state.
960   LastStart = SlotIndex();
961
962   assert(LI && "Cannot add to a null destination");
963
964   // Nothing to merge?
965   if (Spills.empty()) {
966     LI->ranges.erase(WriteI, ReadI);
967     LI->verify();
968     return;
969   }
970
971   // Resize the WriteI - ReadI gap to match Spills.
972   size_t GapSize = ReadI - WriteI;
973   if (GapSize < Spills.size()) {
974     // The gap is too small. Make some room.
975     size_t WritePos = WriteI - LI->begin();
976     LI->ranges.insert(ReadI, Spills.size() - GapSize, LiveRange());
977     // This also invalidated ReadI, but it is recomputed below.
978     WriteI = LI->ranges.begin() + WritePos;
979   } else {
980     // Shrink the gap if necessary.
981     LI->ranges.erase(WriteI + Spills.size(), ReadI);
982   }
983   ReadI = WriteI + Spills.size();
984   mergeSpills();
985   LI->verify();
986 }
987
988 unsigned ConnectedVNInfoEqClasses::Classify(const LiveInterval *LI) {
989   // Create initial equivalence classes.
990   EqClass.clear();
991   EqClass.grow(LI->getNumValNums());
992
993   const VNInfo *used = 0, *unused = 0;
994
995   // Determine connections.
996   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = LI->vni_begin(), E = LI->vni_end();
997        I != E; ++I) {
998     const VNInfo *VNI = *I;
999     // Group all unused values into one class.
1000     if (VNI->isUnused()) {
1001       if (unused)
1002         EqClass.join(unused->id, VNI->id);
1003       unused = VNI;
1004       continue;
1005     }
1006     used = VNI;
1007     if (VNI->isPHIDef()) {
1008       const MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(VNI->def);
1009       assert(MBB && "Phi-def has no defining MBB");
1010       // Connect to values live out of predecessors.
1011       for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
1012            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI)
1013         if (const VNInfo *PVNI = LI->getVNInfoBefore(LIS.getMBBEndIdx(*PI)))
1014           EqClass.join(VNI->id, PVNI->id);
1015     } else {
1016       // Normal value defined by an instruction. Check for two-addr redef.
1017       // FIXME: This could be coincidental. Should we really check for a tied
1018       // operand constraint?
1019       // Note that VNI->def may be a use slot for an early clobber def.
1020       if (const VNInfo *UVNI = LI->getVNInfoBefore(VNI->def))
1021         EqClass.join(VNI->id, UVNI->id);
1022     }
1023   }
1024
1025   // Lump all the unused values in with the last used value.
1026   if (used && unused)
1027     EqClass.join(used->id, unused->id);
1028
1029   EqClass.compress();
1030   return EqClass.getNumClasses();
1031 }
1032
1033 void ConnectedVNInfoEqClasses::Distribute(LiveInterval *LIV[],
1034                                           MachineRegisterInfo &MRI) {
1035   assert(LIV[0] && "LIV[0] must be set");
1036   LiveInterval &LI = *LIV[0];
1037
1038   // Rewrite instructions.
1039   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(LI.reg),
1040        RE = MRI.reg_end(); RI != RE;) {
1041     MachineOperand &MO = RI.getOperand();
1042     MachineInstr *MI = MO.getParent();
1043     ++RI;
1044     // DBG_VALUE instructions should have been eliminated earlier.
1045     LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS.getInstructionIndex(MI));
1046     const VNInfo *VNI = MO.readsReg() ? LRQ.valueIn() : LRQ.valueDefined();
1047     // In the case of an <undef> use that isn't tied to any def, VNI will be
1048     // NULL. If the use is tied to a def, VNI will be the defined value.
1049     if (!VNI)
1050       continue;
1051     MO.setReg(LIV[getEqClass(VNI)]->reg);
1052   }
1053
1054   // Move runs to new intervals.
1055   LiveInterval::iterator J = LI.begin(), E = LI.end();
1056   while (J != E && EqClass[J->valno->id] == 0)
1057     ++J;
1058   for (LiveInterval::iterator I = J; I != E; ++I) {
1059     if (unsigned eq = EqClass[I->valno->id]) {
1060       assert((LIV[eq]->empty() || LIV[eq]->expiredAt(I->start)) &&
1061              "New intervals should be empty");
1062       LIV[eq]->ranges.push_back(*I);
1063     } else
1064       *J++ = *I;
1065   }
1066   LI.ranges.erase(J, E);
1067
1068   // Transfer VNInfos to their new owners and renumber them.
1069   unsigned j = 0, e = LI.getNumValNums();
1070   while (j != e && EqClass[j] == 0)
1071     ++j;
1072   for (unsigned i = j; i != e; ++i) {
1073     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
1074     if (unsigned eq = EqClass[i]) {
1075       VNI->id = LIV[eq]->getNumValNums();
1076       LIV[eq]->valnos.push_back(VNI);
1077     } else {
1078       VNI->id = j;
1079       LI.valnos[j++] = VNI;
1080     }
1081   }
1082   LI.valnos.resize(j);
1083 }