lib/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.cpp

   1 //===-- LiveIntervalAnalysis.cpp - Live Interval Analysis -----------------===//
   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 LiveInterval analysis pass which is used
  11 // by the Linear Scan Register allocator. This pass linearizes the
  12 // basic blocks of the function in DFS order and uses the
  13 // LiveVariables pass to conservatively compute live intervals for
  14 // each virtual and physical register.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "liveintervals"
  19 #include "LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "llvm/Value.h"
  21 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  27 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "Support/CommandLine.h"
  31 #include "Support/Debug.h"
  32 #include "Support/Statistic.h"
  33 #include "Support/STLExtras.h"
  34 #include "VirtRegMap.h"
  35 #include <cmath>
  36
  37 using namespace llvm;
  38
  39 namespace {
  40   RegisterAnalysis<LiveIntervals> X("liveintervals", "Live Interval Analysis");
  41
  42   Statistic<> numIntervals
  43   ("liveintervals", "Number of original intervals");
  44
  45   Statistic<> numIntervalsAfter
  46   ("liveintervals", "Number of intervals after coalescing");
  47
  48   Statistic<> numJoins
  49   ("liveintervals", "Number of interval joins performed");
  50
  51   Statistic<> numPeep
  52   ("liveintervals", "Number of identity moves eliminated after coalescing");
  53
  54   Statistic<> numFolded
  55   ("liveintervals", "Number of loads/stores folded into instructions");
  56
  57   cl::opt<bool>
  58   EnableJoining("join-liveintervals",
  59                 cl::desc("Join compatible live intervals"),
  60                 cl::init(true));
  61 };
  62
  63 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const
  64 {
  65   AU.addPreserved<LiveVariables>();
  66   AU.addRequired<LiveVariables>();
  67   AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  68   AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
  69   AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
  70   AU.addRequired<LoopInfo>();
  71   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  72 }
  73
  74 void LiveIntervals::releaseMemory()
  75 {
  76   mi2iMap_.clear();
  77   i2miMap_.clear();
  78   r2iMap_.clear();
  79   r2rMap_.clear();
  80 }
  81
  82
  83 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
  84 ///
  85 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
  86   mf_ = &fn;
  87   tm_ = &fn.getTarget();
  88   mri_ = tm_->getRegisterInfo();
  89   lv_ = &getAnalysis<LiveVariables>();
  90   allocatableRegs_ = mri_->getAllocatableSet(fn);
  91
  92   // number MachineInstrs
  93   unsigned miIndex = 0;
  94   for (MachineFunction::iterator mbb = mf_->begin(), mbbEnd = mf_->end();
  95        mbb != mbbEnd; ++mbb)
  96     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
  97          mi != miEnd; ++mi) {
  98       bool inserted = mi2iMap_.insert(std::make_pair(mi, miIndex)).second;
  99       assert(inserted && "multiple MachineInstr -> index mappings");
 100       i2miMap_.push_back(mi);
 101       miIndex += InstrSlots::NUM;
 102     }
 103
 104   computeIntervals();
 105
 106   numIntervals += getNumIntervals();
 107
 108 #if 1
 109   DEBUG(std::cerr << "********** INTERVALS **********\n");
 110   DEBUG(for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 111         std::cerr << I->second << "\n");
 112 #endif
 113
 114   // join intervals if requested
 115   if (EnableJoining) joinIntervals();
 116
 117   numIntervalsAfter += getNumIntervals();
 118
 119   // perform a final pass over the instructions and compute spill
 120   // weights, coalesce virtual registers and remove identity moves
 121   const LoopInfo& loopInfo = getAnalysis<LoopInfo>();
 122   const TargetInstrInfo& tii = *tm_->getInstrInfo();
 123
 124   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 125        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 126     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
 127     unsigned loopDepth = loopInfo.getLoopDepth(mbb->getBasicBlock());
 128
 129     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
 130          mii != mie; ) {
 131       // if the move will be an identity move delete it
 132       unsigned srcReg, dstReg, RegRep;
 133       if (tii.isMoveInstr(*mii, srcReg, dstReg) &&
 134           (RegRep = rep(srcReg)) == rep(dstReg)) {
 135         // remove from def list
 136         LiveInterval &interval = getOrCreateInterval(RegRep);
 137         // remove index -> MachineInstr and
 138         // MachineInstr -> index mappings
 139         Mi2IndexMap::iterator mi2i = mi2iMap_.find(mii);
 140         if (mi2i != mi2iMap_.end()) {
 141           i2miMap_[mi2i->second/InstrSlots::NUM] = 0;
 142           mi2iMap_.erase(mi2i);
 143         }
 144         mii = mbbi->erase(mii);
 145         ++numPeep;
 146       }
 147       else {
 148         for (unsigned i = 0; i < mii->getNumOperands(); ++i) {
 149           const MachineOperand& mop = mii->getOperand(i);
 150           if (mop.isRegister() && mop.getReg() &&
 151               MRegisterInfo::isVirtualRegister(mop.getReg())) {
 152             // replace register with representative register
 153             unsigned reg = rep(mop.getReg());
 154             mii->SetMachineOperandReg(i, reg);
 155
 156             LiveInterval &RegInt = getInterval(reg);
 157             RegInt.weight +=
 158               (mop.isUse() + mop.isDef()) * pow(10.0F, loopDepth);
 159           }
 160         }
 161         ++mii;
 162       }
 163     }
 164   }
 165
 166   DEBUG(std::cerr << "********** INTERVALS **********\n");
 167   DEBUG (for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 168          std::cerr << I->second << "\n");
 169   DEBUG(std::cerr << "********** MACHINEINSTRS **********\n");
 170   DEBUG(
 171     for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 172          mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 173       std::cerr << ((Value*)mbbi->getBasicBlock())->getName() << ":\n";
 174       for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbbi->begin(),
 175              mie = mbbi->end(); mii != mie; ++mii) {
 176         std::cerr << getInstructionIndex(mii) << '\t';
 177         mii->print(std::cerr, tm_);
 178       }
 179     });
 180
 181   return true;
 182 }
 183
 184 std::vector<LiveInterval*> LiveIntervals::addIntervalsForSpills(
 185   const LiveInterval& li,
 186   VirtRegMap& vrm,
 187   int slot)
 188 {
 189   std::vector<LiveInterval*> added;
 190
 191   assert(li.weight != HUGE_VAL &&
 192          "attempt to spill already spilled interval!");
 193
 194   DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadding intervals for spills for interval: "
 195         << li << '\n');
 196
 197   const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(li.reg);
 198
 199   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
 200          i = li.ranges.begin(), e = li.ranges.end(); i != e; ++i) {
 201     unsigned index = getBaseIndex(i->start);
 202     unsigned end = getBaseIndex(i->end-1) + InstrSlots::NUM;
 203     for (; index != end; index += InstrSlots::NUM) {
 204       // skip deleted instructions
 205       while (index != end && !getInstructionFromIndex(index))
 206         index += InstrSlots::NUM;
 207       if (index == end) break;
 208
 209       MachineBasicBlock::iterator mi = getInstructionFromIndex(index);
 210
 211     for_operand:
 212       for (unsigned i = 0; i != mi->getNumOperands(); ++i) {
 213         MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 214         if (mop.isRegister() && mop.getReg() == li.reg) {
 215           if (MachineInstr* fmi =
 216               mri_->foldMemoryOperand(mi, i, slot)) {
 217             lv_->instructionChanged(mi, fmi);
 218             vrm.virtFolded(li.reg, mi, fmi);
 219             mi2iMap_.erase(mi);
 220             i2miMap_[index/InstrSlots::NUM] = fmi;
 221             mi2iMap_[fmi] = index;
 222             MachineBasicBlock& mbb = *mi->getParent();
 223             mi = mbb.insert(mbb.erase(mi), fmi);
 224             ++numFolded;
 225             goto for_operand;
 226           }
 227           else {
 228             // This is tricky. We need to add information in
 229             // the interval about the spill code so we have to
 230             // use our extra load/store slots.
 231             //
 232             // If we have a use we are going to have a load so
 233             // we start the interval from the load slot
 234             // onwards. Otherwise we start from the def slot.
 235             unsigned start = (mop.isUse() ?
 236                               getLoadIndex(index) :
 237                               getDefIndex(index));
 238             // If we have a def we are going to have a store
 239             // right after it so we end the interval after the
 240             // use of the next instruction. Otherwise we end
 241             // after the use of this instruction.
 242             unsigned end = 1 + (mop.isDef() ?
 243                                 getStoreIndex(index) :
 244                                 getUseIndex(index));
 245
 246             // create a new register for this spill
 247             unsigned nReg =
 248               mf_->getSSARegMap()->createVirtualRegister(rc);
 249             mi->SetMachineOperandReg(i, nReg);
 250             vrm.grow();
 251             vrm.assignVirt2StackSlot(nReg, slot);
 252             LiveInterval& nI = getOrCreateInterval(nReg);
 253             assert(nI.empty());
 254             // the spill weight is now infinity as it
 255             // cannot be spilled again
 256             nI.weight = HUGE_VAL;
 257             LiveRange LR(start, end, nI.getNextValue());
 258             DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 259             nI.addRange(LR);
 260             added.push_back(&nI);
 261             // update live variables
 262             lv_->addVirtualRegisterKilled(nReg, mi);
 263             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadded new interval: "
 264                   << nI << '\n');
 265           }
 266         }
 267       }
 268     }
 269   }
 270
 271   return added;
 272 }
 273
 274 void LiveIntervals::printRegName(unsigned reg) const
 275 {
 276   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
 277     std::cerr << mri_->getName(reg);
 278   else
 279     std::cerr << "%reg" << reg;
 280 }
 281
 282 void LiveIntervals::handleVirtualRegisterDef(MachineBasicBlock* mbb,
 283                                              MachineBasicBlock::iterator mi,
 284                                              LiveInterval& interval)
 285 {
 286   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 287   LiveVariables::VarInfo& vi = lv_->getVarInfo(interval.reg);
 288
 289   // Virtual registers may be defined multiple times (due to phi
 290   // elimination and 2-addr elimination).  Much of what we do only has to be
 291   // done once for the vreg.  We use an empty interval to detect the first
 292   // time we see a vreg.
 293   if (interval.empty()) {
 294     // Get the Idx of the defining instructions.
 295     unsigned defIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 296
 297     unsigned ValNum = interval.getNextValue();
 298     assert(ValNum == 0 && "First value in interval is not 0?");
 299     ValNum = 0;  // Clue in the optimizer.
 300
 301     // Loop over all of the blocks that the vreg is defined in.  There are
 302     // two cases we have to handle here.  The most common case is a vreg
 303     // whose lifetime is contained within a basic block.  In this case there
 304     // will be a single kill, in MBB, which comes after the definition.
 305     if (vi.Kills.size() == 1 && vi.Kills[0]->getParent() == mbb) {
 306       // FIXME: what about dead vars?
 307       unsigned killIdx;
 308       if (vi.Kills[0] != mi)
 309         killIdx = getUseIndex(getInstructionIndex(vi.Kills[0]))+1;
 310       else
 311         killIdx = defIndex+1;
 312
 313       // If the kill happens after the definition, we have an intra-block
 314       // live range.
 315       if (killIdx > defIndex) {
 316         assert(vi.AliveBlocks.empty() &&
 317                "Shouldn't be alive across any blocks!");
 318         LiveRange LR(defIndex, killIdx, ValNum);
 319         interval.addRange(LR);
 320         DEBUG(std::cerr << " +" << LR << "\n");
 321         return;
 322       }
 323     }
 324
 325     // The other case we handle is when a virtual register lives to the end
 326     // of the defining block, potentially live across some blocks, then is
 327     // live into some number of blocks, but gets killed.  Start by adding a
 328     // range that goes from this definition to the end of the defining block.
 329     LiveRange NewLR(defIndex, getInstructionIndex(&mbb->back()) +
 330                     InstrSlots::NUM, ValNum);
 331     DEBUG(std::cerr << " +" << NewLR);
 332     interval.addRange(NewLR);
 333
 334     // Iterate over all of the blocks that the variable is completely
 335     // live in, adding [insrtIndex(begin), instrIndex(end)+4) to the
 336     // live interval.
 337     for (unsigned i = 0, e = vi.AliveBlocks.size(); i != e; ++i) {
 338       if (vi.AliveBlocks[i]) {
 339         MachineBasicBlock* mbb = mf_->getBlockNumbered(i);
 340         if (!mbb->empty()) {
 341           LiveRange LR(getInstructionIndex(&mbb->front()),
 342                        getInstructionIndex(&mbb->back())+InstrSlots::NUM,
 343                        ValNum);
 344           interval.addRange(LR);
 345           DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 346         }
 347       }
 348     }
 349
 350     // Finally, this virtual register is live from the start of any killing
 351     // block to the 'use' slot of the killing instruction.
 352     for (unsigned i = 0, e = vi.Kills.size(); i != e; ++i) {
 353       MachineInstr *Kill = vi.Kills[i];
 354       LiveRange LR(getInstructionIndex(Kill->getParent()->begin()),
 355                    getUseIndex(getInstructionIndex(Kill))+1, ValNum);
 356       interval.addRange(LR);
 357       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 358     }
 359
 360   } else {
 361     // If this is the second time we see a virtual register definition, it
 362     // must be due to phi elimination or two addr elimination.  If this is
 363     // the result of two address elimination, then the vreg is the first
 364     // operand, and is a def-and-use.
 365     if (mi->getOperand(0).isRegister() &&
 366         mi->getOperand(0).getReg() == interval.reg &&
 367         mi->getOperand(0).isDef() && mi->getOperand(0).isUse()) {
 368       // If this is a two-address definition, then we have already processed
 369       // the live range.  The only problem is that we didn't realize there
 370       // are actually two values in the live interval.  Because of this we
 371       // need to take the LiveRegion that defines this register and split it
 372       // into two values.
 373       unsigned DefIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(vi.DefInst));
 374       unsigned RedefIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 375
 376       // Delete the initial value, which should be short and continuous,
 377       // becuase the 2-addr copy must be in the same MBB as the redef.
 378       interval.removeRange(DefIndex, RedefIndex);
 379
 380       LiveRange LR(DefIndex, RedefIndex, interval.getNextValue());
 381       DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 382       interval.addRange(LR);
 383
 384       // If this redefinition is dead, we need to add a dummy unit live
 385       // range covering the def slot.
 386       for (LiveVariables::killed_iterator KI = lv_->dead_begin(mi),
 387              E = lv_->dead_end(mi); KI != E; ++KI)
 388         if (KI->second == interval.reg) {
 389           interval.addRange(LiveRange(RedefIndex, RedefIndex+1, 0));
 390           break;
 391         }
 392
 393       DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 394
 395     } else {
 396       // Otherwise, this must be because of phi elimination.  If this is the
 397       // first redefinition of the vreg that we have seen, go back and change
 398       // the live range in the PHI block to be a different value number.
 399       if (interval.containsOneValue()) {
 400         assert(vi.Kills.size() == 1 &&
 401                "PHI elimination vreg should have one kill, the PHI itself!");
 402
 403         // Remove the old range that we now know has an incorrect number.
 404         MachineInstr *Killer = vi.Kills[0];
 405         unsigned Start = getInstructionIndex(Killer->getParent()->begin());
 406         unsigned End = getUseIndex(getInstructionIndex(Killer))+1;
 407         DEBUG(std::cerr << "Removing [" << Start << "," << End << "] from: "
 408               << interval << "\n");
 409         interval.removeRange(Start, End);
 410         DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 411
 412         // Replace the interval with one of a NEW value number.
 413         LiveRange LR(Start, End, interval.getNextValue());
 414         DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 415         interval.addRange(LR);
 416         DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 417       }
 418
 419       // In the case of PHI elimination, each variable definition is only
 420       // live until the end of the block.  We've already taken care of the
 421       // rest of the live range.
 422       unsigned defIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 423       LiveRange LR(defIndex,
 424                    getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 425                    interval.getNextValue());
 426       interval.addRange(LR);
 427       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 428     }
 429   }
 430
 431   DEBUG(std::cerr << '\n');
 432 }
 433
 434 void LiveIntervals::handlePhysicalRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 435                                               MachineBasicBlock::iterator mi,
 436                                               LiveInterval& interval)
 437 {
 438   // A physical register cannot be live across basic block, so its
 439   // lifetime must end somewhere in its defining basic block.
 440   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 441   typedef LiveVariables::killed_iterator KillIter;
 442
 443   unsigned baseIndex = getInstructionIndex(mi);
 444   unsigned start = getDefIndex(baseIndex);
 445   unsigned end = start;
 446
 447   // If it is not used after definition, it is considered dead at
 448   // the instruction defining it. Hence its interval is:
 449   // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 450   for (KillIter ki = lv_->dead_begin(mi), ke = lv_->dead_end(mi);
 451        ki != ke; ++ki) {
 452     if (interval.reg == ki->second) {
 453       DEBUG(std::cerr << " dead");
 454       end = getDefIndex(start) + 1;
 455       goto exit;
 456     }
 457   }
 458
 459   // If it is not dead on definition, it must be killed by a
 460   // subsequent instruction. Hence its interval is:
 461   // [defSlot(def), useSlot(kill)+1)
 462   while (true) {
 463     ++mi;
 464     assert(mi != MBB->end() && "physreg was not killed in defining block!");
 465     baseIndex += InstrSlots::NUM;
 466     for (KillIter ki = lv_->killed_begin(mi), ke = lv_->killed_end(mi);
 467          ki != ke; ++ki) {
 468       if (interval.reg == ki->second) {
 469         DEBUG(std::cerr << " killed");
 470         end = getUseIndex(baseIndex) + 1;
 471         goto exit;
 472       }
 473     }
 474   }
 475
 476 exit:
 477   assert(start < end && "did not find end of interval?");
 478   LiveRange LR(start, end, interval.getNextValue());
 479   interval.addRange(LR);
 480   DEBUG(std::cerr << " +" << LR << '\n');
 481 }
 482
 483 void LiveIntervals::handleRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 484                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
 485                                       unsigned reg) {
 486   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
 487     handleVirtualRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(reg));
 488   else if (allocatableRegs_[reg]) {
 489     handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(reg));
 490     for (const unsigned* AS = mri_->getAliasSet(reg); *AS; ++AS)
 491       handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(*AS));
 492   }
 493 }
 494
 495 /// computeIntervals - computes the live intervals for virtual
 496 /// registers. for some ordering of the machine instructions [1,N] a
 497 /// live interval is an interval [i, j) where 1 <= i <= j < N for
 498 /// which a variable is live
 499 void LiveIntervals::computeIntervals()
 500 {
 501   DEBUG(std::cerr << "********** COMPUTING LIVE INTERVALS **********\n");
 502   DEBUG(std::cerr << "********** Function: "
 503         << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
 504
 505   for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 506        I != E; ++I) {
 507     MachineBasicBlock* mbb = I;
 508     DEBUG(std::cerr << ((Value*)mbb->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
 509
 510     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
 511          mi != miEnd; ++mi) {
 512       const TargetInstrDescriptor& tid =
 513         tm_->getInstrInfo()->get(mi->getOpcode());
 514       DEBUG(std::cerr << getInstructionIndex(mi) << "\t";
 515             mi->print(std::cerr, tm_));
 516
 517       // handle implicit defs
 518       for (const unsigned* id = tid.ImplicitDefs; *id; ++id)
 519         handleRegisterDef(mbb, mi, *id);
 520
 521       // handle explicit defs
 522       for (int i = mi->getNumOperands() - 1; i >= 0; --i) {
 523         MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 524         // handle register defs - build intervals
 525         if (mop.isRegister() && mop.getReg() && mop.isDef())
 526           handleRegisterDef(mbb, mi, mop.getReg());
 527       }
 528     }
 529   }
 530 }
 531
 532 void LiveIntervals::joinIntervalsInMachineBB(MachineBasicBlock *MBB) {
 533   DEBUG(std::cerr << ((Value*)MBB->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
 534   const TargetInstrInfo &TII = *tm_->getInstrInfo();
 535
 536   for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), mie = MBB->end();
 537        mi != mie; ++mi) {
 538     DEBUG(std::cerr << getInstructionIndex(mi) << '\t' << *mi);
 539
 540     // we only join virtual registers with allocatable
 541     // physical registers since we do not have liveness information
 542     // on not allocatable physical registers
 543     unsigned regA, regB;
 544     if (TII.isMoveInstr(*mi, regA, regB) &&
 545         (MRegisterInfo::isVirtualRegister(regA) || allocatableRegs_[regA]) &&
 546         (MRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) || allocatableRegs_[regB])) {
 547
 548       // Get representative registers.
 549       regA = rep(regA);
 550       regB = rep(regB);
 551
 552       // If they are already joined we continue.
 553       if (regA == regB)
 554         continue;
 555
 556       // If they are both physical registers, we cannot join them.
 557       if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regA) &&
 558           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regB))
 559         continue;
 560
 561       // If they are not of the same register class, we cannot join them.
 562       if (differingRegisterClasses(regA, regB))
 563         continue;
 564
 565       LiveInterval &IntA = getInterval(regA);
 566       LiveInterval &IntB = getInterval(regB);
 567       assert(IntA.reg == regA && IntB.reg == regB &&
 568              "Register mapping is horribly broken!");
 569
 570       DEBUG(std::cerr << "\t\tInspecting " << IntA << " and " << IntB << ": ");
 571
 572       // If two intervals contain a single value and are joined by a copy, it
 573       // does not matter if the intervals overlap, they can always be joined.
 574       bool TriviallyJoinable =
 575         IntA.containsOneValue() && IntB.containsOneValue();
 576
 577       unsigned MIDefIdx = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 578       if ((TriviallyJoinable || IntB.joinable(IntA, MIDefIdx)) &&
 579           !overlapsAliases(&IntA, &IntB)) {
 580         IntB.join(IntA, MIDefIdx);
 581
 582         if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regA)) {
 583           r2iMap_.erase(regA);
 584           r2rMap_[regA] = regB;
 585         } else {
 586           // Otherwise merge the data structures the other way so we don't lose
 587           // the physreg information.
 588           r2rMap_[regB] = regA;
 589           IntB.reg = regA;
 590           IntA.swap(IntB);
 591           r2iMap_.erase(regB);
 592         }
 593         DEBUG(std::cerr << "Joined.  Result = " << IntB << "\n");
 594         ++numJoins;
 595       } else {
 596         DEBUG(std::cerr << "Interference!\n");
 597       }
 598     }
 599   }
 600 }
 601
 602 namespace {
 603   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
 604   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
 605   struct DepthMBBCompare {
 606     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
 607     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
 608       if (LHS.first > RHS.first) return true;   // Deeper loops first
 609       return LHS.first == RHS.first &&
 610         LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
 611     }
 612   };
 613 }
 614
 615 void LiveIntervals::joinIntervals() {
 616   DEBUG(std::cerr << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
 617
 618   const LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfo>();
 619   if (LI.begin() == LI.end()) {
 620     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
 621     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 622          I != E; ++I)
 623       joinIntervalsInMachineBB(I);
 624   } else {
 625     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
 626     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
 627     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
 628     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
 629     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 630          I != E; ++I)
 631       MBBs.push_back(std::make_pair(LI.getLoopDepth(I->getBasicBlock()), I));
 632
 633     // Sort by loop depth.
 634     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
 635
 636     // Finally, join intervals in loop nest order.
 637     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
 638       joinIntervalsInMachineBB(MBBs[i].second);
 639   }
 640
 641   DEBUG(std::cerr << "*** Register mapping ***\n");
 642   DEBUG(for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = r2rMap_.begin(),
 643                E = r2rMap_.end(); I != E; ++I)
 644         std::cerr << "  reg " << I->first << " -> reg " << I->second << "\n";);
 645 }
 646
 647 /// Return true if the two specified registers belong to different register
 648 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs.
 649 bool LiveIntervals::differingRegisterClasses(unsigned RegA,
 650                                              unsigned RegB) const {
 651   const TargetRegisterClass *RegClass;
 652
 653   // Get the register classes for the first reg.
 654   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA))
 655     RegClass = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegA);
 656   else
 657     RegClass = mri_->getRegClass(RegA);
 658
 659   // Compare against the regclass for the second reg.
 660   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
 661     return RegClass != mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegB);
 662   else
 663     return !RegClass->contains(RegB);
 664 }
 665
 666 bool LiveIntervals::overlapsAliases(const LiveInterval *LHS,
 667                                     const LiveInterval *RHS) const {
 668   if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS->reg)) {
 669     if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS->reg))
 670       return false;   // vreg-vreg merge has no aliases!
 671     std::swap(LHS, RHS);
 672   }
 673
 674   assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS->reg) &&
 675          MRegisterInfo::isVirtualRegister(RHS->reg) &&
 676          "first interval must describe a physical register");
 677
 678   for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(LHS->reg); *AS; ++AS)
 679     if (RHS->overlaps(getInterval(*AS)))
 680       return true;
 681
 682   return false;
 683 }
 684
 685 LiveInterval LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
 686   float Weight = MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ?  HUGE_VAL :0.0F;
 687   return LiveInterval(reg, Weight);
 688 }