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 "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "VirtRegMap.h"
  21 #include "llvm/Value.h"
  22 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  28 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  34 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  35 #include <algorithm>
  36 #include <cmath>
  37 #include <iostream>
  38 using namespace llvm;
  39
  40 namespace {
  41   RegisterPass<LiveIntervals> X("liveintervals", "Live Interval Analysis");
  42
  43   static Statistic<> numIntervals
  44   ("liveintervals", "Number of original intervals");
  45
  46   static Statistic<> numIntervalsAfter
  47   ("liveintervals", "Number of intervals after coalescing");
  48
  49   static Statistic<> numJoins
  50   ("liveintervals", "Number of interval joins performed");
  51
  52   static Statistic<> numPeep
  53   ("liveintervals", "Number of identity moves eliminated after coalescing");
  54
  55   static Statistic<> numFolded
  56   ("liveintervals", "Number of loads/stores folded into instructions");
  57
  58   static cl::opt<bool>
  59   EnableJoining("join-liveintervals",
  60                 cl::desc("Join compatible live intervals"),
  61                 cl::init(true));
  62 }
  63
  64 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  65   AU.addRequired<LiveVariables>();
  66   AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  67   AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
  68   AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
  69   AU.addRequired<LoopInfo>();
  70   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  71 }
  72
  73 void LiveIntervals::releaseMemory() {
  74   mi2iMap_.clear();
  75   i2miMap_.clear();
  76   r2iMap_.clear();
  77   r2rMap_.clear();
  78 }
  79
  80
  81 static bool isZeroLengthInterval(LiveInterval *li) {
  82   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
  83          i = li->ranges.begin(), e = li->ranges.end(); i != e; ++i)
  84     if (i->end - i->start > LiveIntervals::InstrSlots::NUM)
  85       return false;
  86   return true;
  87 }
  88
  89
  90 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
  91 ///
  92 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
  93   mf_ = &fn;
  94   tm_ = &fn.getTarget();
  95   mri_ = tm_->getRegisterInfo();
  96   tii_ = tm_->getInstrInfo();
  97   lv_ = &getAnalysis<LiveVariables>();
  98   allocatableRegs_ = mri_->getAllocatableSet(fn);
  99   r2rMap_.grow(mf_->getSSARegMap()->getLastVirtReg());
 100
 101   // If this function has any live ins, insert a dummy instruction at the
 102   // beginning of the function that we will pretend "defines" the values.  This
 103   // is to make the interval analysis simpler by providing a number.
 104   if (fn.livein_begin() != fn.livein_end()) {
 105     unsigned FirstLiveIn = fn.livein_begin()->first;
 106
 107     // Find a reg class that contains this live in.
 108     const TargetRegisterClass *RC = 0;
 109     for (MRegisterInfo::regclass_iterator RCI = mri_->regclass_begin(),
 110            E = mri_->regclass_end(); RCI != E; ++RCI)
 111       if ((*RCI)->contains(FirstLiveIn)) {
 112         RC = *RCI;
 113         break;
 114       }
 115
 116     MachineInstr *OldFirstMI = fn.begin()->begin();
 117     mri_->copyRegToReg(*fn.begin(), fn.begin()->begin(),
 118                        FirstLiveIn, FirstLiveIn, RC);
 119     assert(OldFirstMI != fn.begin()->begin() &&
 120            "copyRetToReg didn't insert anything!");
 121   }
 122
 123   // number MachineInstrs
 124   unsigned miIndex = 0;
 125   for (MachineFunction::iterator mbb = mf_->begin(), mbbEnd = mf_->end();
 126        mbb != mbbEnd; ++mbb)
 127     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
 128          mi != miEnd; ++mi) {
 129       bool inserted = mi2iMap_.insert(std::make_pair(mi, miIndex)).second;
 130       assert(inserted && "multiple MachineInstr -> index mappings");
 131       i2miMap_.push_back(mi);
 132       miIndex += InstrSlots::NUM;
 133     }
 134
 135   // Note intervals due to live-in values.
 136   if (fn.livein_begin() != fn.livein_end()) {
 137     MachineBasicBlock *Entry = fn.begin();
 138     for (MachineFunction::livein_iterator I = fn.livein_begin(),
 139            E = fn.livein_end(); I != E; ++I) {
 140       handlePhysicalRegisterDef(Entry, Entry->begin(), 0,
 141                                 getOrCreateInterval(I->first), 0);
 142       for (const unsigned* AS = mri_->getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
 143         handlePhysicalRegisterDef(Entry, Entry->begin(), 0,
 144                                   getOrCreateInterval(*AS), 0);
 145     }
 146   }
 147
 148   computeIntervals();
 149
 150   numIntervals += getNumIntervals();
 151
 152   DEBUG(std::cerr << "********** INTERVALS **********\n";
 153         for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 154           I->second.print(std::cerr, mri_);
 155           std::cerr << "\n";
 156         });
 157
 158   // join intervals if requested
 159   if (EnableJoining) joinIntervals();
 160
 161   numIntervalsAfter += getNumIntervals();
 162
 163   // perform a final pass over the instructions and compute spill
 164   // weights, coalesce virtual registers and remove identity moves.
 165   const LoopInfo& loopInfo = getAnalysis<LoopInfo>();
 166
 167   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 168        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 169     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
 170     unsigned loopDepth = loopInfo.getLoopDepth(mbb->getBasicBlock());
 171
 172     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
 173          mii != mie; ) {
 174       // if the move will be an identity move delete it
 175       unsigned srcReg, dstReg, RegRep;
 176       if (tii_->isMoveInstr(*mii, srcReg, dstReg) &&
 177           (RegRep = rep(srcReg)) == rep(dstReg)) {
 178         // remove from def list
 179         LiveInterval &interval = getOrCreateInterval(RegRep);
 180         RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
 181         mii = mbbi->erase(mii);
 182         ++numPeep;
 183       }
 184       else {
 185         for (unsigned i = 0, e = mii->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 186           const MachineOperand &mop = mii->getOperand(i);
 187           if (mop.isRegister() && mop.getReg() &&
 188               MRegisterInfo::isVirtualRegister(mop.getReg())) {
 189             // replace register with representative register
 190             unsigned reg = rep(mop.getReg());
 191             mii->getOperand(i).setReg(reg);
 192
 193             LiveInterval &RegInt = getInterval(reg);
 194             RegInt.weight +=
 195               (mop.isUse() + mop.isDef()) * pow(10.0F, (int)loopDepth);
 196           }
 197         }
 198         ++mii;
 199       }
 200     }
 201   }
 202
 203   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 204     LiveInterval &li = I->second;
 205     if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(li.reg)) {
 206       // If the live interval length is essentially zero, i.e. in every live
 207       // range the use follows def immediately, it doesn't make sense to spill
 208       // it and hope it will be easier to allocate for this li.
 209       if (isZeroLengthInterval(&li))
 210         li.weight = float(HUGE_VAL);
 211     }
 212   }
 213
 214   DEBUG(dump());
 215   return true;
 216 }
 217
 218 /// print - Implement the dump method.
 219 void LiveIntervals::print(std::ostream &O, const Module* ) const {
 220   O << "********** INTERVALS **********\n";
 221   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 222     I->second.print(std::cerr, mri_);
 223     std::cerr << "\n";
 224   }
 225
 226   O << "********** MACHINEINSTRS **********\n";
 227   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 228        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 229     O << ((Value*)mbbi->getBasicBlock())->getName() << ":\n";
 230     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbbi->begin(),
 231            mie = mbbi->end(); mii != mie; ++mii) {
 232       O << getInstructionIndex(mii) << '\t' << *mii;
 233     }
 234   }
 235 }
 236
 237 std::vector<LiveInterval*> LiveIntervals::
 238 addIntervalsForSpills(const LiveInterval &li, VirtRegMap &vrm, int slot) {
 239   // since this is called after the analysis is done we don't know if
 240   // LiveVariables is available
 241   lv_ = getAnalysisToUpdate<LiveVariables>();
 242
 243   std::vector<LiveInterval*> added;
 244
 245   assert(li.weight != HUGE_VAL &&
 246          "attempt to spill already spilled interval!");
 247
 248   DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadding intervals for spills for interval: ";
 249         li.print(std::cerr, mri_); std::cerr << '\n');
 250
 251   const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(li.reg);
 252
 253   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
 254          i = li.ranges.begin(), e = li.ranges.end(); i != e; ++i) {
 255     unsigned index = getBaseIndex(i->start);
 256     unsigned end = getBaseIndex(i->end-1) + InstrSlots::NUM;
 257     for (; index != end; index += InstrSlots::NUM) {
 258       // skip deleted instructions
 259       while (index != end && !getInstructionFromIndex(index))
 260         index += InstrSlots::NUM;
 261       if (index == end) break;
 262
 263       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(index);
 264
 265       // NewRegLiveIn - This instruction might have multiple uses of the spilled
 266       // register.  In this case, for the first use, keep track of the new vreg
 267       // that we reload it into.  If we see a second use, reuse this vreg
 268       // instead of creating live ranges for two reloads.
 269       unsigned NewRegLiveIn = 0;
 270
 271     for_operand:
 272       for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
 273         MachineOperand& mop = MI->getOperand(i);
 274         if (mop.isRegister() && mop.getReg() == li.reg) {
 275           if (NewRegLiveIn && mop.isUse()) {
 276             // We already emitted a reload of this value, reuse it for
 277             // subsequent operands.
 278             MI->getOperand(i).setReg(NewRegLiveIn);
 279             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\treused reload into reg" << NewRegLiveIn
 280                             << " for operand #" << i << '\n');
 281           } else if (MachineInstr* fmi = mri_->foldMemoryOperand(MI, i, slot)) {
 282             // Attempt to fold the memory reference into the instruction.  If we
 283             // can do this, we don't need to insert spill code.
 284             if (lv_)
 285               lv_->instructionChanged(MI, fmi);
 286             MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 287             vrm.virtFolded(li.reg, MI, i, fmi);
 288             mi2iMap_.erase(MI);
 289             i2miMap_[index/InstrSlots::NUM] = fmi;
 290             mi2iMap_[fmi] = index;
 291             MI = MBB.insert(MBB.erase(MI), fmi);
 292             ++numFolded;
 293             // Folding the load/store can completely change the instruction in
 294             // unpredictable ways, rescan it from the beginning.
 295             goto for_operand;
 296           } else {
 297             // This is tricky. We need to add information in the interval about
 298             // the spill code so we have to use our extra load/store slots.
 299             //
 300             // If we have a use we are going to have a load so we start the
 301             // interval from the load slot onwards. Otherwise we start from the
 302             // def slot.
 303             unsigned start = (mop.isUse() ?
 304                               getLoadIndex(index) :
 305                               getDefIndex(index));
 306             // If we have a def we are going to have a store right after it so
 307             // we end the interval after the use of the next
 308             // instruction. Otherwise we end after the use of this instruction.
 309             unsigned end = 1 + (mop.isDef() ?
 310                                 getStoreIndex(index) :
 311                                 getUseIndex(index));
 312
 313             // create a new register for this spill
 314             NewRegLiveIn = mf_->getSSARegMap()->createVirtualRegister(rc);
 315             MI->getOperand(i).setReg(NewRegLiveIn);
 316             vrm.grow();
 317             vrm.assignVirt2StackSlot(NewRegLiveIn, slot);
 318             LiveInterval& nI = getOrCreateInterval(NewRegLiveIn);
 319             assert(nI.empty());
 320
 321             // the spill weight is now infinity as it
 322             // cannot be spilled again
 323             nI.weight = float(HUGE_VAL);
 324             LiveRange LR(start, end, nI.getNextValue(~0U, 0));
 325             DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 326             nI.addRange(LR);
 327             added.push_back(&nI);
 328
 329             // update live variables if it is available
 330             if (lv_)
 331               lv_->addVirtualRegisterKilled(NewRegLiveIn, MI);
 332
 333             // If this is a live in, reuse it for subsequent live-ins.  If it's
 334             // a def, we can't do this.
 335             if (!mop.isUse()) NewRegLiveIn = 0;
 336
 337             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadded new interval: ";
 338                   nI.print(std::cerr, mri_); std::cerr << '\n');
 339           }
 340         }
 341       }
 342     }
 343   }
 344
 345   return added;
 346 }
 347
 348 void LiveIntervals::printRegName(unsigned reg) const {
 349   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
 350     std::cerr << mri_->getName(reg);
 351   else
 352     std::cerr << "%reg" << reg;
 353 }
 354
 355 void LiveIntervals::handleVirtualRegisterDef(MachineBasicBlock *mbb,
 356                                              MachineBasicBlock::iterator mi,
 357                                              unsigned MIIdx,
 358                                              LiveInterval &interval) {
 359   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 360   LiveVariables::VarInfo& vi = lv_->getVarInfo(interval.reg);
 361
 362   // Virtual registers may be defined multiple times (due to phi
 363   // elimination and 2-addr elimination).  Much of what we do only has to be
 364   // done once for the vreg.  We use an empty interval to detect the first
 365   // time we see a vreg.
 366   if (interval.empty()) {
 367     // Get the Idx of the defining instructions.
 368     unsigned defIndex = getDefIndex(MIIdx);
 369
 370     unsigned ValNum;
 371     unsigned SrcReg, DstReg;
 372     if (!tii_->isMoveInstr(*mi, SrcReg, DstReg))
 373       ValNum = interval.getNextValue(~0U, 0);
 374     else
 375       ValNum = interval.getNextValue(defIndex, SrcReg);
 376
 377     assert(ValNum == 0 && "First value in interval is not 0?");
 378     ValNum = 0;  // Clue in the optimizer.
 379
 380     // Loop over all of the blocks that the vreg is defined in.  There are
 381     // two cases we have to handle here.  The most common case is a vreg
 382     // whose lifetime is contained within a basic block.  In this case there
 383     // will be a single kill, in MBB, which comes after the definition.
 384     if (vi.Kills.size() == 1 && vi.Kills[0]->getParent() == mbb) {
 385       // FIXME: what about dead vars?
 386       unsigned killIdx;
 387       if (vi.Kills[0] != mi)
 388         killIdx = getUseIndex(getInstructionIndex(vi.Kills[0]))+1;
 389       else
 390         killIdx = defIndex+1;
 391
 392       // If the kill happens after the definition, we have an intra-block
 393       // live range.
 394       if (killIdx > defIndex) {
 395         assert(vi.AliveBlocks.empty() &&
 396                "Shouldn't be alive across any blocks!");
 397         LiveRange LR(defIndex, killIdx, ValNum);
 398         interval.addRange(LR);
 399         DEBUG(std::cerr << " +" << LR << "\n");
 400         return;
 401       }
 402     }
 403
 404     // The other case we handle is when a virtual register lives to the end
 405     // of the defining block, potentially live across some blocks, then is
 406     // live into some number of blocks, but gets killed.  Start by adding a
 407     // range that goes from this definition to the end of the defining block.
 408     LiveRange NewLR(defIndex,
 409                     getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 410                     ValNum);
 411     DEBUG(std::cerr << " +" << NewLR);
 412     interval.addRange(NewLR);
 413
 414     // Iterate over all of the blocks that the variable is completely
 415     // live in, adding [insrtIndex(begin), instrIndex(end)+4) to the
 416     // live interval.
 417     for (unsigned i = 0, e = vi.AliveBlocks.size(); i != e; ++i) {
 418       if (vi.AliveBlocks[i]) {
 419         MachineBasicBlock* mbb = mf_->getBlockNumbered(i);
 420         if (!mbb->empty()) {
 421           LiveRange LR(getInstructionIndex(&mbb->front()),
 422                        getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 423                        ValNum);
 424           interval.addRange(LR);
 425           DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 426         }
 427       }
 428     }
 429
 430     // Finally, this virtual register is live from the start of any killing
 431     // block to the 'use' slot of the killing instruction.
 432     for (unsigned i = 0, e = vi.Kills.size(); i != e; ++i) {
 433       MachineInstr *Kill = vi.Kills[i];
 434       LiveRange LR(getInstructionIndex(Kill->getParent()->begin()),
 435                    getUseIndex(getInstructionIndex(Kill))+1,
 436                    ValNum);
 437       interval.addRange(LR);
 438       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 439     }
 440
 441   } else {
 442     // If this is the second time we see a virtual register definition, it
 443     // must be due to phi elimination or two addr elimination.  If this is
 444     // the result of two address elimination, then the vreg is the first
 445     // operand, and is a def-and-use.
 446     if (mi->getOperand(0).isRegister() &&
 447         mi->getOperand(0).getReg() == interval.reg &&
 448         mi->getOperand(0).isDef() && mi->getOperand(0).isUse()) {
 449       // If this is a two-address definition, then we have already processed
 450       // the live range.  The only problem is that we didn't realize there
 451       // are actually two values in the live interval.  Because of this we
 452       // need to take the LiveRegion that defines this register and split it
 453       // into two values.
 454       unsigned DefIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(vi.DefInst));
 455       unsigned RedefIndex = getDefIndex(MIIdx);
 456
 457       // Delete the initial value, which should be short and continuous,
 458       // because the 2-addr copy must be in the same MBB as the redef.
 459       interval.removeRange(DefIndex, RedefIndex);
 460
 461       // Two-address vregs should always only be redefined once.  This means
 462       // that at this point, there should be exactly one value number in it.
 463       assert(interval.containsOneValue() && "Unexpected 2-addr liveint!");
 464
 465       // The new value number (#1) is defined by the instruction we claimed
 466       // defined value #0.
 467       unsigned ValNo = interval.getNextValue(0, 0);
 468       interval.setValueNumberInfo(1, interval.getValNumInfo(0));
 469
 470       // Value#0 is now defined by the 2-addr instruction.
 471       interval.setValueNumberInfo(0, std::make_pair(~0U, 0U));
 472
 473       // Add the new live interval which replaces the range for the input copy.
 474       LiveRange LR(DefIndex, RedefIndex, ValNo);
 475       DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 476       interval.addRange(LR);
 477
 478       // If this redefinition is dead, we need to add a dummy unit live
 479       // range covering the def slot.
 480       if (lv_->RegisterDefIsDead(mi, interval.reg))
 481         interval.addRange(LiveRange(RedefIndex, RedefIndex+1, 0));
 482
 483       DEBUG(std::cerr << "RESULT: "; interval.print(std::cerr, mri_));
 484
 485     } else {
 486       // Otherwise, this must be because of phi elimination.  If this is the
 487       // first redefinition of the vreg that we have seen, go back and change
 488       // the live range in the PHI block to be a different value number.
 489       if (interval.containsOneValue()) {
 490         assert(vi.Kills.size() == 1 &&
 491                "PHI elimination vreg should have one kill, the PHI itself!");
 492
 493         // Remove the old range that we now know has an incorrect number.
 494         MachineInstr *Killer = vi.Kills[0];
 495         unsigned Start = getInstructionIndex(Killer->getParent()->begin());
 496         unsigned End = getUseIndex(getInstructionIndex(Killer))+1;
 497         DEBUG(std::cerr << "Removing [" << Start << "," << End << "] from: ";
 498               interval.print(std::cerr, mri_); std::cerr << "\n");
 499         interval.removeRange(Start, End);
 500         DEBUG(std::cerr << "RESULT: "; interval.print(std::cerr, mri_));
 501
 502         // Replace the interval with one of a NEW value number.  Note that this
 503         // value number isn't actually defined by an instruction, weird huh? :)
 504         LiveRange LR(Start, End, interval.getNextValue(~0U, 0));
 505         DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 506         interval.addRange(LR);
 507         DEBUG(std::cerr << "RESULT: "; interval.print(std::cerr, mri_));
 508       }
 509
 510       // In the case of PHI elimination, each variable definition is only
 511       // live until the end of the block.  We've already taken care of the
 512       // rest of the live range.
 513       unsigned defIndex = getDefIndex(MIIdx);
 514
 515       unsigned ValNum;
 516       unsigned SrcReg, DstReg;
 517       if (!tii_->isMoveInstr(*mi, SrcReg, DstReg))
 518         ValNum = interval.getNextValue(~0U, 0);
 519       else
 520         ValNum = interval.getNextValue(defIndex, SrcReg);
 521
 522       LiveRange LR(defIndex,
 523                    getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM, ValNum);
 524       interval.addRange(LR);
 525       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 526     }
 527   }
 528
 529   DEBUG(std::cerr << '\n');
 530 }
 531
 532 void LiveIntervals::handlePhysicalRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 533                                               MachineBasicBlock::iterator mi,
 534                                               unsigned MIIdx,
 535                                               LiveInterval &interval,
 536                                               unsigned SrcReg) {
 537   // A physical register cannot be live across basic block, so its
 538   // lifetime must end somewhere in its defining basic block.
 539   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 540   typedef LiveVariables::killed_iterator KillIter;
 541
 542   unsigned baseIndex = MIIdx;
 543   unsigned start = getDefIndex(baseIndex);
 544   unsigned end = start;
 545
 546   // If it is not used after definition, it is considered dead at
 547   // the instruction defining it. Hence its interval is:
 548   // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 549   if (lv_->RegisterDefIsDead(mi, interval.reg)) {
 550     DEBUG(std::cerr << " dead");
 551     end = getDefIndex(start) + 1;
 552     goto exit;
 553   }
 554
 555   // If it is not dead on definition, it must be killed by a
 556   // subsequent instruction. Hence its interval is:
 557   // [defSlot(def), useSlot(kill)+1)
 558   while (++mi != MBB->end()) {
 559     baseIndex += InstrSlots::NUM;
 560     if (lv_->KillsRegister(mi, interval.reg)) {
 561       DEBUG(std::cerr << " killed");
 562       end = getUseIndex(baseIndex) + 1;
 563       goto exit;
 564     }
 565   }
 566
 567   // The only case we should have a dead physreg here without a killing or
 568   // instruction where we know it's dead is if it is live-in to the function
 569   // and never used.
 570   assert(!SrcReg && "physreg was not killed in defining block!");
 571   end = getDefIndex(start) + 1;  // It's dead.
 572
 573 exit:
 574   assert(start < end && "did not find end of interval?");
 575
 576   LiveRange LR(start, end, interval.getNextValue(SrcReg != 0 ? start : ~0U,
 577                                                  SrcReg));
 578   interval.addRange(LR);
 579   DEBUG(std::cerr << " +" << LR << '\n');
 580 }
 581
 582 void LiveIntervals::handleRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 583                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
 584                                       unsigned MIIdx,
 585                                       unsigned reg) {
 586   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
 587     handleVirtualRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, getOrCreateInterval(reg));
 588   else if (allocatableRegs_[reg]) {
 589     unsigned SrcReg, DstReg;
 590     if (!tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg))
 591       SrcReg = 0;
 592     handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, getOrCreateInterval(reg), SrcReg);
 593     for (const unsigned* AS = mri_->getAliasSet(reg); *AS; ++AS)
 594       handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, getOrCreateInterval(*AS), 0);
 595   }
 596 }
 597
 598 /// computeIntervals - computes the live intervals for virtual
 599 /// registers. for some ordering of the machine instructions [1,N] a
 600 /// live interval is an interval [i, j) where 1 <= i <= j < N for
 601 /// which a variable is live
 602 void LiveIntervals::computeIntervals() {
 603   DEBUG(std::cerr << "********** COMPUTING LIVE INTERVALS **********\n");
 604   DEBUG(std::cerr << "********** Function: "
 605         << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
 606   bool IgnoreFirstInstr = mf_->livein_begin() != mf_->livein_end();
 607
 608   // Track the index of the current machine instr.
 609   unsigned MIIndex = 0;
 610   for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 611        I != E; ++I) {
 612     MachineBasicBlock* mbb = I;
 613     DEBUG(std::cerr << ((Value*)mbb->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
 614
 615     MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
 616     if (IgnoreFirstInstr) {
 617       ++mi;
 618       IgnoreFirstInstr = false;
 619       MIIndex += InstrSlots::NUM;
 620     }
 621
 622     for (; mi != miEnd; ++mi) {
 623       const TargetInstrDescriptor& tid =
 624         tm_->getInstrInfo()->get(mi->getOpcode());
 625       DEBUG(std::cerr << MIIndex << "\t" << *mi);
 626
 627       // handle implicit defs
 628       if (tid.ImplicitDefs) {
 629         for (const unsigned* id = tid.ImplicitDefs; *id; ++id)
 630           handleRegisterDef(mbb, mi, MIIndex, *id);
 631       }
 632
 633       // handle explicit defs
 634       for (int i = mi->getNumOperands() - 1; i >= 0; --i) {
 635         MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 636         // handle register defs - build intervals
 637         if (mop.isRegister() && mop.getReg() && mop.isDef())
 638           handleRegisterDef(mbb, mi, MIIndex, mop.getReg());
 639       }
 640
 641       MIIndex += InstrSlots::NUM;
 642     }
 643   }
 644 }
 645
 646 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coallescable copy with IntA
 647 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
 648 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
 649 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
 650 /// eliminating a copy.  For example:
 651 ///
 652 ///  A3 = B0
 653 ///    ...
 654 ///  B1 = A3      <- this copy
 655 ///
 656 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
 657 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
 658 ///
 659 /// This returns true if an interval was modified.
 660 ///
 661 bool LiveIntervals::AdjustCopiesBackFrom(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
 662                                          MachineInstr *CopyMI) {
 663   unsigned CopyIdx = getDefIndex(getInstructionIndex(CopyMI));
 664
 665   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
 666   // the example above.
 667   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
 668   unsigned BValNo = BLR->ValId;
 669
 670   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
 671   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
 672   // can't process it.
 673   unsigned BValNoDefIdx = IntB.getInstForValNum(BValNo);
 674   if (BValNoDefIdx == ~0U) return false;
 675   assert(BValNoDefIdx == CopyIdx &&
 676          "Copy doesn't define the value?");
 677
 678   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A0 in the example.
 679   LiveInterval::iterator AValLR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyIdx-1);
 680   unsigned AValNo = AValLR->ValId;
 681
 682   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
 683
 684   // Get the instruction that defines this value number.
 685   unsigned SrcReg = IntA.getSrcRegForValNum(AValNo);
 686   if (!SrcReg) return false;  // Not defined by a copy.
 687
 688   // If the value number is not defined by a copy instruction, ignore it.
 689
 690   // If the source register comes from an interval other than IntB, we can't
 691   // handle this.
 692   if (rep(SrcReg) != IntB.reg) return false;
 693
 694   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
 695   unsigned AValNoInstIdx = IntA.getInstForValNum(AValNo);
 696   LiveInterval::iterator ValLR = IntB.FindLiveRangeContaining(AValNoInstIdx-1);
 697
 698   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
 699   // CopyMI.
 700   MachineInstr *ValLREndInst = getInstructionFromIndex(ValLR->end-1);
 701   if (!ValLREndInst ||
 702       ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent()) return false;
 703
 704   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
 705   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
 706   // IntB, we can merge them.
 707   if (ValLR+1 != BLR) return false;
 708
 709   DEBUG(std::cerr << "\nExtending: "; IntB.print(std::cerr, mri_));
 710
 711   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
 712   // that defines this value #'.
 713   IntB.setValueNumberInfo(BValNo, std::make_pair(~0U, 0));
 714
 715   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
 716   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
 717   // two value numbers.
 718   unsigned FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
 719   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
 720
 721   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
 722   // physreg has aliases,
 723   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
 724     for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(IntB.reg); *AS; ++AS) {
 725       LiveInterval &AliasLI = getInterval(*AS);
 726       AliasLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
 727                                  AliasLI.getNextValue(~0U, 0)));
 728     }
 729   }
 730
 731   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
 732   if (BValNo != ValLR->ValId)
 733     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->ValId);
 734   DEBUG(std::cerr << "   result = "; IntB.print(std::cerr, mri_);
 735         std::cerr << "\n");
 736
 737   // Finally, delete the copy instruction.
 738   RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
 739   CopyMI->eraseFromParent();
 740   ++numPeep;
 741   return true;
 742 }
 743
 744
 745 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
 746 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
 747 /// if the copy was successfully coallesced away, or if it is never possible
 748 /// to coallesce these this copy, due to register constraints.  It returns
 749 /// false if it is not currently possible to coallesce this interval, but
 750 /// it may be possible if other things get coallesced.
 751 bool LiveIntervals::JoinCopy(MachineInstr *CopyMI,
 752                              unsigned SrcReg, unsigned DstReg) {
 753
 754
 755   DEBUG(std::cerr << getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
 756
 757   // Get representative registers.
 758   SrcReg = rep(SrcReg);
 759   DstReg = rep(DstReg);
 760
 761   // If they are already joined we continue.
 762   if (SrcReg == DstReg) {
 763     DEBUG(std::cerr << "\tCopy already coallesced.\n");
 764     return true;  // Not coallescable.
 765   }
 766
 767   // If they are both physical registers, we cannot join them.
 768   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) &&
 769       MRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
 770     DEBUG(std::cerr << "\tCan not coallesce physregs.\n");
 771     return true;  // Not coallescable.
 772   }
 773
 774   // We only join virtual registers with allocatable physical registers.
 775   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) && !allocatableRegs_[SrcReg]){
 776     DEBUG(std::cerr << "\tSrc reg is unallocatable physreg.\n");
 777     return true;  // Not coallescable.
 778   }
 779   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) && !allocatableRegs_[DstReg]){
 780     DEBUG(std::cerr << "\tDst reg is unallocatable physreg.\n");
 781     return true;  // Not coallescable.
 782   }
 783
 784   // If they are not of the same register class, we cannot join them.
 785   if (differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg)) {
 786     DEBUG(std::cerr << "\tSrc/Dest are different register classes.\n");
 787     return true;  // Not coallescable.
 788   }
 789
 790   LiveInterval &SrcInt = getInterval(SrcReg);
 791   LiveInterval &DestInt = getInterval(DstReg);
 792   assert(SrcInt.reg == SrcReg && DestInt.reg == DstReg &&
 793          "Register mapping is horribly broken!");
 794
 795   DEBUG(std::cerr << "\t\tInspecting "; SrcInt.print(std::cerr, mri_);
 796         std::cerr << " and "; DestInt.print(std::cerr, mri_);
 797         std::cerr << ": ");
 798
 799   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
 800   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
 801   // always canonicalizes DestInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
 802   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
 803   if (!JoinIntervals(DestInt, SrcInt)) {
 804     // Coallescing failed.
 805
 806     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
 807     if (AdjustCopiesBackFrom(SrcInt, DestInt, CopyMI))
 808       return true;
 809
 810     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
 811     DEBUG(std::cerr << "Interference!\n");
 812     return false;
 813   }
 814
 815   bool Swapped = SrcReg == DestInt.reg;
 816   if (Swapped)
 817     std::swap(SrcReg, DstReg);
 818   assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
 819          "LiveInterval::join didn't work right!");
 820
 821   // If we're about to merge live ranges into a physical register live range,
 822   // we have to update any aliased register's live ranges to indicate that they
 823   // have clobbered values for this range.
 824   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
 825     for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(DstReg); *AS; ++AS)
 826       getInterval(*AS).MergeInClobberRanges(SrcInt);
 827   }
 828
 829   DEBUG(std::cerr << "\n\t\tJoined.  Result = "; DestInt.print(std::cerr, mri_);
 830         std::cerr << "\n");
 831
 832   // If the intervals were swapped by Join, swap them back so that the register
 833   // mapping (in the r2i map) is correct.
 834   if (Swapped) SrcInt.swap(DestInt);
 835   r2iMap_.erase(SrcReg);
 836   r2rMap_[SrcReg] = DstReg;
 837
 838   // Finally, delete the copy instruction.
 839   RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
 840   CopyMI->eraseFromParent();
 841   ++numPeep;
 842   ++numJoins;
 843   return true;
 844 }
 845
 846 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
 847 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
 848 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
 849 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
 850 ///
 851 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
 852 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
 853 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
 854 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
 855 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
 856 /// already been assigned.
 857 ///
 858 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
 859 /// contains the value number the copy is from.
 860 ///
 861 static unsigned ComputeUltimateVN(unsigned VN,
 862                                   SmallVector<std::pair<unsigned,
 863                                                 unsigned>, 16> &ValueNumberInfo,
 864                                   SmallVector<int, 16> &ThisFromOther,
 865                                   SmallVector<int, 16> &OtherFromThis,
 866                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
 867                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments,
 868                                   LiveInterval &ThisLI, LiveInterval &OtherLI) {
 869   // If the VN has already been computed, just return it.
 870   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
 871     return ThisValNoAssignments[VN];
 872 //  assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic case?");
 873
 874   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
 875   // number in the destination.
 876   int OtherValNo = ThisFromOther[VN];
 877   if (OtherValNo == -1) {
 878     ValueNumberInfo.push_back(ThisLI.getValNumInfo(VN));
 879     return ThisValNoAssignments[VN] = ValueNumberInfo.size()-1;
 880   }
 881
 882   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
 883   // been computed, return it.
 884   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo] >= 0)
 885     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo];
 886
 887   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
 888   // ultimate value # of the other value is.
 889   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
 890   unsigned UltimateVN =
 891     ComputeUltimateVN(OtherValNo, ValueNumberInfo,
 892                       OtherFromThis, ThisFromOther,
 893                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments,
 894                       OtherLI, ThisLI);
 895   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
 896 }
 897
 898 static bool InVector(unsigned Val, const SmallVector<unsigned, 8> &V) {
 899   return std::find(V.begin(), V.end(), Val) != V.end();
 900 }
 901
 902 /// SimpleJoin - Attempt to joint the specified interval into this one. The
 903 /// caller of this method must guarantee that the RHS only contains a single
 904 /// value number and that the RHS is not defined by a copy from this
 905 /// interval.  This returns false if the intervals are not joinable, or it
 906 /// joins them and returns true.
 907 bool LiveIntervals::SimpleJoin(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS) {
 908   assert(RHS.containsOneValue());
 909
 910   // Some number (potentially more than one) value numbers in the current
 911   // interval may be defined as copies from the RHS.  Scan the overlapping
 912   // portions of the LHS and RHS, keeping track of this and looking for
 913   // overlapping live ranges that are NOT defined as copies.  If these exist, we
 914   // cannot coallesce.
 915
 916   LiveInterval::iterator LHSIt = LHS.begin(), LHSEnd = LHS.end();
 917   LiveInterval::iterator RHSIt = RHS.begin(), RHSEnd = RHS.end();
 918
 919   if (LHSIt->start < RHSIt->start) {
 920     LHSIt = std::upper_bound(LHSIt, LHSEnd, RHSIt->start);
 921     if (LHSIt != LHS.begin()) --LHSIt;
 922   } else if (RHSIt->start < LHSIt->start) {
 923     RHSIt = std::upper_bound(RHSIt, RHSEnd, LHSIt->start);
 924     if (RHSIt != RHS.begin()) --RHSIt;
 925   }
 926
 927   SmallVector<unsigned, 8> EliminatedLHSVals;
 928
 929   while (1) {
 930     // Determine if these live intervals overlap.
 931     bool Overlaps = false;
 932     if (LHSIt->start <= RHSIt->start)
 933       Overlaps = LHSIt->end > RHSIt->start;
 934     else
 935       Overlaps = RHSIt->end > LHSIt->start;
 936
 937     // If the live intervals overlap, there are two interesting cases: if the
 938     // LHS interval is defined by a copy from the RHS, it's ok and we record
 939     // that the LHS value # is the same as the RHS.  If it's not, then we cannot
 940     // coallesce these live ranges and we bail out.
 941     if (Overlaps) {
 942       // If we haven't already recorded that this value # is safe, check it.
 943       if (!InVector(LHSIt->ValId, EliminatedLHSVals)) {
 944         // Copy from the RHS?
 945         unsigned SrcReg = LHS.getSrcRegForValNum(LHSIt->ValId);
 946         if (rep(SrcReg) != RHS.reg)
 947           return false;    // Nope, bail out.
 948
 949         EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->ValId);
 950       }
 951
 952       // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
 953       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
 954       continue;
 955     }
 956
 957     if (LHSIt->end < RHSIt->end) {
 958       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
 959     } else {
 960       // One interesting case to check here.  It's possible that we have
 961       // something like "X3 = Y" which defines a new value number in the LHS,
 962       // and is the last use of this liverange of the RHS.  In this case, we
 963       // want to notice this copy (so that it gets coallesced away) even though
 964       // the live ranges don't actually overlap.
 965       if (LHSIt->start == RHSIt->end) {
 966         if (InVector(LHSIt->ValId, EliminatedLHSVals)) {
 967           // We already know that this value number is going to be merged in
 968           // if coallescing succeeds.  Just skip the liverange.
 969           if (++LHSIt == LHSEnd) break;
 970         } else {
 971           // Otherwise, if this is a copy from the RHS, mark it as being merged
 972           // in.
 973           if (rep(LHS.getSrcRegForValNum(LHSIt->ValId)) == RHS.reg) {
 974             EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->ValId);
 975
 976             // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
 977             if (++LHSIt == LHSEnd) break;
 978           }
 979         }
 980       }
 981
 982       if (++RHSIt == RHSEnd) break;
 983     }
 984   }
 985
 986   // If we got here, we know that the coallescing will be successful and that
 987   // the value numbers in EliminatedLHSVals will all be merged together.  Since
 988   // the most common case is that EliminatedLHSVals has a single number, we
 989   // optimize for it: if there is more than one value, we merge them all into
 990   // the lowest numbered one, then handle the interval as if we were merging
 991   // with one value number.
 992   unsigned LHSValNo;
 993   if (EliminatedLHSVals.size() > 1) {
 994     // Loop through all the equal value numbers merging them into the smallest
 995     // one.
 996     unsigned Smallest = EliminatedLHSVals[0];
 997     for (unsigned i = 1, e = EliminatedLHSVals.size(); i != e; ++i) {
 998       if (EliminatedLHSVals[i] < Smallest) {
 999         // Merge the current notion of the smallest into the smaller one.
1000         LHS.MergeValueNumberInto(Smallest, EliminatedLHSVals[i]);
1001         Smallest = EliminatedLHSVals[i];
1002       } else {
1003         // Merge into the smallest.
1004         LHS.MergeValueNumberInto(EliminatedLHSVals[i], Smallest);
1005       }
1006     }
1007     LHSValNo = Smallest;
1008   } else {
1009     assert(!EliminatedLHSVals.empty() && "No copies from the RHS?");
1010     LHSValNo = EliminatedLHSVals[0];
1011   }
1012
1013   // Okay, now that there is a single LHS value number that we're merging the
1014   // RHS into, update the value number info for the LHS to indicate that the
1015   // value number is defined where the RHS value number was.
1016   LHS.setValueNumberInfo(LHSValNo, RHS.getValNumInfo(0));
1017
1018   // Okay, the final step is to loop over the RHS live intervals, adding them to
1019   // the LHS.
1020   LHS.MergeRangesInAsValue(RHS, LHSValNo);
1021   LHS.weight += RHS.weight;
1022
1023   return true;
1024 }
1025
1026 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
1027 /// returns false.  Otherwise, if one of the intervals being joined is a
1028 /// physreg, this method always canonicalizes LHS to be it.  The output
1029 /// "RHS" will not have been modified, so we can use this information
1030 /// below to update aliases.
1031 bool LiveIntervals::JoinIntervals(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS) {
1032   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
1033   // coallesced.
1034   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
1035   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
1036   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 16> ValueNumberInfo;
1037
1038   // Compute ultimate value numbers for the LHS and RHS values.
1039   if (RHS.containsOneValue()) {
1040     // Copies from a liveinterval with a single value are simple to handle and
1041     // very common, handle the special case here.  This is important, because
1042     // often RHS is small and LHS is large (e.g. a physreg).
1043
1044     // Find out if the RHS is defined as a copy from some value in the LHS.
1045     int RHSValID = -1;
1046     std::pair<unsigned,unsigned> RHSValNoInfo;
1047     unsigned RHSSrcReg = RHS.getSrcRegForValNum(0);
1048     if ((RHSSrcReg == 0 || rep(RHSSrcReg) != LHS.reg)) {
1049       // If RHS is not defined as a copy from the LHS, we can use simpler and
1050       // faster checks to see if the live ranges are coallescable.  This joiner
1051       // can't swap the LHS/RHS intervals though.
1052       if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
1053         return SimpleJoin(LHS, RHS);
1054       } else {
1055         RHSValNoInfo = RHS.getValNumInfo(0);
1056       }
1057     } else {
1058       // It was defined as a copy from the LHS, find out what value # it is.
1059       unsigned ValInst = RHS.getInstForValNum(0);
1060       RHSValID = LHS.getLiveRangeContaining(ValInst-1)->ValId;
1061       RHSValNoInfo = LHS.getValNumInfo(RHSValID);
1062     }
1063
1064     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1065     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1066     ValueNumberInfo.resize(LHS.getNumValNums());
1067
1068     // Okay, *all* of the values in LHS that are defined as a copy from RHS
1069     // should now get updated.
1070     for (unsigned VN = 0, e = LHS.getNumValNums(); VN != e; ++VN) {
1071       if (unsigned LHSSrcReg = LHS.getSrcRegForValNum(VN)) {
1072         if (rep(LHSSrcReg) != RHS.reg) {
1073           // If this is not a copy from the RHS, its value number will be
1074           // unmodified by the coallescing.
1075           ValueNumberInfo[VN] = LHS.getValNumInfo(VN);
1076           LHSValNoAssignments[VN] = VN;
1077         } else if (RHSValID == -1) {
1078           // Otherwise, it is a copy from the RHS, and we don't already have a
1079           // value# for it.  Keep the current value number, but remember it.
1080           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID = VN;
1081           ValueNumberInfo[VN] = RHSValNoInfo;
1082         } else {
1083           // Otherwise, use the specified value #.
1084           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID;
1085           if (VN != (unsigned)RHSValID)
1086             ValueNumberInfo[VN].first = ~1U;
1087           else
1088             ValueNumberInfo[VN] = RHSValNoInfo;
1089         }
1090       } else {
1091         ValueNumberInfo[VN] = LHS.getValNumInfo(VN);
1092         LHSValNoAssignments[VN] = VN;
1093       }
1094     }
1095
1096     assert(RHSValID != -1 && "Didn't find value #?");
1097     RHSValNoAssignments[0] = RHSValID;
1098
1099   } else {
1100     // Loop over the value numbers of the LHS, seeing if any are defined from
1101     // the RHS.
1102     SmallVector<int, 16> LHSValsDefinedFromRHS;
1103     LHSValsDefinedFromRHS.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1104     for (unsigned VN = 0, e = LHS.getNumValNums(); VN != e; ++VN) {
1105       unsigned ValSrcReg = LHS.getSrcRegForValNum(VN);
1106       if (ValSrcReg == 0)  // Src not defined by a copy?
1107         continue;
1108
1109       // DstReg is known to be a register in the LHS interval.  If the src is
1110       // from the RHS interval, we can use its value #.
1111       if (rep(ValSrcReg) != RHS.reg)
1112         continue;
1113
1114       // Figure out the value # from the RHS.
1115       unsigned ValInst = LHS.getInstForValNum(VN);
1116       LHSValsDefinedFromRHS[VN] = RHS.getLiveRangeContaining(ValInst-1)->ValId;
1117     }
1118
1119     // Loop over the value numbers of the RHS, seeing if any are defined from
1120     // the LHS.
1121     SmallVector<int, 16> RHSValsDefinedFromLHS;
1122     RHSValsDefinedFromLHS.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1123     for (unsigned VN = 0, e = RHS.getNumValNums(); VN != e; ++VN) {
1124       unsigned ValSrcReg = RHS.getSrcRegForValNum(VN);
1125       if (ValSrcReg == 0)  // Src not defined by a copy?
1126         continue;
1127
1128       // DstReg is known to be a register in the RHS interval.  If the src is
1129       // from the LHS interval, we can use its value #.
1130       if (rep(ValSrcReg) != LHS.reg)
1131         continue;
1132
1133       // Figure out the value # from the LHS.
1134       unsigned ValInst = RHS.getInstForValNum(VN);
1135       RHSValsDefinedFromLHS[VN] = LHS.getLiveRangeContaining(ValInst-1)->ValId;
1136     }
1137
1138     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1139     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1140     ValueNumberInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
1141
1142     for (unsigned VN = 0, e = LHS.getNumValNums(); VN != e; ++VN) {
1143       if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || LHS.getInstForValNum(VN) == ~2U)
1144         continue;
1145       ComputeUltimateVN(VN, ValueNumberInfo,
1146                         LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
1147                         LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments, LHS, RHS);
1148     }
1149     for (unsigned VN = 0, e = RHS.getNumValNums(); VN != e; ++VN) {
1150       if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || RHS.getInstForValNum(VN) == ~2U)
1151         continue;
1152       // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
1153       if (RHSValsDefinedFromLHS[VN] == -1) {
1154         ValueNumberInfo.push_back(RHS.getValNumInfo(VN));
1155         RHSValNoAssignments[VN] = ValueNumberInfo.size()-1;
1156         continue;
1157       }
1158
1159       ComputeUltimateVN(VN, ValueNumberInfo,
1160                         RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
1161                         RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments, RHS, LHS);
1162     }
1163   }
1164
1165   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
1166   // interval lists to see if these intervals are coallescable.
1167   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
1168   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
1169   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
1170   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
1171
1172   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
1173   if (I->start < J->start) {
1174     I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
1175     if (I != LHS.begin()) --I;
1176   } else if (J->start < I->start) {
1177     J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
1178     if (J != RHS.begin()) --J;
1179   }
1180
1181   while (1) {
1182     // Determine if these two live ranges overlap.
1183     bool Overlaps;
1184     if (I->start < J->start) {
1185       Overlaps = I->end > J->start;
1186     } else {
1187       Overlaps = J->end > I->start;
1188     }
1189
1190     // If so, check value # info to determine if they are really different.
1191     if (Overlaps) {
1192       // If the live range overlap will map to the same value number in the
1193       // result liverange, we can still coallesce them.  If not, we can't.
1194       if (LHSValNoAssignments[I->ValId] != RHSValNoAssignments[J->ValId])
1195         return false;
1196     }
1197
1198     if (I->end < J->end) {
1199       ++I;
1200       if (I == IE) break;
1201     } else {
1202       ++J;
1203       if (J == JE) break;
1204     }
1205   }
1206
1207   // If we get here, we know that we can coallesce the live ranges.  Ask the
1208   // intervals to coallesce themselves now.
1209   LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0],
1210            ValueNumberInfo);
1211   return true;
1212 }
1213
1214
1215 namespace {
1216   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
1217   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
1218   struct DepthMBBCompare {
1219     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
1220     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
1221       if (LHS.first > RHS.first) return true;   // Deeper loops first
1222       return LHS.first == RHS.first &&
1223         LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
1224     }
1225   };
1226 }
1227
1228
1229 void LiveIntervals::CopyCoallesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
1230                                        std::vector<CopyRec> &TryAgain) {
1231   DEBUG(std::cerr << ((Value*)MBB->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
1232
1233   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
1234        MII != E;) {
1235     MachineInstr *Inst = MII++;
1236
1237     // If this isn't a copy, we can't join intervals.
1238     unsigned SrcReg, DstReg;
1239     if (!tii_->isMoveInstr(*Inst, SrcReg, DstReg)) continue;
1240
1241     if (!JoinCopy(Inst, SrcReg, DstReg))
1242       TryAgain.push_back(getCopyRec(Inst, SrcReg, DstReg));
1243   }
1244 }
1245
1246
1247 void LiveIntervals::joinIntervals() {
1248   DEBUG(std::cerr << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
1249
1250   std::vector<CopyRec> TryAgainList;
1251
1252   const LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfo>();
1253   if (LI.begin() == LI.end()) {
1254     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
1255     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
1256          I != E; ++I)
1257       CopyCoallesceInMBB(I, TryAgainList);
1258   } else {
1259     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
1260     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
1261     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
1262     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
1263     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
1264          I != E; ++I)
1265       MBBs.push_back(std::make_pair(LI.getLoopDepth(I->getBasicBlock()), I));
1266
1267     // Sort by loop depth.
1268     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
1269
1270     // Finally, join intervals in loop nest order.
1271     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
1272       CopyCoallesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
1273   }
1274
1275   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
1276   // until we make no progress.
1277   bool ProgressMade = true;
1278   while (ProgressMade) {
1279     ProgressMade = false;
1280
1281     for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
1282       CopyRec &TheCopy = TryAgainList[i];
1283       if (TheCopy.MI &&
1284           JoinCopy(TheCopy.MI, TheCopy.SrcReg, TheCopy.DstReg)) {
1285         TheCopy.MI = 0;   // Mark this one as done.
1286         ProgressMade = true;
1287       }
1288     }
1289   }
1290
1291   DEBUG(std::cerr << "*** Register mapping ***\n");
1292   DEBUG(for (int i = 0, e = r2rMap_.size(); i != e; ++i)
1293           if (r2rMap_[i]) {
1294             std::cerr << "  reg " << i << " -> ";
1295             printRegName(r2rMap_[i]);
1296             std::cerr << "\n";
1297           });
1298 }
1299
1300 /// Return true if the two specified registers belong to different register
1301 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs.
1302 bool LiveIntervals::differingRegisterClasses(unsigned RegA,
1303                                              unsigned RegB) const {
1304
1305   // Get the register classes for the first reg.
1306   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegA)) {
1307     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
1308            "Shouldn't consider two physregs!");
1309     return !mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegB)->contains(RegA);
1310   }
1311
1312   // Compare against the regclass for the second reg.
1313   const TargetRegisterClass *RegClass = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegA);
1314   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
1315     return RegClass != mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegB);
1316   else
1317     return !RegClass->contains(RegB);
1318 }
1319
1320 LiveInterval LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
1321   float Weight = MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ?
1322                        (float)HUGE_VAL : 0.0F;
1323   return LiveInterval(reg, Weight);
1324 }