lib/CodeGen/LiveIntervalUnion.h

   1 //===-- LiveIntervalUnion.h - Live interval union data struct --*- C++ -*--===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // LiveIntervalUnion is a union of live segments across multiple live virtual
  11 // registers. This may be used during coalescing to represent a congruence
  12 // class, or during register allocation to model liveness of a physical
  13 // register.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVALUNION
  18 #define LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVALUNION
  19
  20 #include "llvm/ADT/IntervalMap.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
  22
  23 namespace llvm {
  24
  25 #ifndef NDEBUG
  26 // forward declaration
  27 template <unsigned Element> class SparseBitVector;
  28 typedef SparseBitVector<128> LiveVirtRegBitSet;
  29 #endif
  30
  31 /// Abstraction to provide info for the representative register.
  32 class AbstractRegisterDescription {
  33 public:
  34   virtual const char *getName(unsigned Reg) const = 0;
  35   virtual ~AbstractRegisterDescription() {}
  36 };
  37
  38 /// Compare a live virtual register segment to a LiveIntervalUnion segment.
  39 inline bool
  40 overlap(const LiveRange &VRSeg,
  41         const IntervalMap<SlotIndex, LiveInterval*>::const_iterator &LUSeg) {
  42   return VRSeg.start < LUSeg.stop() && LUSeg.start() < VRSeg.end;
  43 }
  44
  45 /// Union of live intervals that are strong candidates for coalescing into a
  46 /// single register (either physical or virtual depending on the context).  We
  47 /// expect the constituent live intervals to be disjoint, although we may
  48 /// eventually make exceptions to handle value-based interference.
  49 class LiveIntervalUnion {
  50   // A set of live virtual register segments that supports fast insertion,
  51   // intersection, and removal.
  52   // Mapping SlotIndex intervals to virtual register numbers.
  53   typedef IntervalMap<SlotIndex, LiveInterval*> LiveSegments;
  54
  55 public:
  56   // SegmentIter can advance to the next segment ordered by starting position
  57   // which may belong to a different live virtual register. We also must be able
  58   // to reach the current segment's containing virtual register.
  59   typedef LiveSegments::iterator SegmentIter;
  60
  61   // LiveIntervalUnions share an external allocator.
  62   typedef LiveSegments::Allocator Allocator;
  63
  64   class InterferenceResult;
  65   class Query;
  66
  67 private:
  68   const unsigned RepReg;  // representative register number
  69   LiveSegments Segments;  // union of virtual reg segments
  70
  71 public:
  72   LiveIntervalUnion(unsigned r, Allocator &a) : RepReg(r), Segments(a) {}
  73
  74   // Iterate over all segments in the union of live virtual registers ordered
  75   // by their starting position.
  76   SegmentIter begin() { return Segments.begin(); }
  77   SegmentIter end() { return Segments.end(); }
  78   SegmentIter find(SlotIndex x) { return Segments.find(x); }
  79   bool empty() { return Segments.empty(); }
  80   SlotIndex startIndex() { return Segments.start(); }
  81
  82   // Add a live virtual register to this union and merge its segments.
  83   void unify(LiveInterval &VirtReg);
  84
  85   // Remove a live virtual register's segments from this union.
  86   void extract(LiveInterval &VirtReg);
  87
  88   void dump(const AbstractRegisterDescription *RegDesc) const;
  89
  90   // If tri != NULL, use it to decode RepReg
  91   void print(raw_ostream &OS, const AbstractRegisterDescription *RegDesc) const;
  92
  93 #ifndef NDEBUG
  94   // Verify the live intervals in this union and add them to the visited set.
  95   void verify(LiveVirtRegBitSet& VisitedVRegs);
  96 #endif
  97
  98   /// Cache a single interference test result in the form of two intersecting
  99   /// segments. This allows efficiently iterating over the interferences. The
 100   /// iteration logic is handled by LiveIntervalUnion::Query which may
 101   /// filter interferences depending on the type of query.
 102   class InterferenceResult {
 103     friend class Query;
 104
 105     LiveInterval::iterator VirtRegI; // current position in VirtReg
 106     SegmentIter LiveUnionI;          // current position in LiveUnion
 107
 108     // Internal ctor.
 109     InterferenceResult(LiveInterval::iterator VRegI, SegmentIter UnionI)
 110       : VirtRegI(VRegI), LiveUnionI(UnionI) {}
 111
 112   public:
 113     // Public default ctor.
 114     InterferenceResult(): VirtRegI(), LiveUnionI() {}
 115
 116     // Note: this interface provides raw access to the iterators because the
 117     // result has no way to tell if it's valid to dereference them.
 118
 119     // Access the VirtReg segment.
 120     LiveInterval::iterator virtRegPos() const { return VirtRegI; }
 121
 122     // Access the LiveUnion segment.
 123     const SegmentIter &liveUnionPos() const { return LiveUnionI; }
 124
 125     bool operator==(const InterferenceResult &IR) const {
 126       return VirtRegI == IR.VirtRegI && LiveUnionI == IR.LiveUnionI;
 127     }
 128     bool operator!=(const InterferenceResult &IR) const {
 129       return !operator==(IR);
 130     }
 131   };
 132
 133   /// Query interferences between a single live virtual register and a live
 134   /// interval union.
 135   class Query {
 136     LiveIntervalUnion *LiveUnion;
 137     LiveInterval *VirtReg;
 138     InterferenceResult FirstInterference;
 139     SmallVector<LiveInterval*,4> InterferingVRegs;
 140     bool CheckedFirstInterference;
 141     bool SeenAllInterferences;
 142     bool SeenUnspillableVReg;
 143
 144   public:
 145     Query(): LiveUnion(), VirtReg() {}
 146
 147     Query(LiveInterval *VReg, LiveIntervalUnion *LIU):
 148       LiveUnion(LIU), VirtReg(VReg), CheckedFirstInterference(false),
 149       SeenAllInterferences(false), SeenUnspillableVReg(false)
 150     {}
 151
 152     void clear() {
 153       LiveUnion = NULL;
 154       VirtReg = NULL;
 155       InterferingVRegs.clear();
 156       CheckedFirstInterference = false;
 157       SeenAllInterferences = false;
 158       SeenUnspillableVReg = false;
 159     }
 160
 161     void init(LiveInterval *VReg, LiveIntervalUnion *LIU) {
 162       assert(VReg && LIU && "Invalid arguments");
 163       if (VirtReg == VReg && LiveUnion == LIU) {
 164         // Retain cached results, e.g. firstInterference.
 165         return;
 166       }
 167       clear();
 168       LiveUnion = LIU;
 169       VirtReg = VReg;
 170     }
 171
 172     LiveInterval &virtReg() const {
 173       assert(VirtReg && "uninitialized");
 174       return *VirtReg;
 175     }
 176
 177     bool isInterference(const InterferenceResult &IR) const {
 178       if (IR.VirtRegI != VirtReg->end()) {
 179         assert(overlap(*IR.VirtRegI, IR.LiveUnionI) &&
 180                "invalid segment iterators");
 181         return true;
 182       }
 183       return false;
 184     }
 185
 186     // Does this live virtual register interfere with the union?
 187     bool checkInterference() { return isInterference(firstInterference()); }
 188
 189     // Get the first pair of interfering segments, or a noninterfering result.
 190     // This initializes the firstInterference_ cache.
 191     const InterferenceResult &firstInterference();
 192
 193     // Treat the result as an iterator and advance to the next interfering pair
 194     // of segments. Visiting each unique interfering pairs means that the same
 195     // VirtReg or LiveUnion segment may be visited multiple times.
 196     bool nextInterference(InterferenceResult &IR) const;
 197
 198     // Count the virtual registers in this union that interfere with this
 199     // query's live virtual register, up to maxInterferingRegs.
 200     unsigned collectInterferingVRegs(unsigned MaxInterferingRegs = UINT_MAX);
 201
 202     // Was this virtual register visited during collectInterferingVRegs?
 203     bool isSeenInterference(LiveInterval *VReg) const;
 204
 205     // Did collectInterferingVRegs collect all interferences?
 206     bool seenAllInterferences() const { return SeenAllInterferences; }
 207
 208     // Did collectInterferingVRegs encounter an unspillable vreg?
 209     bool seenUnspillableVReg() const { return SeenUnspillableVReg; }
 210
 211     // Vector generated by collectInterferingVRegs.
 212     const SmallVectorImpl<LiveInterval*> &interferingVRegs() const {
 213       return InterferingVRegs;
 214     }
 215
 216   private:
 217     Query(const Query&);          // DO NOT IMPLEMENT
 218     void operator=(const Query&); // DO NOT IMPLEMENT
 219
 220     // Private interface for queries
 221     void findIntersection(InterferenceResult &IR) const;
 222   };
 223 };
 224
 225 } // end namespace llvm
 226
 227 #endif // !defined(LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVALUNION)