lib/CodeGen/PHIElimination.cpp

   1 //===-- PhiElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies ------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This pass eliminates machine instruction PHI nodes by inserting copy
  11 // instructions.  This destroys SSA information, but is the desired input for
  12 // some register allocators.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "phielim"
  17 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  18 #include "PHIEliminationUtils.h"
  19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  29 #include "llvm/IR/Function.h"
  30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  31 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  35 #include <algorithm>
  36 using namespace llvm;
  37
  38 static cl::opt<bool>
  39 DisableEdgeSplitting("disable-phi-elim-edge-splitting", cl::init(false),
  40                      cl::Hidden, cl::desc("Disable critical edge splitting "
  41                                           "during PHI elimination"));
  42
  43 static cl::opt<bool>
  44 SplitAllCriticalEdges("phi-elim-split-all-critical-edges", cl::init(false),
  45                       cl::Hidden, cl::desc("Split all critical edges during "
  46                                            "PHI elimination"));
  47
  48 namespace {
  49   class PHIElimination : public MachineFunctionPass {
  50     MachineRegisterInfo *MRI; // Machine register information
  51     LiveVariables *LV;
  52     LiveIntervals *LIS;
  53
  54   public:
  55     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  56     PHIElimination() : MachineFunctionPass(ID) {
  57       initializePHIEliminationPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  58     }
  59
  60     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
  61     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
  62
  63   private:
  64     /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions
  65     /// in predecessor basic blocks.
  66     ///
  67     bool EliminatePHINodes(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
  68     void LowerPHINode(MachineBasicBlock &MBB,
  69                       MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt);
  70
  71     /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in
  72     /// here. In particular, we want to map the number of uses of a virtual
  73     /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the
  74     /// vreg is coming from. This is used later to determine when the vreg
  75     /// is killed in the BB.
  76     ///
  77     void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
  78
  79     /// Split critical edges where necessary for good coalescer performance.
  80     bool SplitPHIEdges(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
  81                        MachineLoopInfo *MLI);
  82
  83     // These functions are temporary abstractions around LiveVariables and
  84     // LiveIntervals, so they can go away when LiveVariables does.
  85     bool isLiveIn(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB);
  86     bool isLiveOutPastPHIs(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB);
  87
  88     typedef std::pair<unsigned, unsigned> BBVRegPair;
  89     typedef DenseMap<BBVRegPair, unsigned> VRegPHIUse;
  90
  91     VRegPHIUse VRegPHIUseCount;
  92
  93     // Defs of PHI sources which are implicit_def.
  94     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> ImpDefs;
  95
  96     // Map reusable lowered PHI node -> incoming join register.
  97     typedef DenseMap<MachineInstr*, unsigned,
  98                      MachineInstrExpressionTrait> LoweredPHIMap;
  99     LoweredPHIMap LoweredPHIs;
 100   };
 101 }
 102
 103 STATISTIC(NumLowered, "Number of phis lowered");
 104 STATISTIC(NumCriticalEdgesSplit, "Number of critical edges split");
 105 STATISTIC(NumReused, "Number of reused lowered phis");
 106
 107 char PHIElimination::ID = 0;
 108 char& llvm::PHIEliminationID = PHIElimination::ID;
 109
 110 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PHIElimination, "phi-node-elimination",
 111                       "Eliminate PHI nodes for register allocation",
 112                       false, false)
 113 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveVariables)
 114 INITIALIZE_PASS_END(PHIElimination, "phi-node-elimination",
 115                     "Eliminate PHI nodes for register allocation", false, false)
 116
 117 void PHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 118   AU.addPreserved<LiveVariables>();
 119   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
 120   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
 121   AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 122   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 123   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 124 }
 125
 126 bool PHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 127   MRI = &MF.getRegInfo();
 128   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
 129   LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
 130
 131   bool Changed = false;
 132
 133   // This pass takes the function out of SSA form.
 134   MRI->leaveSSA();
 135
 136   // Split critical edges to help the coalescer. This does not yet support
 137   // updating LiveIntervals, so we disable it.
 138   if (!DisableEdgeSplitting && (LV || LIS)) {
 139     MachineLoopInfo *MLI = getAnalysisIfAvailable<MachineLoopInfo>();
 140     for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
 141       Changed |= SplitPHIEdges(MF, *I, MLI);
 142   }
 143
 144   // Populate VRegPHIUseCount
 145   analyzePHINodes(MF);
 146
 147   // Eliminate PHI instructions by inserting copies into predecessor blocks.
 148   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
 149     Changed |= EliminatePHINodes(MF, *I);
 150
 151   // Remove dead IMPLICIT_DEF instructions.
 152   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator I = ImpDefs.begin(),
 153          E = ImpDefs.end(); I != E; ++I) {
 154     MachineInstr *DefMI = *I;
 155     unsigned DefReg = DefMI->getOperand(0).getReg();
 156     if (MRI->use_nodbg_empty(DefReg)) {
 157       if (LIS)
 158         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 159       DefMI->eraseFromParent();
 160     }
 161   }
 162
 163   // Clean up the lowered PHI instructions.
 164   for (LoweredPHIMap::iterator I = LoweredPHIs.begin(), E = LoweredPHIs.end();
 165        I != E; ++I) {
 166     if (LIS)
 167       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(I->first);
 168     MF.DeleteMachineInstr(I->first);
 169   }
 170
 171   LoweredPHIs.clear();
 172   ImpDefs.clear();
 173   VRegPHIUseCount.clear();
 174
 175   return Changed;
 176 }
 177
 178 /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions in
 179 /// predecessor basic blocks.
 180 ///
 181 bool PHIElimination::EliminatePHINodes(MachineFunction &MF,
 182                                              MachineBasicBlock &MBB) {
 183   if (MBB.empty() || !MBB.front().isPHI())
 184     return false;   // Quick exit for basic blocks without PHIs.
 185
 186   // Get an iterator to the first instruction after the last PHI node (this may
 187   // also be the end of the basic block).
 188   MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt =
 189     std::prev(MBB.SkipPHIsAndLabels(MBB.begin()));
 190
 191   while (MBB.front().isPHI())
 192     LowerPHINode(MBB, LastPHIIt);
 193
 194   return true;
 195 }
 196
 197 /// isImplicitlyDefined - Return true if all defs of VirtReg are implicit-defs.
 198 /// This includes registers with no defs.
 199 static bool isImplicitlyDefined(unsigned VirtReg,
 200                                 const MachineRegisterInfo *MRI) {
 201   for (MachineRegisterInfo::def_instr_iterator
 202        DI = MRI->def_instr_begin(VirtReg), DE = MRI->def_instr_end();
 203        DI != DE; ++DI)
 204     if (!DI->isImplicitDef())
 205       return false;
 206   return true;
 207 }
 208
 209 /// isSourceDefinedByImplicitDef - Return true if all sources of the phi node
 210 /// are implicit_def's.
 211 static bool isSourceDefinedByImplicitDef(const MachineInstr *MPhi,
 212                                          const MachineRegisterInfo *MRI) {
 213   for (unsigned i = 1; i != MPhi->getNumOperands(); i += 2)
 214     if (!isImplicitlyDefined(MPhi->getOperand(i).getReg(), MRI))
 215       return false;
 216   return true;
 217 }
 218
 219
 220 /// LowerPHINode - Lower the PHI node at the top of the specified block,
 221 ///
 222 void PHIElimination::LowerPHINode(MachineBasicBlock &MBB,
 223                                   MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt) {
 224   ++NumLowered;
 225
 226   MachineBasicBlock::iterator AfterPHIsIt = std::next(LastPHIIt);
 227
 228   // Unlink the PHI node from the basic block, but don't delete the PHI yet.
 229   MachineInstr *MPhi = MBB.remove(MBB.begin());
 230
 231   unsigned NumSrcs = (MPhi->getNumOperands() - 1) / 2;
 232   unsigned DestReg = MPhi->getOperand(0).getReg();
 233   assert(MPhi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Can't handle sub-reg PHIs");
 234   bool isDead = MPhi->getOperand(0).isDead();
 235
 236   // Create a new register for the incoming PHI arguments.
 237   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 238   unsigned IncomingReg = 0;
 239   bool reusedIncoming = false;  // Is IncomingReg reused from an earlier PHI?
 240
 241   // Insert a register to register copy at the top of the current block (but
 242   // after any remaining phi nodes) which copies the new incoming register
 243   // into the phi node destination.
 244   const TargetInstrInfo *TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
 245   if (isSourceDefinedByImplicitDef(MPhi, MRI))
 246     // If all sources of a PHI node are implicit_def, just emit an
 247     // implicit_def instead of a copy.
 248     BuildMI(MBB, AfterPHIsIt, MPhi->getDebugLoc(),
 249             TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), DestReg);
 250   else {
 251     // Can we reuse an earlier PHI node? This only happens for critical edges,
 252     // typically those created by tail duplication.
 253     unsigned &entry = LoweredPHIs[MPhi];
 254     if (entry) {
 255       // An identical PHI node was already lowered. Reuse the incoming register.
 256       IncomingReg = entry;
 257       reusedIncoming = true;
 258       ++NumReused;
 259       DEBUG(dbgs() << "Reusing " << PrintReg(IncomingReg) << " for " << *MPhi);
 260     } else {
 261       const TargetRegisterClass *RC = MF.getRegInfo().getRegClass(DestReg);
 262       entry = IncomingReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
 263     }
 264     BuildMI(MBB, AfterPHIsIt, MPhi->getDebugLoc(),
 265             TII->get(TargetOpcode::COPY), DestReg)
 266       .addReg(IncomingReg);
 267   }
 268
 269   // Update live variable information if there is any.
 270   if (LV) {
 271     MachineInstr *PHICopy = std::prev(AfterPHIsIt);
 272
 273     if (IncomingReg) {
 274       LiveVariables::VarInfo &VI = LV->getVarInfo(IncomingReg);
 275
 276       // Increment use count of the newly created virtual register.
 277       LV->setPHIJoin(IncomingReg);
 278
 279       // When we are reusing the incoming register, it may already have been
 280       // killed in this block. The old kill will also have been inserted at
 281       // AfterPHIsIt, so it appears before the current PHICopy.
 282       if (reusedIncoming)
 283         if (MachineInstr *OldKill = VI.findKill(&MBB)) {
 284           DEBUG(dbgs() << "Remove old kill from " << *OldKill);
 285           LV->removeVirtualRegisterKilled(IncomingReg, OldKill);
 286           DEBUG(MBB.dump());
 287         }
 288
 289       // Add information to LiveVariables to know that the incoming value is
 290       // killed.  Note that because the value is defined in several places (once
 291       // each for each incoming block), the "def" block and instruction fields
 292       // for the VarInfo is not filled in.
 293       LV->addVirtualRegisterKilled(IncomingReg, PHICopy);
 294     }
 295
 296     // Since we are going to be deleting the PHI node, if it is the last use of
 297     // any registers, or if the value itself is dead, we need to move this
 298     // information over to the new copy we just inserted.
 299     LV->removeVirtualRegistersKilled(MPhi);
 300
 301     // If the result is dead, update LV.
 302     if (isDead) {
 303       LV->addVirtualRegisterDead(DestReg, PHICopy);
 304       LV->removeVirtualRegisterDead(DestReg, MPhi);
 305     }
 306   }
 307
 308   // Update LiveIntervals for the new copy or implicit def.
 309   if (LIS) {
 310     MachineInstr *NewInstr = std::prev(AfterPHIsIt);
 311     SlotIndex DestCopyIndex = LIS->InsertMachineInstrInMaps(NewInstr);
 312
 313     SlotIndex MBBStartIndex = LIS->getMBBStartIdx(&MBB);
 314     if (IncomingReg) {
 315       // Add the region from the beginning of MBB to the copy instruction to
 316       // IncomingReg's live interval.
 317       LiveInterval &IncomingLI = LIS->createEmptyInterval(IncomingReg);
 318       VNInfo *IncomingVNI = IncomingLI.getVNInfoAt(MBBStartIndex);
 319       if (!IncomingVNI)
 320         IncomingVNI = IncomingLI.getNextValue(MBBStartIndex,
 321                                               LIS->getVNInfoAllocator());
 322       IncomingLI.addSegment(LiveInterval::Segment(MBBStartIndex,
 323                                                   DestCopyIndex.getRegSlot(),
 324                                                   IncomingVNI));
 325     }
 326
 327     LiveInterval &DestLI = LIS->getInterval(DestReg);
 328     assert(DestLI.begin() != DestLI.end() &&
 329            "PHIs should have nonempty LiveIntervals.");
 330     if (DestLI.endIndex().isDead()) {
 331       // A dead PHI's live range begins and ends at the start of the MBB, but
 332       // the lowered copy, which will still be dead, needs to begin and end at
 333       // the copy instruction.
 334       VNInfo *OrigDestVNI = DestLI.getVNInfoAt(MBBStartIndex);
 335       assert(OrigDestVNI && "PHI destination should be live at block entry.");
 336       DestLI.removeSegment(MBBStartIndex, MBBStartIndex.getDeadSlot());
 337       DestLI.createDeadDef(DestCopyIndex.getRegSlot(),
 338                            LIS->getVNInfoAllocator());
 339       DestLI.removeValNo(OrigDestVNI);
 340     } else {
 341       // Otherwise, remove the region from the beginning of MBB to the copy
 342       // instruction from DestReg's live interval.
 343       DestLI.removeSegment(MBBStartIndex, DestCopyIndex.getRegSlot());
 344       VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(DestCopyIndex.getRegSlot());
 345       assert(DestVNI && "PHI destination should be live at its definition.");
 346       DestVNI->def = DestCopyIndex.getRegSlot();
 347     }
 348   }
 349
 350   // Adjust the VRegPHIUseCount map to account for the removal of this PHI node.
 351   for (unsigned i = 1; i != MPhi->getNumOperands(); i += 2)
 352     --VRegPHIUseCount[BBVRegPair(MPhi->getOperand(i+1).getMBB()->getNumber(),
 353                                  MPhi->getOperand(i).getReg())];
 354
 355   // Now loop over all of the incoming arguments, changing them to copy into the
 356   // IncomingReg register in the corresponding predecessor basic block.
 357   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> MBBsInsertedInto;
 358   for (int i = NumSrcs - 1; i >= 0; --i) {
 359     unsigned SrcReg = MPhi->getOperand(i*2+1).getReg();
 360     unsigned SrcSubReg = MPhi->getOperand(i*2+1).getSubReg();
 361     bool SrcUndef = MPhi->getOperand(i*2+1).isUndef() ||
 362       isImplicitlyDefined(SrcReg, MRI);
 363     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
 364            "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
 365
 366     // Get the MachineBasicBlock equivalent of the BasicBlock that is the source
 367     // path the PHI.
 368     MachineBasicBlock &opBlock = *MPhi->getOperand(i*2+2).getMBB();
 369
 370     // Check to make sure we haven't already emitted the copy for this block.
 371     // This can happen because PHI nodes may have multiple entries for the same
 372     // basic block.
 373     if (!MBBsInsertedInto.insert(&opBlock))
 374       continue;  // If the copy has already been emitted, we're done.
 375
 376     // Find a safe location to insert the copy, this may be the first terminator
 377     // in the block (or end()).
 378     MachineBasicBlock::iterator InsertPos =
 379       findPHICopyInsertPoint(&opBlock, &MBB, SrcReg);
 380
 381     // Insert the copy.
 382     MachineInstr *NewSrcInstr = 0;
 383     if (!reusedIncoming && IncomingReg) {
 384       if (SrcUndef) {
 385         // The source register is undefined, so there is no need for a real
 386         // COPY, but we still need to ensure joint dominance by defs.
 387         // Insert an IMPLICIT_DEF instruction.
 388         NewSrcInstr = BuildMI(opBlock, InsertPos, MPhi->getDebugLoc(),
 389                               TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF),
 390                               IncomingReg);
 391
 392         // Clean up the old implicit-def, if there even was one.
 393         if (MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg))
 394           if (DefMI->isImplicitDef())
 395             ImpDefs.insert(DefMI);
 396       } else {
 397         NewSrcInstr = BuildMI(opBlock, InsertPos, MPhi->getDebugLoc(),
 398                             TII->get(TargetOpcode::COPY), IncomingReg)
 399                         .addReg(SrcReg, 0, SrcSubReg);
 400       }
 401     }
 402
 403     // We only need to update the LiveVariables kill of SrcReg if this was the
 404     // last PHI use of SrcReg to be lowered on this CFG edge and it is not live
 405     // out of the predecessor. We can also ignore undef sources.
 406     if (LV && !SrcUndef &&
 407         !VRegPHIUseCount[BBVRegPair(opBlock.getNumber(), SrcReg)] &&
 408         !LV->isLiveOut(SrcReg, opBlock)) {
 409       // We want to be able to insert a kill of the register if this PHI (aka,
 410       // the copy we just inserted) is the last use of the source value. Live
 411       // variable analysis conservatively handles this by saying that the value
 412       // is live until the end of the block the PHI entry lives in. If the value
 413       // really is dead at the PHI copy, there will be no successor blocks which
 414       // have the value live-in.
 415
 416       // Okay, if we now know that the value is not live out of the block, we
 417       // can add a kill marker in this block saying that it kills the incoming
 418       // value!
 419
 420       // In our final twist, we have to decide which instruction kills the
 421       // register.  In most cases this is the copy, however, terminator
 422       // instructions at the end of the block may also use the value. In this
 423       // case, we should mark the last such terminator as being the killing
 424       // block, not the copy.
 425       MachineBasicBlock::iterator KillInst = opBlock.end();
 426       MachineBasicBlock::iterator FirstTerm = opBlock.getFirstTerminator();
 427       for (MachineBasicBlock::iterator Term = FirstTerm;
 428           Term != opBlock.end(); ++Term) {
 429         if (Term->readsRegister(SrcReg))
 430           KillInst = Term;
 431       }
 432
 433       if (KillInst == opBlock.end()) {
 434         // No terminator uses the register.
 435
 436         if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
 437           // We may have to rewind a bit if we didn't insert a copy this time.
 438           KillInst = FirstTerm;
 439           while (KillInst != opBlock.begin()) {
 440             --KillInst;
 441             if (KillInst->isDebugValue())
 442               continue;
 443             if (KillInst->readsRegister(SrcReg))
 444               break;
 445           }
 446         } else {
 447           // We just inserted this copy.
 448           KillInst = std::prev(InsertPos);
 449         }
 450       }
 451       assert(KillInst->readsRegister(SrcReg) && "Cannot find kill instruction");
 452
 453       // Finally, mark it killed.
 454       LV->addVirtualRegisterKilled(SrcReg, KillInst);
 455
 456       // This vreg no longer lives all of the way through opBlock.
 457       unsigned opBlockNum = opBlock.getNumber();
 458       LV->getVarInfo(SrcReg).AliveBlocks.reset(opBlockNum);
 459     }
 460
 461     if (LIS) {
 462       if (NewSrcInstr) {
 463         LIS->InsertMachineInstrInMaps(NewSrcInstr);
 464         LIS->addSegmentToEndOfBlock(IncomingReg, NewSrcInstr);
 465       }
 466
 467       if (!SrcUndef &&
 468           !VRegPHIUseCount[BBVRegPair(opBlock.getNumber(), SrcReg)]) {
 469         LiveInterval &SrcLI = LIS->getInterval(SrcReg);
 470
 471         bool isLiveOut = false;
 472         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = opBlock.succ_begin(),
 473              SE = opBlock.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 474           SlotIndex startIdx = LIS->getMBBStartIdx(*SI);
 475           VNInfo *VNI = SrcLI.getVNInfoAt(startIdx);
 476
 477           // Definitions by other PHIs are not truly live-in for our purposes.
 478           if (VNI && VNI->def != startIdx) {
 479             isLiveOut = true;
 480             break;
 481           }
 482         }
 483
 484         if (!isLiveOut) {
 485           MachineBasicBlock::iterator KillInst = opBlock.end();
 486           MachineBasicBlock::iterator FirstTerm = opBlock.getFirstTerminator();
 487           for (MachineBasicBlock::iterator Term = FirstTerm;
 488               Term != opBlock.end(); ++Term) {
 489             if (Term->readsRegister(SrcReg))
 490               KillInst = Term;
 491           }
 492
 493           if (KillInst == opBlock.end()) {
 494             // No terminator uses the register.
 495
 496             if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
 497               // We may have to rewind a bit if we didn't just insert a copy.
 498               KillInst = FirstTerm;
 499               while (KillInst != opBlock.begin()) {
 500                 --KillInst;
 501                 if (KillInst->isDebugValue())
 502                   continue;
 503                 if (KillInst->readsRegister(SrcReg))
 504                   break;
 505               }
 506             } else {
 507               // We just inserted this copy.
 508               KillInst = std::prev(InsertPos);
 509             }
 510           }
 511           assert(KillInst->readsRegister(SrcReg) &&
 512                  "Cannot find kill instruction");
 513
 514           SlotIndex LastUseIndex = LIS->getInstructionIndex(KillInst);
 515           SrcLI.removeSegment(LastUseIndex.getRegSlot(),
 516                               LIS->getMBBEndIdx(&opBlock));
 517         }
 518       }
 519     }
 520   }
 521
 522   // Really delete the PHI instruction now, if it is not in the LoweredPHIs map.
 523   if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
 524     if (LIS)
 525       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MPhi);
 526     MF.DeleteMachineInstr(MPhi);
 527   }
 528 }
 529
 530 /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
 531 /// particular, we want to map the number of uses of a virtual register which is
 532 /// used in a PHI node. We map that to the BB the vreg is coming from. This is
 533 /// used later to determine when the vreg is killed in the BB.
 534 ///
 535 void PHIElimination::analyzePHINodes(const MachineFunction& MF) {
 536   for (MachineFunction::const_iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
 537        I != E; ++I)
 538     for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
 539          BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI)
 540       for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2)
 541         ++VRegPHIUseCount[BBVRegPair(BBI->getOperand(i+1).getMBB()->getNumber(),
 542                                      BBI->getOperand(i).getReg())];
 543 }
 544
 545 bool PHIElimination::SplitPHIEdges(MachineFunction &MF,
 546                                    MachineBasicBlock &MBB,
 547                                    MachineLoopInfo *MLI) {
 548   if (MBB.empty() || !MBB.front().isPHI() || MBB.isLandingPad())
 549     return false;   // Quick exit for basic blocks without PHIs.
 550
 551   const MachineLoop *CurLoop = MLI ? MLI->getLoopFor(&MBB) : 0;
 552   bool IsLoopHeader = CurLoop && &MBB == CurLoop->getHeader();
 553
 554   bool Changed = false;
 555   for (MachineBasicBlock::iterator BBI = MBB.begin(), BBE = MBB.end();
 556        BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
 557     for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2) {
 558       unsigned Reg = BBI->getOperand(i).getReg();
 559       MachineBasicBlock *PreMBB = BBI->getOperand(i+1).getMBB();
 560       // Is there a critical edge from PreMBB to MBB?
 561       if (PreMBB->succ_size() == 1)
 562         continue;
 563
 564       // Avoid splitting backedges of loops. It would introduce small
 565       // out-of-line blocks into the loop which is very bad for code placement.
 566       if (PreMBB == &MBB && !SplitAllCriticalEdges)
 567         continue;
 568       const MachineLoop *PreLoop = MLI ? MLI->getLoopFor(PreMBB) : 0;
 569       if (IsLoopHeader && PreLoop == CurLoop && !SplitAllCriticalEdges)
 570         continue;
 571
 572       // LV doesn't consider a phi use live-out, so isLiveOut only returns true
 573       // when the source register is live-out for some other reason than a phi
 574       // use. That means the copy we will insert in PreMBB won't be a kill, and
 575       // there is a risk it may not be coalesced away.
 576       //
 577       // If the copy would be a kill, there is no need to split the edge.
 578       if (!isLiveOutPastPHIs(Reg, PreMBB) && !SplitAllCriticalEdges)
 579         continue;
 580
 581       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " live-out before critical edge BB#"
 582                    << PreMBB->getNumber() << " -> BB#" << MBB.getNumber()
 583                    << ": " << *BBI);
 584
 585       // If Reg is not live-in to MBB, it means it must be live-in to some
 586       // other PreMBB successor, and we can avoid the interference by splitting
 587       // the edge.
 588       //
 589       // If Reg *is* live-in to MBB, the interference is inevitable and a copy
 590       // is likely to be left after coalescing. If we are looking at a loop
 591       // exiting edge, split it so we won't insert code in the loop, otherwise
 592       // don't bother.
 593       bool ShouldSplit = !isLiveIn(Reg, &MBB) || SplitAllCriticalEdges;
 594
 595       // Check for a loop exiting edge.
 596       if (!ShouldSplit && CurLoop != PreLoop) {
 597         DEBUG({
 598           dbgs() << "Split wouldn't help, maybe avoid loop copies?\n";
 599           if (PreLoop) dbgs() << "PreLoop: " << *PreLoop;
 600           if (CurLoop) dbgs() << "CurLoop: " << *CurLoop;
 601         });
 602         // This edge could be entering a loop, exiting a loop, or it could be
 603         // both: Jumping directly form one loop to the header of a sibling
 604         // loop.
 605         // Split unless this edge is entering CurLoop from an outer loop.
 606         ShouldSplit = PreLoop && !PreLoop->contains(CurLoop);
 607       }
 608       if (!ShouldSplit)
 609         continue;
 610       if (!PreMBB->SplitCriticalEdge(&MBB, this)) {
 611         DEBUG(dbgs() << "Failed to split critical edge.\n");
 612         continue;
 613       }
 614       Changed = true;
 615       ++NumCriticalEdgesSplit;
 616     }
 617   }
 618   return Changed;
 619 }
 620
 621 bool PHIElimination::isLiveIn(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB) {
 622   assert((LV || LIS) &&
 623          "isLiveIn() requires either LiveVariables or LiveIntervals");
 624   if (LIS)
 625     return LIS->isLiveInToMBB(LIS->getInterval(Reg), MBB);
 626   else
 627     return LV->isLiveIn(Reg, *MBB);
 628 }
 629
 630 bool PHIElimination::isLiveOutPastPHIs(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB) {
 631   assert((LV || LIS) &&
 632          "isLiveOutPastPHIs() requires either LiveVariables or LiveIntervals");
 633   // LiveVariables considers uses in PHIs to be in the predecessor basic block,
 634   // so that a register used only in a PHI is not live out of the block. In
 635   // contrast, LiveIntervals considers uses in PHIs to be on the edge rather than
 636   // in the predecessor basic block, so that a register used only in a PHI is live
 637   // out of the block.
 638   if (LIS) {
 639     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
 640     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 641          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 642       if (LI.liveAt(LIS->getMBBStartIdx(*SI)))
 643         return true;
 644     }
 645     return false;
 646   } else {
 647     return LV->isLiveOut(Reg, *MBB);
 648   }
 649 }