lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "VirtRegMap.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  36 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  37 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  38 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  39 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  40 using namespace llvm;
  41
  42 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  43 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1),
  44                                    cl::Hidden);
  45 static cl::opt<int> RestoreFoldLimit("restore-fold-limit", cl::init(-1),
  46                                      cl::Hidden);
  47
  48 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  49 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  50 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  51 STATISTIC(NumRestoreFolds, "Number of intervals split with restore folding");
  52 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  53 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  54
  55 namespace {
  56   class PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  57     MachineFunction       *CurrMF;
  58     const TargetMachine   *TM;
  59     const TargetInstrInfo *TII;
  60     const TargetRegisterInfo* TRI;
  61     MachineFrameInfo      *MFI;
  62     MachineRegisterInfo   *MRI;
  63     SlotIndexes           *SIs;
  64     LiveIntervals         *LIs;
  65     LiveStacks            *LSs;
  66     VirtRegMap            *VRM;
  67
  68     // Barrier - Current barrier being processed.
  69     MachineInstr          *Barrier;
  70
  71     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  72     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  73
  74     // Barrier - Current barrier index.
  75     SlotIndex     BarrierIdx;
  76
  77     // CurrLI - Current live interval being split.
  78     LiveInterval          *CurrLI;
  79
  80     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  81     LiveInterval          *CurrSLI;
  82
  83     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  84     VNInfo                *CurrSValNo;
  85
  86     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  87     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  88
  89     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  90     DenseMap<SlotIndex, SlotIndex> Def2SpillMap;
  91
  92   public:
  93     static char ID;
  94     PreAllocSplitting()
  95       : MachineFunctionPass(&ID) {}
  96
  97     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  98
  99     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 100       AU.setPreservesCFG();
 101       AU.addRequired<SlotIndexes>();
 102       AU.addPreserved<SlotIndexes>();
 103       AU.addRequired<LiveIntervals>();
 104       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
 105       AU.addRequired<LiveStacks>();
 106       AU.addPreserved<LiveStacks>();
 107       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
 108       AU.addPreserved<CalculateSpillWeights>();
 109       if (StrongPHIElim)
 110         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
 111       else
 112         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
 113       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 114       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 115       AU.addRequired<VirtRegMap>();
 116       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 117       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 118       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
 119       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 120     }
 121
 122     virtual void releaseMemory() {
 123       IntervalSSMap.clear();
 124       Def2SpillMap.clear();
 125     }
 126
 127     virtual const char *getPassName() const {
 128       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 129     }
 130
 131     /// print - Implement the dump method.
 132     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* M = 0) const {
 133       LIs->print(O, M);
 134     }
 135
 136
 137   private:
 138
 139     MachineBasicBlock::iterator
 140       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 141                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 142
 143     MachineBasicBlock::iterator
 144       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, SlotIndex,
 145                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 146
 147     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 148
 149     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned,
 150                             SlotIndex, SlotIndex,
 151                             SlotIndex&, int&) const;
 152
 153     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, SlotIndex, SlotIndex);
 154
 155     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 156
 157     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 158                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 159
 160     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 161                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 162     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 163                        MachineInstr* DefMI,
 164                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 165                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 166     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 167                             MachineInstr* DefMI,
 168                             MachineInstr* Barrier,
 169                             MachineBasicBlock* MBB,
 170                             int& SS,
 171                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 172     MachineInstr* FoldRestore(unsigned vreg,
 173                               const TargetRegisterClass* RC,
 174                               MachineInstr* Barrier,
 175                               MachineBasicBlock* MBB,
 176                               int SS,
 177                               SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 178     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 179     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 180     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 181     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 182                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 183     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 184                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 185                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 186             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 187             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 188                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 189                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 190                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 191                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 192     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 193                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 194                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 195             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 196             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 197                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 198                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 199                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 200                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 201 };
 202 } // end anonymous namespace
 203
 204 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 205
 206 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 207 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 208
 209 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 210
 211 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 212 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 213 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 214 /// none is found.
 215 MachineBasicBlock::iterator
 216 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 217                                   MachineInstr *DefMI,
 218                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB) {
 219   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 220
 221   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 222   MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 223     ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 224
 225   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 226          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode())
 227     --MII;
 228   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 229
 230   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 231     // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 232     // corresponding call frame setup.
 233     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 234       while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 235         --MII;
 236         if (MII == EndPt) {
 237           return Pt;
 238         }
 239       }
 240       continue;
 241     } else {
 242       Pt = MII;
 243     }
 244
 245     if (RefsInMBB.count(MII))
 246       return Pt;
 247
 248
 249     --MII;
 250   }
 251
 252   return Pt;
 253 }
 254
 255 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 256 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 257 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 258 /// found.
 259 MachineBasicBlock::iterator
 260 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 261                                     SlotIndex LastIdx,
 262                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB) {
 263   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 264   // begin index accordingly.
 265   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 266   MachineBasicBlock::iterator EndPt = MBB->getFirstTerminator();
 267
 268   // We start at the call, so walk forward until we find the call frame teardown
 269   // since we can't insert restores before that.  Bail if we encounter a use
 270   // during this time.
 271   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 272   if (MII == EndPt) return Pt;
 273
 274   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 275          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode())
 276     ++MII;
 277   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 278   ++MII;
 279
 280   // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 281   // compile time?
 282   while (MII != EndPt) {
 283     SlotIndex Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 284     if (Index > LastIdx)
 285       break;
 286
 287     // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 288     // corresponding call frame teardown.
 289     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 290       do {
 291         if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 292         ++MII;
 293       } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 294     } else {
 295       Pt = MII;
 296     }
 297
 298     if (RefsInMBB.count(MII))
 299       return Pt;
 300
 301     ++MII;
 302   }
 303
 304   return Pt;
 305 }
 306
 307 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 308 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 309 /// slot.
 310 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 311                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 312   int SS;
 313   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 314   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 315     SS = I->second;
 316   } else {
 317     SS = MFI->CreateSpillStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 318     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 319   }
 320
 321   // Create live interval for stack slot.
 322   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 323   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 324     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 325   else
 326     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
 327                                        LSs->getVNInfoAllocator());
 328   return SS;
 329 }
 330
 331 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 332 /// slot at the specified index.
 333 bool
 334 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 335                                     unsigned Reg, SlotIndex DefIndex,
 336                                     SlotIndex RestoreIndex,
 337                                     SlotIndex &SpillIndex,
 338                                     int& SS) const {
 339   if (!DefMBB)
 340     return false;
 341
 342   DenseMap<unsigned, int>::const_iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 343   if (I == IntervalSSMap.end())
 344     return false;
 345   DenseMap<SlotIndex, SlotIndex>::const_iterator
 346     II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 347   if (II == Def2SpillMap.end())
 348     return false;
 349
 350   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 351   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 352   // FIXME: Undo the previous spill?
 353   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 354   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 355     return false;
 356
 357   SS = I->second;
 358   SpillIndex = II->second;
 359   return true;
 360 }
 361
 362 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 363 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 364 /// interval of the spill stack slot.
 365 void
 366 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, SlotIndex SpillIndex,
 367                                            SlotIndex RestoreIndex) {
 368   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 369          "Expect restore in the barrier mbb");
 370
 371   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 372   if (MBB == BarrierMBB) {
 373     // Intra-block spill + restore. We are done.
 374     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 375     CurrSLI->addRange(SLR);
 376     return;
 377   }
 378
 379   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 380   SlotIndex EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 381   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx, CurrSValNo);
 382   CurrSLI->addRange(SLR);
 383   Processed.insert(MBB);
 384
 385   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 386   // live interval.
 387   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 388   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 389   if (LR->end > EndIdx)
 390     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 391     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 392            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 393       WorkList.push_back(*SI);
 394
 395   while (!WorkList.empty()) {
 396     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 397     WorkList.pop_back();
 398     if (Processed.count(MBB))
 399       continue;
 400     SlotIndex Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 401     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 402     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 403       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 404       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 405         // Spill slot live interval stops at the restore.
 406         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 407         CurrSLI->addRange(SLR);
 408       } else if (LR->end > EndIdx) {
 409         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 410         LiveRange SLR(Idx, EndIdx.getNextIndex(), CurrSValNo);
 411         CurrSLI->addRange(SLR);
 412         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 413                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 414           WorkList.push_back(*SI);
 415       } else {
 416         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 417         CurrSLI->addRange(SLR);
 418       }
 419       Processed.insert(MBB);
 420     }
 421   }
 422 }
 423
 424 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 425 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 426 VNInfo*
 427 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 428                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 429                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 430              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 431              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 432                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 433                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 434                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 435                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 436   // Return memoized result if it's available.
 437   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 438     return NewVNs[UseI];
 439   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 440     return NewVNs[UseI];
 441   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 442     return LiveOut[MBB];
 443
 444   // Check if our block contains any uses or defs.
 445   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 446   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 447
 448   VNInfo* RetVNI = 0;
 449
 450   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 451   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 452     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 453                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 454                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 455   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 456     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 457
 458     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 459     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 460     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 461     // always be an end() iterator.
 462     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 463
 464     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 465     --Walker;
 466     while (Walker != MBB->begin()) {
 467       if (BlockDefs.count(Walker))
 468         break;
 469       --Walker;
 470     }
 471
 472     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 473     SlotIndex DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 474     DefIndex = DefIndex.getDefIndex();
 475     SlotIndex EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 476
 477     RetVNI = NewVNs[Walker];
 478     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex, RetVNI));
 479   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 480     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 481
 482     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 483     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 484     if (UseI == MBB->begin())
 485       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 486                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 487                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 488
 489     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 490     --Walker;
 491     bool found = false;
 492     while (Walker != MBB->begin()) {
 493       if (BlockUses.count(Walker)) {
 494         found = true;
 495         break;
 496       }
 497       --Walker;
 498     }
 499
 500     // Must check begin() too.
 501     if (!found) {
 502       if (BlockUses.count(Walker))
 503         found = true;
 504       else
 505         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 506                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 507                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 508     }
 509
 510     SlotIndex UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 511     UseIndex = UseIndex.getUseIndex();
 512     SlotIndex EndIndex;
 513     if (IsIntraBlock) {
 514       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI).getDefIndex();
 515     } else
 516       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 517
 518     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 519     // and then extend it to include the instruction we care about
 520     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 521                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 522
 523     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex, RetVNI));
 524
 525     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 526     if (RetVNI->isKill(UseIndex)) RetVNI->removeKill(UseIndex);
 527     if (IsIntraBlock)
 528       RetVNI->addKill(EndIndex);
 529   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 530     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 531     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 532
 533     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 534     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 535     // for uses, because of two-address instructions.
 536
 537     if (UseI == MBB->begin())
 538       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 539                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 540                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 541
 542     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 543     --Walker;
 544     bool foundDef = false;
 545     bool foundUse = false;
 546     while (Walker != MBB->begin()) {
 547       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 548         foundDef = true;
 549         break;
 550       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 551         foundUse = true;
 552         break;
 553       }
 554       --Walker;
 555     }
 556
 557     // Must check begin() too.
 558     if (!foundDef && !foundUse) {
 559       if (BlockDefs.count(Walker))
 560         foundDef = true;
 561       else if (BlockUses.count(Walker))
 562         foundUse = true;
 563       else
 564         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 565                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 566                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 567     }
 568
 569     SlotIndex StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 570     StartIndex = foundDef ? StartIndex.getDefIndex() : StartIndex.getUseIndex();
 571     SlotIndex EndIndex;
 572     if (IsIntraBlock) {
 573       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI).getDefIndex();
 574     } else
 575       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 576
 577     if (foundDef)
 578       RetVNI = NewVNs[Walker];
 579     else
 580       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 581                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 582
 583     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex, RetVNI));
 584
 585     if (foundUse && RetVNI->isKill(StartIndex))
 586       RetVNI->removeKill(StartIndex);
 587     if (IsIntraBlock) {
 588       RetVNI->addKill(EndIndex);
 589     }
 590   }
 591
 592   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 593   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 594   else {
 595     if (!NewVNs.count(UseI))
 596       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 597     Visited.insert(UseI);
 598   }
 599
 600   return RetVNI;
 601 }
 602
 603 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 604 ///
 605 VNInfo*
 606 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 607                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 608                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 609              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 610              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 611                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 612                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 613                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 614                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 615   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 616   // assume that we are not intrablock here.
 617   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 618
 619   SlotIndex StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 620   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] =
 621     LI->getNextValue(SlotIndex(), /*FIXME*/ 0, false,
 622                      LIs->getVNInfoAllocator());
 623
 624   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 625
 626   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 627   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 628   // on our predecessors.
 629   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 630   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 631          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 632     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 633                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 634                                               LiveOut, Phis, false, false);
 635     if (Incoming != 0)
 636       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 637   }
 638
 639   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill()) {
 640     VNInfo* OldVN = RetVNI;
 641     VNInfo* NewVN = IncomingVNs.begin()->second;
 642     VNInfo* MergedVN = LI->MergeValueNumberInto(OldVN, NewVN);
 643     if (MergedVN == OldVN) std::swap(OldVN, NewVN);
 644
 645     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator LOI = LiveOut.begin(),
 646          LOE = LiveOut.end(); LOI != LOE; ++LOI)
 647       if (LOI->second == OldVN)
 648         LOI->second = MergedVN;
 649     for (DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>::iterator NVI = NewVNs.begin(),
 650          NVE = NewVNs.end(); NVI != NVE; ++NVI)
 651       if (NVI->second == OldVN)
 652         NVI->second = MergedVN;
 653     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator PI = Phis.begin(),
 654          PE = Phis.end(); PI != PE; ++PI)
 655       if (PI->second == OldVN)
 656         PI->second = MergedVN;
 657     RetVNI = MergedVN;
 658   } else {
 659     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 660     // VNInfo to represent the joined value.
 661     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 662            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 663       I->second->setHasPHIKill(true);
 664       SlotIndex KillIndex(LIs->getMBBEndIdx(I->first), true);
 665       if (!I->second->isKill(KillIndex))
 666         I->second->addKill(KillIndex);
 667     }
 668   }
 669
 670   SlotIndex EndIndex;
 671   if (IsIntraBlock) {
 672     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI).getDefIndex();
 673   } else
 674     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 675   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex, RetVNI));
 676   if (IsIntraBlock)
 677     RetVNI->addKill(EndIndex);
 678
 679   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 680   if (!IsIntraBlock)
 681     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 682   else {
 683     if (!NewVNs.count(UseI))
 684       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 685     Visited.insert(UseI);
 686   }
 687
 688   return RetVNI;
 689 }
 690
 691 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 692 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 693   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 694
 695   // Clear the old ranges and valnos;
 696   LI->clear();
 697
 698   // Cache the uses and defs of the register
 699   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 700   RegMap Defs, Uses;
 701
 702   // Keep track of the new VNs we're creating.
 703   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 704   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 705
 706   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 707   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 708        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 709     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 710
 711     SlotIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 712     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 713
 714     assert(DI->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI &&
 715            "PHI instr in code during pre-alloc splitting.");
 716     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, true, Alloc);
 717
 718     // If the def is a move, set the copy field.
 719     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 720     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 721       if (DstReg == LI->reg)
 722         NewVN->setCopy(&*DI);
 723
 724     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 725   }
 726
 727   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 728   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 729        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 730     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 731
 732   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 733   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 734   // the way.
 735   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 736   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 737   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 738   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 739        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 740     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 741                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 742   }
 743
 744   // Add ranges for dead defs
 745   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 746        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 747     SlotIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 748     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 749
 750     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 751
 752     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 753     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx.getNextSlot(), DeadVN));
 754     DeadVN->addKill(DefIdx);
 755   }
 756
 757   // Update kill markers.
 758   for (LiveInterval::vni_iterator VI = LI->vni_begin(), VE = LI->vni_end();
 759        VI != VE; ++VI) {
 760     VNInfo* VNI = *VI;
 761     for (unsigned i = 0, e = VNI->kills.size(); i != e; ++i) {
 762       SlotIndex KillIdx = VNI->kills[i];
 763       if (KillIdx.isPHI())
 764         continue;
 765       MachineInstr *KillMI = LIs->getInstructionFromIndex(KillIdx);
 766       if (KillMI) {
 767         MachineOperand *KillMO = KillMI->findRegisterUseOperand(CurrLI->reg);
 768         if (KillMO)
 769           // It could be a dead def.
 770           KillMO->setIsKill();
 771       }
 772     }
 773   }
 774 }
 775
 776 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 777 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 778 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 779 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 780 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 781 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 782   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 783   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 784   Stack.push_back(VN);
 785
 786   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 787   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 788   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 789   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 790   // phi kills.
 791   while (!Stack.empty()) {
 792     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 793     Stack.pop_back();
 794
 795     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 796     // renumber these.
 797     if (OldVN->hasPHIKill()) return;
 798
 799     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 800
 801     // Locate two-address redefinitions
 802     for (VNInfo::KillSet::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 803          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 804       assert(!KI->isPHI() &&
 805              "VN previously reported having no PHI kills.");
 806       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
 807       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 808       if (DefIdx == ~0U) continue;
 809       if (MI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx)) {
 810         VNInfo* NextVN =
 811           CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(KI->getDefIndex());
 812         if (NextVN == OldVN) continue;
 813         Stack.push_back(NextVN);
 814       }
 815     }
 816   }
 817
 818   // Create the new vreg
 819   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 820
 821   // Create the new live interval
 822   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 823
 824   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 825        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 826     VNInfo* OldVN = *OI;
 827
 828     // Copy the valno over
 829     VNInfo* NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LIs->getVNInfoAllocator());
 830     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 831
 832     // Remove the valno from the old interval
 833     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 834   }
 835
 836   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 837   // the reg_iterator.
 838   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 839
 840   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 841          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 842     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 843     SlotIndex InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 844
 845     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getUseIndex())) ||
 846         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getDefIndex())))
 847       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 848   }
 849
 850   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 851        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 852     MachineInstr* Inst = I->first;
 853     unsigned OpIdx = I->second;
 854     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 855     MO.setReg(NewVReg);
 856   }
 857
 858   // Grow the VirtRegMap, since we've created a new vreg.
 859   VRM->grow();
 860
 861   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 862   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 863     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 864
 865   NumRenumbers++;
 866 }
 867
 868 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned VReg, VNInfo* ValNo,
 869                                       MachineInstr* DefMI,
 870                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 871                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 872   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 873
 874   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 875   if (!ValNo->isDefAccurate() || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 876     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB);
 877   else
 878     KillPt = llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(DefMI));
 879
 880   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 881     return false;
 882
 883   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, VReg, 0, DefMI, TRI);
 884   SlotIndex RematIdx = LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt));
 885
 886   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 887   RematIdx = RematIdx.getDefIndex();
 888   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RematIdx));
 889
 890   ++NumSplits;
 891   ++NumRemats;
 892   return true;
 893 }
 894
 895 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 896                                            const TargetRegisterClass* RC,
 897                                            MachineInstr* DefMI,
 898                                            MachineInstr* Barrier,
 899                                            MachineBasicBlock* MBB,
 900                                            int& SS,
 901                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 902   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 903   if (RefsInMBB.empty())
 904     return 0;
 905
 906   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 907   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 908          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 909     --FoldPt;
 910
 911   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 912   if (OpIdx == -1)
 913     return 0;
 914
 915   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
 916   Ops.push_back(OpIdx);
 917
 918   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
 919     return 0;
 920
 921   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 922   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 923     SS = I->second;
 924   } else {
 925     SS = MFI->CreateSpillStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 926   }
 927
 928   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 929                                              FoldPt, Ops, SS);
 930
 931   if (FMI) {
 932     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 933     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 934     ++NumFolds;
 935
 936     IntervalSSMap[vreg] = SS;
 937     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 938     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 939       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 940     else
 941       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
 942                                          LSs->getVNInfoAllocator());
 943   }
 944
 945   return FMI;
 946 }
 947
 948 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldRestore(unsigned vreg,
 949                                              const TargetRegisterClass* RC,
 950                                              MachineInstr* Barrier,
 951                                              MachineBasicBlock* MBB,
 952                                              int SS,
 953                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 954   if ((int)RestoreFoldLimit != -1 && RestoreFoldLimit == (int)NumRestoreFolds)
 955     return 0;
 956
 957   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 958   if (RefsInMBB.empty())
 959     return 0;
 960
 961   // Can't fold a restore between a call stack setup and teardown.
 962   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 963
 964   // Advance from barrier to call frame teardown.
 965   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 966          FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 967     if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 968       return 0;
 969
 970     ++FoldPt;
 971   }
 972
 973   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 974     return 0;
 975   else
 976     ++FoldPt;
 977
 978   // Now find the restore point.
 979   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() && !RefsInMBB.count(FoldPt)) {
 980     if (FoldPt->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 981       while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 982              FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 983         if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 984           return 0;
 985
 986         ++FoldPt;
 987       }
 988
 989       if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 990         return 0;
 991     }
 992
 993     ++FoldPt;
 994   }
 995
 996   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 997     return 0;
 998
 999   int OpIdx = FoldPt->findRegisterUseOperandIdx(vreg, true);
1000   if (OpIdx == -1)
1001     return 0;
1002
1003   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1004   Ops.push_back(OpIdx);
1005
1006   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1007     return 0;
1008
1009   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1010                                              FoldPt, Ops, SS);
1011
1012   if (FMI) {
1013     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1014     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1015     ++NumRestoreFolds;
1016   }
1017
1018   return FMI;
1019 }
1020
1021 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1022 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1023 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1024 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1025   DEBUG(dbgs() << "Pre-alloc splitting " << LI->reg << " for " << *Barrier
1026                << "  result: ");
1027
1028   CurrLI = LI;
1029
1030   // Find live range where current interval cross the barrier.
1031   LiveInterval::iterator LR =
1032     CurrLI->FindLiveRangeContaining(BarrierIdx.getUseIndex());
1033   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1034
1035   assert(!ValNo->isUnused() && "Val# is defined by a dead def?");
1036
1037   MachineInstr *DefMI = ValNo->isDefAccurate()
1038     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1039
1040   // If this would create a new join point, do not split.
1041   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent())) {
1042     DEBUG(dbgs() << "FAILED (would create a new join point).\n");
1043     return false;
1044   }
1045
1046   // Find all references in the barrier mbb.
1047   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1048   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1049          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1050     MachineInstr *RefMI = &*I;
1051     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1052       RefsInMBB.insert(RefMI);
1053   }
1054
1055   // Find a point to restore the value after the barrier.
1056   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1057     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB);
1058   if (RestorePt == BarrierMBB->end()) {
1059     DEBUG(dbgs() << "FAILED (could not find a suitable restore point).\n");
1060     return false;
1061   }
1062
1063   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1064     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt, RefsInMBB)) {
1065       DEBUG(dbgs() << "success (remat).\n");
1066       return true;
1067     }
1068
1069   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1070   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1071   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1072   SlotIndex SpillIndex;
1073   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1074   int SS = -1;
1075   if (!ValNo->isDefAccurate()) {
1076     // If we don't know where the def is we must split just before the barrier.
1077     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1078                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1079       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1080     } else {
1081       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1082         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB);
1083       if (SpillPt == BarrierMBB->begin()) {
1084         DEBUG(dbgs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1085         return false; // No gap to insert spill.
1086       }
1087       // Add spill.
1088
1089       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1090       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1091       SpillMI = prior(SpillPt);
1092       SpillIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI);
1093     }
1094   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1095                                  LIs->getZeroIndex(), SpillIndex, SS)) {
1096     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1097     // the def again.
1098     if (!DefMI) {
1099       DEBUG(dbgs() << "FAILED (def is dead).\n");
1100       return false; // Def is dead. Do nothing.
1101     }
1102
1103     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1104                              BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1105       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1106     } else {
1107       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1108       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1109       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1110         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1111         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1112                                  RefsInMBB);
1113         if (SpillPt == DefMBB->begin()) {
1114           DEBUG(dbgs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1115           return false; // No gap to insert spill.
1116         }
1117       } else {
1118         SpillPt = llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(DefMI));
1119         if (SpillPt == DefMBB->end()) {
1120           DEBUG(dbgs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1121           return false; // No gap to insert spill.
1122         }
1123       }
1124       // Add spill.
1125       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1126       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg, false, SS, RC);
1127       SpillMI = prior(SpillPt);
1128       SpillIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI);
1129     }
1130   }
1131
1132   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1133   if (DefMI && SpillMI)
1134     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1135
1136   // Add restore.
1137   bool FoldedRestore = false;
1138   SlotIndex RestoreIndex;
1139   if (MachineInstr* LMI = FoldRestore(CurrLI->reg, RC, Barrier,
1140                                       BarrierMBB, SS, RefsInMBB)) {
1141     RestorePt = LMI;
1142     RestoreIndex = LIs->getInstructionIndex(RestorePt);
1143     FoldedRestore = true;
1144   } else {
1145     TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1146     MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1147     RestoreIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI);
1148   }
1149
1150   // Update spill stack slot live interval.
1151   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, SpillIndex.getUseIndex().getNextSlot(),
1152                           RestoreIndex.getDefIndex());
1153
1154   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1155
1156   if (!FoldedRestore) {
1157     SlotIndex RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1158     RestoreIdx = RestoreIdx.getDefIndex();
1159     RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RestoreIdx));
1160   }
1161
1162   ++NumSplits;
1163   DEBUG(dbgs() << "success.\n");
1164   return true;
1165 }
1166
1167 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1168 /// barrier that's being processed.
1169 bool
1170 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1171                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1172   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1173   // by the current barrier.
1174   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1175   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1176     // FIXME: If it's not safe to move any instruction that defines the barrier
1177     // register class, then it means there are some special dependencies which
1178     // codegen is not modelling. Ignore these barriers for now.
1179     if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(*RC))
1180       continue;
1181     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1182     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1183       unsigned Reg = VRs[i];
1184       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1185         continue;
1186       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1187       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1188         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1189         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1190         Intervals.push_back(LI);
1191     }
1192   }
1193
1194   // Process the affected live intervals.
1195   bool Change = false;
1196   while (!Intervals.empty()) {
1197     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1198       break;
1199     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1200     Intervals.pop_back();
1201     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1202     if (result) Split.insert(LI);
1203     Change |= result;
1204   }
1205
1206   return Change;
1207 }
1208
1209 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1210                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1211                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1212                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1213   unsigned NonSpills = 0;
1214   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1215        UI != UE; ++UI) {
1216     int StoreFrameIndex;
1217     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1218     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1219       NonSpills++;
1220
1221     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1222     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegTiedToUseOperand(DefIdx))
1223       FeedsTwoAddr = true;
1224   }
1225
1226   return NonSpills;
1227 }
1228
1229 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1230 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1231 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1232   bool changed = false;
1233
1234   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1235   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1236   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1237        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1238     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1239
1240     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1241     // reaching definition (VNInfo).
1242     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1243          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1244       SlotIndex index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1245       index = index.getUseIndex();
1246
1247       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1248       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1249     }
1250
1251     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1252     // and/or fold them away.
1253     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1254          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1255
1256       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1257         return changed;
1258
1259       VNInfo* CurrVN = *VI;
1260
1261       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1262       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1263       if (CurrVN->hasPHIKill()) continue;
1264
1265       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1266       // no defining instruction to analyze.
1267       if (!CurrVN->isDefAccurate() || CurrVN->isUnused()) continue;
1268
1269       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1270       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1271       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1272       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(CurrVN->def);
1273       int FrameIndex;
1274       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1275
1276       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1277       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1278         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1279         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1280         DefMI->eraseFromParent();
1281         VNUseCount.erase(CurrVN);
1282         NumDeadSpills++;
1283         changed = true;
1284         continue;
1285       }
1286
1287       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1288       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1289       bool FeedsTwoAddr = false;
1290       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1291                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1292                                                     FeedsTwoAddr);
1293
1294       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1295       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1296       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1297         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1298         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1299         int StoreFrameIndex;
1300         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1301         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1302                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1303           ++UI;
1304           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1305             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1306         }
1307         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1308
1309         MachineInstr* use = *UI;
1310
1311         // Attempt to fold it away!
1312         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1313         if (OpIdx == -1) continue;
1314         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1315         Ops.push_back(OpIdx);
1316         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1317
1318         MachineInstr* NewMI =
1319                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1320                                                  use, Ops, FrameIndex);
1321
1322         if (!NewMI) continue;
1323
1324         // Update relevant analyses.
1325         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1326         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1327         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1328
1329         DefMI->eraseFromParent();
1330         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1331         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1332         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1333
1334         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1335         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1336         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1337              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1338              II != IE; ++II) {
1339           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1340                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1341                ++VNI)
1342             if (VNI->first != CurrVN)
1343               VNI->second.erase(*II);
1344           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1345           (*II)->eraseFromParent();
1346         }
1347
1348         VNUseCount.erase(CurrVN);
1349
1350         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1351              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1352           if (VI->second.erase(use))
1353             VI->second.insert(NewMI);
1354
1355         NumDeadSpills++;
1356         changed = true;
1357         continue;
1358       }
1359
1360       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1361       // fold it, so bail.
1362       if (NonSpillCount) continue;
1363
1364       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1365       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1366            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1367            UI != UE; ++UI) {
1368         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1369         (*UI)->eraseFromParent();
1370       }
1371
1372       VNUseCount.erase(CurrVN);
1373
1374       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1375       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1376       DefMI->eraseFromParent();
1377       NumDeadSpills++;
1378       changed = true;
1379     }
1380   }
1381
1382   return changed;
1383 }
1384
1385 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1386                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1387                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1388   if (DefMBB == BarrierMBB)
1389     return false;
1390
1391   if (LR->valno->hasPHIKill())
1392     return false;
1393
1394   SlotIndex MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1395   if (LR->end < MBBEnd)
1396     return false;
1397
1398   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1399   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1400     return true;
1401
1402   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1403   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1404   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1405                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1406   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1407   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1408
1409   while (!Stack.empty()) {
1410     ItPair P = Stack.back();
1411     Stack.pop_back();
1412
1413     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1414     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1415
1416     if (S == PredMBB->succ_end())
1417       continue;
1418     else if (Visited.count(*S)) {
1419       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1420       continue;
1421     } else
1422       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1423
1424     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1425     Visited.insert(MBB);
1426
1427     if (MBB == BarrierMBB)
1428       return true;
1429
1430     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1431     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1432     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1433     while (MDTN) {
1434       if (MDTN == DefMDTN)
1435         return true;
1436       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1437         break;
1438       MDTN = MDTN->getIDom();
1439     }
1440
1441     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1442     if (LR->end > MBBEnd)
1443       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1444   }
1445
1446   return false;
1447 }
1448
1449
1450 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1451   CurrMF = &MF;
1452   TM     = &MF.getTarget();
1453   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1454   TII    = TM->getInstrInfo();
1455   MFI    = MF.getFrameInfo();
1456   MRI    = &MF.getRegInfo();
1457   SIs    = &getAnalysis<SlotIndexes>();
1458   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1459   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1460   VRM    = &getAnalysis<VirtRegMap>();
1461
1462   bool MadeChange = false;
1463
1464   // Make sure blocks are numbered in order.
1465   MF.RenumberBlocks();
1466
1467   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1468   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1469
1470   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1471
1472   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1473          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1474        DFI != E; ++DFI) {
1475     BarrierMBB = *DFI;
1476     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1477            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1478       Barrier = &*I;
1479       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1480         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1481       if (!BarrierRCs)
1482         continue;
1483       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1484       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1485     }
1486   }
1487
1488   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1489
1490   return MadeChange;
1491 }