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