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 "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40
  41 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  42 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  43 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  44 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  45 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  46
  47 namespace {
  48   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  49     MachineFunction       *CurrMF;
  50     const TargetMachine   *TM;
  51     const TargetInstrInfo *TII;
  52     MachineFrameInfo      *MFI;
  53     MachineRegisterInfo   *MRI;
  54     LiveIntervals         *LIs;
  55     LiveStacks            *LSs;
  56
  57     // Barrier - Current barrier being processed.
  58     MachineInstr          *Barrier;
  59
  60     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  61     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  62
  63     // Barrier - Current barrier index.
  64     unsigned              BarrierIdx;
  65
  66     // CurrLI - Current live interval being split.
  67     LiveInterval          *CurrLI;
  68
  69     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  70     LiveInterval          *CurrSLI;
  71
  72     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  73     VNInfo                *CurrSValNo;
  74
  75     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  76     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  77
  78     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  79     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  80
  81   public:
  82     static char ID;
  83     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  84
  85     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  86
  87     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  88       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  89       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  90       AU.addRequired<LiveStacks>();
  91       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  92       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  93       if (StrongPHIElim)
  94         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  95       else
  96         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  97       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  98       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
  99       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 100       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 101       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 102     }
 103
 104     virtual void releaseMemory() {
 105       IntervalSSMap.clear();
 106       Def2SpillMap.clear();
 107     }
 108
 109     virtual const char *getPassName() const {
 110       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 111     }
 112
 113     /// print - Implement the dump method.
 114     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 115       LIs->print(O, M);
 116     }
 117
 118     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 119       if (O) print(*O, M);
 120     }
 121
 122   private:
 123     MachineBasicBlock::iterator
 124       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 125                         unsigned&);
 126
 127     MachineBasicBlock::iterator
 128       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 129                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 130
 131     MachineBasicBlock::iterator
 132       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 133                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 134
 135     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 136
 137     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 138                             unsigned&, int&) const;
 139
 140     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 141
 142     VNInfo* UpdateRegisterInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 143
 144     bool ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock*, VNInfo*,
 145                              SmallVector<MachineOperand*, 4>&,
 146                              SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 147
 148     void ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo*, MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*,
 149                         MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8>&,
 150                 DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >&,
 151                   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >&,
 152                                 SmallVector<MachineBasicBlock*, 4>&);
 153
 154     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 155
 156     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 157                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 158
 159     void RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI, VNInfo* ValNo,
 160                             MachineInstr* DefMI, unsigned RestoreIdx);
 161
 162     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 163                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 164     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 165                        MachineInstr* DefMI,
 166                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 167                        unsigned RestoreIdx,
 168                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 169     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 170                             MachineInstr* DefMI,
 171                             MachineInstr* Barrier,
 172                             MachineBasicBlock* MBB,
 173                             int& SS,
 174                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 175     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 176     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 177     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 178     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator use,
 179                                    MachineBasicBlock* MBB,
 180                                    LiveInterval* LI,
 181                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 182             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 183             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 184                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 185                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 186                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 187                                         bool toplevel, bool intrablock);
 188 };
 189 } // end anonymous namespace
 190
 191 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 192
 193 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 194 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 195
 196 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 197
 198
 199 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 200 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 201 MachineBasicBlock::iterator
 202 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 203                                      unsigned &SpotIndex) {
 204   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 205   if (++MII != MBB->end()) {
 206     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 207     if (Index) {
 208       SpotIndex = Index;
 209       return MII;
 210     }
 211   }
 212   return MBB->end();
 213 }
 214
 215 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 216 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 217 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 218 /// none is found.
 219 MachineBasicBlock::iterator
 220 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 221                                   MachineInstr *DefMI,
 222                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 223                                   unsigned &SpillIndex) {
 224   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 225
 226   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 227   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 228     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 229     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 230     do {
 231       ++MII;
 232       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 233       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 234       if (Gap) {
 235         Pt = MII;
 236         SpillIndex = Gap;
 237         break;
 238       }
 239     } while (MII != EndPt);
 240   } else {
 241     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 242     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 243       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 244     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 245       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 246       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 247         Pt = MII;
 248         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 249       }
 250       --MII;
 251     }
 252   }
 253
 254   return Pt;
 255 }
 256
 257 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 258 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 259 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 260 /// found.
 261 MachineBasicBlock::iterator
 262 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 263                                     unsigned LastIdx,
 264                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 265                                     unsigned &RestoreIndex) {
 266   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 267   // begin index accordingly.
 268   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 269   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 270
 271   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 272   // the last index in the live range.
 273   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 274     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 275     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 276     --MII;
 277     do {
 278       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 279       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 280       if (Gap) {
 281         Pt = MII;
 282         RestoreIndex = Gap;
 283         break;
 284       }
 285       --MII;
 286     } while (MII != EndPt);
 287   } else {
 288     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 289     MII = ++MII;
 290     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 291     // compile time?
 292     while (MII != MBB->end()) {
 293       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 294       if (Index > LastIdx)
 295         break;
 296       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 297       if (Gap) {
 298         Pt = MII;
 299         RestoreIndex = Gap;
 300       }
 301       if (RefsInMBB.count(MII))
 302         break;
 303       ++MII;
 304     }
 305   }
 306
 307   return Pt;
 308 }
 309
 310 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 311 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 312 /// slot.
 313 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 314                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 315   int SS;
 316   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 317   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 318     SS = I->second;
 319   } else {
 320     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 321     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 322   }
 323
 324   // Create live interval for stack slot.
 325   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 326   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 327     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 328   else
 329     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 330   return SS;
 331 }
 332
 333 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 334 /// slot at the specified index.
 335 bool
 336 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 337                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 338                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 339                                     int& SS) const {
 340   if (!DefMBB)
 341     return false;
 342
 343   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 344   if (I == IntervalSSMap.end())
 345     return false;
 346   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator 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, unsigned SpillIndex,
 367                                            unsigned 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   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 381   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, 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     unsigned 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+1, 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 /// UpdateRegisterInterval - Given the specified val# of the current live
 425 /// interval is being split, and the spill and restore indices, update the live
 426 /// interval accordingly.
 427 VNInfo*
 428 PreAllocSplitting::UpdateRegisterInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 429                                           unsigned RestoreIndex) {
 430   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 431          "Expect restore in the barrier mbb");
 432
 433   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> Before;
 434   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> After;
 435   SmallVector<unsigned, 4> BeforeKills;
 436   SmallVector<unsigned, 4> AfterKills;
 437   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 438
 439   // First, let's figure out which parts of the live interval is now defined
 440   // by the restore, which are defined by the original definition.
 441   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(RestoreIndex);
 442   After.push_back(std::make_pair(RestoreIndex, LR->end));
 443   if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 444     AfterKills.push_back(LR->end);
 445
 446   assert(LR->contains(SpillIndex));
 447   if (SpillIndex > LR->start) {
 448     Before.push_back(std::make_pair(LR->start, SpillIndex));
 449     BeforeKills.push_back(SpillIndex);
 450   }
 451   Processed.insert(LR);
 452
 453   // Start from the restore mbb, figure out what part of the live interval
 454   // are defined by the restore.
 455   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 456   MachineBasicBlock *MBB = BarrierMBB;
 457   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 458          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 459     WorkList.push_back(*SI);
 460
 461   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ProcessedBlocks;
 462   ProcessedBlocks.insert(MBB);
 463
 464   while (!WorkList.empty()) {
 465     MBB = WorkList.back();
 466     WorkList.pop_back();
 467     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 468     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 469     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 470       After.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 471       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 472         AfterKills.push_back(LR->end);
 473       Idx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 474       if (LR->end > Idx) {
 475         // Live range extend beyond at least one mbb. Let's see what other
 476         // mbbs it reaches.
 477         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 478       }
 479       Processed.insert(LR);
 480     }
 481
 482     ProcessedBlocks.insert(MBB);
 483     if (LR)
 484       for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 485             SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 486         if (!ProcessedBlocks.count(*SI))
 487           WorkList.push_back(*SI);
 488   }
 489
 490   for (LiveInterval::iterator I = CurrLI->begin(), E = CurrLI->end();
 491        I != E; ++I) {
 492     LiveRange *LR = I;
 493     if (LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 494       Before.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 495       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 496         BeforeKills.push_back(LR->end);
 497     }
 498   }
 499
 500   // Now create new val#s to represent the live ranges defined by the old def
 501   // those defined by the restore.
 502   unsigned AfterDef = ValNo->def;
 503   MachineInstr *AfterCopy = ValNo->copy;
 504   bool HasPHIKill = ValNo->hasPHIKill;
 505   CurrLI->removeValNo(ValNo);
 506   VNInfo *BValNo = (Before.empty())
 507     ? NULL
 508     : CurrLI->getNextValue(AfterDef, AfterCopy, LIs->getVNInfoAllocator());
 509   if (BValNo)
 510     CurrLI->addKills(BValNo, BeforeKills);
 511
 512   VNInfo *AValNo = (After.empty())
 513     ? NULL
 514     : CurrLI->getNextValue(RestoreIndex, 0, LIs->getVNInfoAllocator());
 515   if (AValNo) {
 516     AValNo->hasPHIKill = HasPHIKill;
 517     CurrLI->addKills(AValNo, AfterKills);
 518   }
 519
 520   for (unsigned i = 0, e = Before.size(); i != e; ++i) {
 521     unsigned Start = Before[i].first;
 522     unsigned End   = Before[i].second;
 523     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, BValNo));
 524   }
 525   for (unsigned i = 0, e = After.size(); i != e; ++i) {
 526     unsigned Start = After[i].first;
 527     unsigned End   = After[i].second;
 528     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, AValNo));
 529   }
 530
 531   return AValNo;
 532 }
 533
 534 /// ShrinkWrapToLastUse - There are uses of the current live interval in the
 535 /// given block, shrink wrap the live interval to the last use (i.e. remove
 536 /// from last use to the end of the mbb). In case mbb is the where the barrier
 537 /// is, remove from the last use to the barrier.
 538 bool
 539 PreAllocSplitting::ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *ValNo,
 540                                        SmallVector<MachineOperand*, 4> &Uses,
 541                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &UseMIs) {
 542   MachineOperand *LastMO = 0;
 543   MachineInstr *LastMI = 0;
 544   if (MBB != BarrierMBB && Uses.size() == 1) {
 545     // Single use, no need to traverse the block. We can't assume this for the
 546     // barrier bb though since the use is probably below the barrier.
 547     LastMO = Uses[0];
 548     LastMI = LastMO->getParent();
 549   } else {
 550     MachineBasicBlock::iterator MEE = MBB->begin();
 551     MachineBasicBlock::iterator MII;
 552     if (MBB == BarrierMBB)
 553       MII = Barrier;
 554     else
 555       MII = MBB->end();
 556     while (MII != MEE) {
 557       --MII;
 558       MachineInstr *UseMI = &*MII;
 559       if (!UseMIs.count(UseMI))
 560         continue;
 561       for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 562         MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
 563         if (MO.isReg() && MO.getReg() == CurrLI->reg) {
 564           LastMO = &MO;
 565           break;
 566         }
 567       }
 568       LastMI = UseMI;
 569       break;
 570     }
 571   }
 572
 573   // Cut off live range from last use (or beginning of the mbb if there
 574   // are no uses in it) to the end of the mbb.
 575   unsigned RangeStart, RangeEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1;
 576   if (LastMI) {
 577     RangeStart = LIs->getUseIndex(LIs->getInstructionIndex(LastMI))+1;
 578     assert(!LastMO->isKill() && "Last use already terminates the interval?");
 579     LastMO->setIsKill();
 580   } else {
 581     assert(MBB == BarrierMBB);
 582     RangeStart = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 583   }
 584   if (MBB == BarrierMBB)
 585     RangeEnd = LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1;
 586   CurrLI->removeRange(RangeStart, RangeEnd);
 587   if (LastMI)
 588     CurrLI->addKill(ValNo, RangeStart);
 589
 590   // Return true if the last use becomes a new kill.
 591   return LastMI;
 592 }
 593
 594 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 595 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 596 VNInfo* PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(
 597                                                 MachineBasicBlock::iterator use,
 598                                                          MachineBasicBlock* MBB,
 599                                                                LiveInterval* LI,
 600                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 601              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 602              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 603                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 604                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 605                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 606                                               bool toplevel, bool intrablock) {
 607   // Return memoized result if it's available.
 608   if (toplevel && Visited.count(use) && NewVNs.count(use))
 609     return NewVNs[use];
 610   else if (!toplevel && intrablock && NewVNs.count(use))
 611     return NewVNs[use];
 612   else if (!intrablock && LiveOut.count(MBB))
 613     return LiveOut[MBB];
 614
 615   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 616
 617   // Check if our block contains any uses or defs.
 618   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 619   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 620
 621   VNInfo* ret = 0;
 622
 623   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 624   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 625   Fallback:
 626     // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 627     // assume that we are not intrablock here.
 628     if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 629
 630     unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 631
 632     if (MBB->pred_size() == 1) {
 633       Phis[MBB] = ret = PerformPHIConstruction((*MBB->pred_begin())->end(),
 634                                           *(MBB->pred_begin()), LI, Visited,
 635                                           Defs, Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 636                                           false, false);
 637       unsigned EndIndex = 0;
 638       if (intrablock) {
 639         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 640         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 641       } else
 642         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 643
 644       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 645       if (intrablock)
 646         LI->addKill(ret, EndIndex);
 647     } else {
 648       Phis[MBB] = ret = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 649                                           LIs->getVNInfoAllocator());
 650       if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 651
 652       // If there are no uses or defs between our starting point and the
 653       // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 654       // on our predecessors.
 655       DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 656       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 657            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 658         VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 659                                             Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 660                                             LiveOut, Phis, false, false);
 661         if (Incoming != 0)
 662           IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 663       }
 664
 665       // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 666       // VNInfo to represent the joined value.
 667       for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 668            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 669         I->second->hasPHIKill = true;
 670         unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 671         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 672       }
 673
 674       unsigned EndIndex = 0;
 675       if (intrablock) {
 676         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 677         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 678       } else
 679         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 680       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 681       if (intrablock)
 682         LI->addKill(ret, EndIndex);
 683     }
 684   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 685     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 686
 687     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 688     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 689     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 690     // always be an end() iterator.
 691     assert(use == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 692
 693     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 694     --walker;
 695     while (walker != MBB->begin())
 696       if (BlockDefs.count(walker)) {
 697         break;
 698       } else
 699         --walker;
 700
 701     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 702     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 703     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 704     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 705
 706     ret = NewVNs[walker];
 707     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, ret));
 708   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 709     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 710
 711     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 712     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 713
 714     if (use == MBB->begin())
 715       goto Fallback;
 716
 717     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 718     --walker;
 719     bool found = false;
 720     while (walker != MBB->begin())
 721       if (BlockUses.count(walker)) {
 722         found = true;
 723         break;
 724       } else
 725         --walker;
 726
 727     // Must check begin() too.
 728     if (!found) {
 729       if (BlockUses.count(walker))
 730         found = true;
 731       else
 732         goto Fallback;
 733     }
 734
 735     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 736     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 737     unsigned EndIndex = 0;
 738     if (intrablock) {
 739       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 740       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 741     } else
 742       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 743
 744     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 745     // and then extend it to include the instruction we care about
 746     ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 747                                  NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 748
 749     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 750     if (LI->isKill(ret, UseIndex)) LI->removeKill(ret, UseIndex);
 751     if (intrablock)
 752       LI->addKill(ret, EndIndex);
 753
 754     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, ret));
 755   } else if (ContainsDefs && ContainsUses){
 756     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 757     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 758
 759     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 760     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 761     // for uses, because of two-address instructions.
 762
 763     if (use == MBB->begin())
 764       goto Fallback;
 765
 766     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 767     --walker;
 768     bool foundDef = false;
 769     bool foundUse = false;
 770     while (walker != MBB->begin())
 771       if (BlockDefs.count(walker)) {
 772         foundDef = true;
 773         break;
 774       } else if (BlockUses.count(walker)) {
 775         foundUse = true;
 776         break;
 777       } else
 778         --walker;
 779
 780     // Must check begin() too.
 781     if (!foundDef && !foundUse) {
 782       if (BlockDefs.count(walker))
 783         foundDef = true;
 784       else if (BlockUses.count(walker))
 785         foundUse = true;
 786       else
 787         goto Fallback;
 788     }
 789
 790     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 791     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 792                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 793     unsigned EndIndex = 0;
 794     if (intrablock) {
 795       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 796       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 797     } else
 798       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 799
 800     if (foundDef)
 801       ret = NewVNs[walker];
 802     else
 803       ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 804                                    NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 805
 806     if (foundUse && LI->isKill(ret, StartIndex))
 807       LI->removeKill(ret, StartIndex);
 808     if (intrablock) {
 809       LI->addKill(ret, EndIndex);
 810     }
 811
 812     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 813   }
 814
 815   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 816   if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 817   else {
 818     if (!NewVNs.count(use))
 819       NewVNs[use] = ret;
 820     Visited.insert(use);
 821   }
 822
 823   return ret;
 824 }
 825
 826 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 827 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 828   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 829
 830   // Clear the old ranges and valnos;
 831   LI->clear();
 832
 833   // Cache the uses and defs of the register
 834   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 835   RegMap Defs, Uses;
 836
 837   // Keep track of the new VNs we're creating.
 838   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 839   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 840
 841   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 842   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 843        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 844     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 845
 846     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 847     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 848
 849     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 850
 851     // If the def is a move, set the copy field.
 852     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 853     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 854       if (DstReg == LI->reg)
 855         NewVN->copy = &*DI;
 856
 857     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 858   }
 859
 860   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 861   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 862        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 863     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 864
 865   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 866   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 867   // the way.
 868   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 869   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 870   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 871   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 872        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 873     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 874                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 875   }
 876
 877   // Add ranges for dead defs
 878   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 879        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 880     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 881     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 882
 883     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 884
 885     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 886     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 887     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 888   }
 889 }
 890
 891 /// ShrinkWrapLiveInterval - Recursively traverse the predecessor
 892 /// chain to find the new 'kills' and shrink wrap the live interval to the
 893 /// new kill indices.
 894 void
 895 PreAllocSplitting::ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo *ValNo, MachineBasicBlock *MBB,
 896                           MachineBasicBlock *SuccMBB, MachineBasicBlock *DefMBB,
 897                                     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> &Visited,
 898            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > &Uses,
 899            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > &UseMIs,
 900                                   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> &UseMBBs) {
 901   if (Visited.count(MBB))
 902     return;
 903
 904   // If live interval is live in another successor path, then we can't process
 905   // this block. But we may able to do so after all the successors have been
 906   // processed.
 907   if (MBB != BarrierMBB) {
 908     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 909            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 910       MachineBasicBlock *SMBB = *SI;
 911       if (SMBB == SuccMBB)
 912         continue;
 913       if (CurrLI->liveAt(LIs->getMBBStartIdx(SMBB)))
 914         return;
 915     }
 916   }
 917
 918   Visited.insert(MBB);
 919
 920   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 921     UMII = Uses.find(MBB);
 922   if (UMII != Uses.end()) {
 923     // At least one use in this mbb, lets look for the kill.
 924     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 925       UMII2 = UseMIs.find(MBB);
 926     if (ShrinkWrapToLastUse(MBB, ValNo, UMII->second, UMII2->second))
 927       // Found a kill, shrink wrapping of this path ends here.
 928       return;
 929   } else if (MBB == DefMBB) {
 930     // There are no uses after the def.
 931     MachineInstr *DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
 932     if (UseMBBs.empty()) {
 933       // The only use must be below barrier in the barrier block. It's safe to
 934       // remove the def.
 935       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 936       DefMI->eraseFromParent();
 937       CurrLI->removeRange(ValNo->def, LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 938     }
 939   } else if (MBB == BarrierMBB) {
 940     // Remove entire live range from start of mbb to barrier.
 941     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB),
 942                         LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1);
 943   } else {
 944     // Remove entire live range of the mbb out of the live interval.
 945     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB), LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 946   }
 947
 948   if (MBB == DefMBB)
 949     // Reached the def mbb, stop traversing this path further.
 950     return;
 951
 952   // Traverse the pathes up the predecessor chains further.
 953   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 954          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 955     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 956     if (Pred == MBB)
 957       continue;
 958     if (Pred == DefMBB && ValNo->hasPHIKill)
 959       // Pred is the def bb and the def reaches other val#s, we must
 960       // allow the value to be live out of the bb.
 961       continue;
 962     if (!CurrLI->liveAt(LIs->getMBBEndIdx(Pred)-1))
 963       return;
 964     ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, Pred, MBB, DefMBB, Visited,
 965                            Uses, UseMIs, UseMBBs);
 966   }
 967
 968   return;
 969 }
 970
 971
 972 void PreAllocSplitting::RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI,
 973                                            VNInfo* ValNo,
 974                                            MachineInstr* DefMI,
 975                                            unsigned RestoreIdx) {
 976   // Shrink wrap the live interval by walking up the CFG and find the
 977   // new kills.
 978   // Now let's find all the uses of the val#.
 979   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > Uses;
 980   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > UseMIs;
 981   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Seen;
 982   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> UseMBBs;
 983   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(CurrLI->reg),
 984          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 985     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 986     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
 987     unsigned UseIdx = LIs->getInstructionIndex(UseMI);
 988     LiveInterval::iterator ULR = CurrLI->FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 989     if (ULR->valno != ValNo)
 990       continue;
 991     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 992     // Remember which other mbb's use this val#.
 993     if (Seen.insert(UseMBB) && UseMBB != BarrierMBB)
 994       UseMBBs.push_back(UseMBB);
 995     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 996       UMII = Uses.find(UseMBB);
 997     if (UMII != Uses.end()) {
 998       DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 999         UMII2 = UseMIs.find(UseMBB);
1000       UMII->second.push_back(&UseMO);
1001       UMII2->second.insert(UseMI);
1002     } else {
1003       SmallVector<MachineOperand*, 4> Ops;
1004       Ops.push_back(&UseMO);
1005       Uses.insert(std::make_pair(UseMBB, Ops));
1006       SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MIs;
1007       MIs.insert(UseMI);
1008       UseMIs.insert(std::make_pair(UseMBB, MIs));
1009     }
1010   }
1011
1012   // Walk up the predecessor chains.
1013   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Visited;
1014   ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, BarrierMBB, NULL, DefMI->getParent(), Visited,
1015                          Uses, UseMIs, UseMBBs);
1016
1017   // Remove live range from barrier to the restore. FIXME: Find a better
1018   // point to re-start the live interval.
1019   VNInfo* AfterValNo = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1020                                               LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1,
1021                                               LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1022
1023   // Attempt to renumber the new valno into a new vreg.
1024   RenumberValno(AfterValNo);
1025 }
1026
1027 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
1028 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
1029 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
1030 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
1031 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
1032 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
1033   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
1034   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
1035   Stack.push_back(VN);
1036
1037   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
1038   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
1039   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
1040   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
1041   // phi kills.
1042   while (!Stack.empty()) {
1043     VNInfo* OldVN = Stack.back();
1044     Stack.pop_back();
1045
1046     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
1047     // renumber these.
1048     if (OldVN->hasPHIKill) return;
1049
1050     VNsToCopy.push_back(OldVN);
1051
1052     // Locate two-address redefinitions
1053     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
1054          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
1055       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
1056       //if (!MI) continue;
1057       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
1058       if (DefIdx == ~0U) continue;
1059       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
1060         VNInfo* NextVN =
1061                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
1062         Stack.push_back(NextVN);
1063       }
1064     }
1065   }
1066
1067   // Create the new vreg
1068   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
1069
1070   // Create the new live interval
1071   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
1072
1073   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
1074        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
1075     VNInfo* OldVN = *OI;
1076
1077     // Copy the valno over
1078     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
1079                                        LIs->getVNInfoAllocator());
1080     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
1081     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
1082
1083     // Remove the valno from the old interval
1084     CurrLI->removeValNo(OldVN);
1085   }
1086
1087   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
1088   // the reg_iterator.
1089   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
1090
1091   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1092          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1093     MachineOperand& MO = I.getOperand();
1094     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
1095
1096     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
1097         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
1098       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
1099   }
1100
1101   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
1102        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
1103     MachineInstr* Inst = I->first;
1104     unsigned OpIdx = I->second;
1105     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
1106     MO.setReg(NewVReg);
1107   }
1108
1109   NumRenumbers++;
1110 }
1111
1112 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
1113                                       MachineInstr* DefMI,
1114                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
1115                                       unsigned RestoreIdx,
1116                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1117   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
1118
1119   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
1120   unsigned KillIdx = 0;
1121   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
1122     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
1123   else
1124     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
1125
1126   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
1127     return false;
1128
1129   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
1130   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
1131
1132   if (KillPt->getParent() == BarrierMBB) {
1133     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(KillIdx)+1,
1134                            LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1135
1136     RenumberValno(After);
1137
1138     ++NumSplits;
1139     ++NumRemats;
1140     return true;
1141   }
1142
1143   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIdx);
1144
1145   ++NumSplits;
1146   ++NumRemats;
1147   return true;
1148 }
1149
1150 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
1151                                            const TargetRegisterClass* RC,
1152                                            MachineInstr* DefMI,
1153                                            MachineInstr* Barrier,
1154                                            MachineBasicBlock* MBB,
1155                                            int& SS,
1156                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1157   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
1158
1159   // Go top down if RefsInMBB is empty.
1160   if (RefsInMBB.empty())
1161     return 0;
1162
1163   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
1164   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
1165          !RefsInMBB.count(FoldPt))
1166     --FoldPt;
1167
1168   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
1169   if (OpIdx == -1)
1170     return 0;
1171
1172   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1173   Ops.push_back(OpIdx);
1174
1175   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1176     return 0;
1177
1178   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
1179   if (I != IntervalSSMap.end()) {
1180     SS = I->second;
1181   } else {
1182     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
1183
1184   }
1185
1186   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1187                                              FoldPt, Ops, SS);
1188
1189   if (FMI) {
1190     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1191     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1192     ++NumFolds;
1193
1194     IntervalSSMap[vreg] = SS;
1195     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
1196     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
1197       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
1198     else
1199       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
1200   }
1201
1202   return FMI;
1203 }
1204
1205 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1206 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1207 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1208 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1209   CurrLI = LI;
1210
1211   // Find live range where current interval cross the barrier.
1212   LiveInterval::iterator LR =
1213     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1214   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1215
1216   if (ValNo->def == ~1U) {
1217     // Defined by a dead def? How can this be?
1218     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
1219     abort();
1220   }
1221
1222   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
1223     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1224
1225   // If this would create a new join point, do not split.
1226   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
1227     return false;
1228
1229   // Find all references in the barrier mbb.
1230   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1231   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1232          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1233     MachineInstr *RefMI = &*I;
1234     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1235       RefsInMBB.insert(RefMI);
1236   }
1237
1238   // Find a point to restore the value after the barrier.
1239   unsigned RestoreIndex;
1240   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1241     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1242   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1243     return false;
1244
1245   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1246     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1247                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1248     return true;
1249
1250   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1251   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1252   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1253   unsigned SpillIndex = 0;
1254   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1255   int SS = -1;
1256   if (ValNo->def == ~0U) {
1257     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
1258     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1259                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1260       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1261     } else {
1262       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1263         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1264       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1265         return false; // No gap to insert spill.
1266       // Add spill.
1267
1268       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1269       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1270       SpillMI = prior(SpillPt);
1271       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1272     }
1273   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1274                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1275     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1276     // the def again.
1277     if (!DefMI)
1278       return false; // Def is dead. Do nothing.
1279
1280     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1281                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1282       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1283     } else {
1284       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1285       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1286       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1287         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1288         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1289                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1290         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1291           return false; // No gap to insert spill.
1292       } else {
1293         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1294         if (SpillPt == DefMBB->end())
1295           return false; // No gap to insert spill.
1296       }
1297       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1298       // the barrier in the barrier block.
1299       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1300       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1301                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1302       SpillMI = prior(SpillPt);
1303       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1304     }
1305   }
1306
1307   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1308   if (DefMI && SpillMI)
1309     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1310
1311   // Add restore.
1312   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1313   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1314   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1315
1316   // If live interval is spilled in the same block as the barrier, just
1317   // create a hole in the interval.
1318   if (!DefMBB ||
1319       (SpillMI && SpillMI->getParent() == BarrierMBB)) {
1320     // Update spill stack slot live interval.
1321     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1322                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1323
1324     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1325                            LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1326                            LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1327     RenumberValno(After);
1328
1329     ++NumSplits;
1330     return true;
1331   }
1332
1333   // Update spill stack slot live interval.
1334   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1335                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1336
1337   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIndex);
1338
1339   ++NumSplits;
1340   return true;
1341 }
1342
1343 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1344 /// barrier that's being processed.
1345 bool
1346 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1347                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1348   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1349   // by the current barrier.
1350   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1351   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1352     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
1353       continue;
1354     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1355     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1356       unsigned Reg = VRs[i];
1357       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1358         continue;
1359       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1360       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1361         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1362         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1363         Intervals.push_back(LI);
1364     }
1365   }
1366
1367   // Process the affected live intervals.
1368   bool Change = false;
1369   while (!Intervals.empty()) {
1370     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1371       break;
1372     else if (NumSplits == 4)
1373       Change |= Change;
1374     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1375     Intervals.pop_back();
1376     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1377     if (result) Split.insert(LI);
1378     Change |= result;
1379   }
1380
1381   return Change;
1382 }
1383
1384 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1385 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1386 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1387   bool changed = false;
1388
1389   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1390        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1391     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1392
1393     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1394          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1395       unsigned index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1396       index = LiveIntervals::getUseIndex(index);
1397
1398       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1399       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1400     }
1401
1402     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1403          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1404       VNInfo* CurrVN = *VI;
1405       if (CurrVN->hasPHIKill) continue;
1406
1407       unsigned DefIdx = CurrVN->def;
1408       if (DefIdx == ~0U || DefIdx == ~1U) continue;
1409
1410       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(DefIdx);
1411       int FrameIndex;
1412       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1413
1414       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1415         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1416         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1417         DefMI->eraseFromParent();
1418         NumDeadSpills++;
1419         changed = true;
1420       } else {
1421         bool NonRestore = false;
1422         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1423              VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1424              UI != UI; ++UI) {
1425           int StoreFrameIndex;
1426           unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1427           if (StoreVReg != (*LI)->reg || StoreFrameIndex != FrameIndex) {
1428             NonRestore = false;
1429             break;
1430           }
1431         }
1432
1433         if (NonRestore) continue;
1434
1435         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1436              VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1437              UI != UI; ++UI) {
1438           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1439           (*UI)->eraseFromParent();
1440         }
1441
1442         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1443         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1444         DefMI->eraseFromParent();
1445         NumDeadSpills++;
1446         changed = true;
1447       }
1448     }
1449   }
1450
1451   return changed;
1452 }
1453
1454 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1455                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1456                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1457   if (DefMBB == BarrierMBB)
1458     return false;
1459
1460   if (LR->valno->hasPHIKill)
1461     return false;
1462
1463   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1464   if (LR->end < MBBEnd)
1465     return false;
1466
1467   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1468   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1469     return true;
1470
1471   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1472   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1473   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1474                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1475   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1476   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1477
1478   while (!Stack.empty()) {
1479     ItPair P = Stack.back();
1480     Stack.pop_back();
1481
1482     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1483     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1484
1485     if (S == PredMBB->succ_end())
1486       continue;
1487     else if (Visited.count(*S)) {
1488       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1489       continue;
1490     } else
1491       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1492
1493     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1494     Visited.insert(MBB);
1495
1496     if (MBB == BarrierMBB)
1497       return true;
1498
1499     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1500     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1501     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1502     while (MDTN) {
1503       if (MDTN == DefMDTN)
1504         return true;
1505       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1506         break;
1507       MDTN = MDTN->getIDom();
1508     }
1509
1510     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1511     if (LR->end > MBBEnd)
1512       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1513   }
1514
1515   return false;
1516 }
1517
1518
1519 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1520   CurrMF = &MF;
1521   TM     = &MF.getTarget();
1522   TII    = TM->getInstrInfo();
1523   MFI    = MF.getFrameInfo();
1524   MRI    = &MF.getRegInfo();
1525   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1526   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1527
1528   bool MadeChange = false;
1529
1530   // Make sure blocks are numbered in order.
1531   MF.RenumberBlocks();
1532
1533   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1534   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1535
1536   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1537
1538   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1539          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1540        DFI != E; ++DFI) {
1541     BarrierMBB = *DFI;
1542     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1543            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1544       Barrier = &*I;
1545       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1546         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1547       if (!BarrierRCs)
1548         continue;
1549       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1550       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1551     }
1552   }
1553
1554   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1555
1556   return MadeChange;
1557 }