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/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  36 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  37 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  38 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  39 using namespace llvm;
  40
  41 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  42 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  43 static cl::opt<int> RestoreFoldLimit("restore-fold-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  44
  45 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  46 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  47 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  48 STATISTIC(NumRestoreFolds, "Number of intervals split with restore folding");
  49 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  50 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  51
  52 namespace {
  53   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  54     MachineFunction       *CurrMF;
  55     const TargetMachine   *TM;
  56     const TargetInstrInfo *TII;
  57     const TargetRegisterInfo* TRI;
  58     MachineFrameInfo      *MFI;
  59     MachineRegisterInfo   *MRI;
  60     LiveIntervals         *LIs;
  61     LiveStacks            *LSs;
  62     VirtRegMap            *VRM;
  63
  64     // Barrier - Current barrier being processed.
  65     MachineInstr          *Barrier;
  66
  67     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  68     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  69
  70     // Barrier - Current barrier index.
  71     LiveIndex     BarrierIdx;
  72
  73     // CurrLI - Current live interval being split.
  74     LiveInterval          *CurrLI;
  75
  76     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  77     LiveInterval          *CurrSLI;
  78
  79     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  80     VNInfo                *CurrSValNo;
  81
  82     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  83     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  84
  85     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  86     DenseMap<LiveIndex, LiveIndex> Def2SpillMap;
  87
  88   public:
  89     static char ID;
  90     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  91
  92     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  93
  94     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  95       AU.setPreservesCFG();
  96       AU.addRequired<LiveIndexes>();
  97       AU.addPreserved<LiveIndexes>();
  98       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  99       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
 100       AU.addRequired<LiveStacks>();
 101       AU.addPreserved<LiveStacks>();
 102       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
 103       if (StrongPHIElim)
 104         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
 105       else
 106         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
 107       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 108       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 109       AU.addRequired<VirtRegMap>();
 110       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 111       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 112       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
 113       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 114     }
 115
 116     virtual void releaseMemory() {
 117       IntervalSSMap.clear();
 118       Def2SpillMap.clear();
 119     }
 120
 121     virtual const char *getPassName() const {
 122       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 123     }
 124
 125     /// print - Implement the dump method.
 126     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* M = 0) const {
 127       LIs->print(O, M);
 128     }
 129
 130
 131   private:
 132     MachineBasicBlock::iterator
 133       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 134                         LiveIndex&);
 135
 136     MachineBasicBlock::iterator
 137       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 138                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, LiveIndex&);
 139
 140     MachineBasicBlock::iterator
 141       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, LiveIndex,
 142                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, LiveIndex&);
 143
 144     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 145
 146     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned,
 147                             LiveIndex, LiveIndex,
 148                             LiveIndex&, int&) const;
 149
 150     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, LiveIndex, LiveIndex);
 151
 152     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 153
 154     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 155                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 156
 157     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 158                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 159     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 160                        MachineInstr* DefMI,
 161                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 162                        LiveIndex RestoreIdx,
 163                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 164     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 165                             MachineInstr* DefMI,
 166                             MachineInstr* Barrier,
 167                             MachineBasicBlock* MBB,
 168                             int& SS,
 169                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 170     MachineInstr* FoldRestore(unsigned vreg,
 171                               const TargetRegisterClass* RC,
 172                               MachineInstr* Barrier,
 173                               MachineBasicBlock* MBB,
 174                               int SS,
 175                               SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 176     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 177     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 178     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 179     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 180                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 181     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 182                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 183                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 184             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 185             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 186                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 187                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 188                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 189                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 190     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 191                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 192                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 193             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 194             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 195                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 196                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 197                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 198                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 199 };
 200 } // end anonymous namespace
 201
 202 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 203
 204 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 205 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 206
 207 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 208
 209
 210 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 211 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 212 MachineBasicBlock::iterator
 213 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 214                                      LiveIndex &SpotIndex) {
 215   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 216   if (++MII != MBB->end()) {
 217     LiveIndex Index =
 218       LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 219     if (Index != LiveIndex()) {
 220       SpotIndex = Index;
 221       return MII;
 222     }
 223   }
 224   return MBB->end();
 225 }
 226
 227 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 228 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 229 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 230 /// none is found.
 231 MachineBasicBlock::iterator
 232 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 233                                   MachineInstr *DefMI,
 234                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 235                                   LiveIndex &SpillIndex) {
 236   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 237
 238   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 239   MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 240     ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 241
 242   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 243          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode())
 244     --MII;
 245   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 246
 247   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 248     LiveIndex Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 249
 250     // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 251     // corresponding call frame setup.
 252     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 253       while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 254         --MII;
 255         if (MII == EndPt) {
 256           return Pt;
 257         }
 258       }
 259       continue;
 260     } else if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 261       Pt = MII;
 262       SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 263     }
 264
 265     if (RefsInMBB.count(MII))
 266       return Pt;
 267
 268
 269     --MII;
 270   }
 271
 272   return Pt;
 273 }
 274
 275 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 276 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 277 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 278 /// found.
 279 MachineBasicBlock::iterator
 280 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 281                                     LiveIndex LastIdx,
 282                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 283                                     LiveIndex &RestoreIndex) {
 284   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 285   // begin index accordingly.
 286   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 287   MachineBasicBlock::iterator EndPt = MBB->getFirstTerminator();
 288
 289   // We start at the call, so walk forward until we find the call frame teardown
 290   // since we can't insert restores before that.  Bail if we encounter a use
 291   // during this time.
 292   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 293   if (MII == EndPt) return Pt;
 294
 295   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 296          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode())
 297     ++MII;
 298   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 299   ++MII;
 300
 301   // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 302   // compile time?
 303   while (MII != EndPt) {
 304     LiveIndex Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 305     if (Index > LastIdx)
 306       break;
 307     LiveIndex Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 308
 309     // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 310     // corresponding call frame teardown.
 311     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 312       do {
 313         if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 314         ++MII;
 315       } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 316     } else if (Gap != LiveIndex()) {
 317       Pt = MII;
 318       RestoreIndex = Gap;
 319     }
 320
 321     if (RefsInMBB.count(MII))
 322       return Pt;
 323
 324     ++MII;
 325   }
 326
 327   return Pt;
 328 }
 329
 330 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 331 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 332 /// slot.
 333 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 334                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 335   int SS;
 336   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 337   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 338     SS = I->second;
 339   } else {
 340     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 341     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 342   }
 343
 344   // Create live interval for stack slot.
 345   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 346   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 347     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 348   else
 349     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(LiveIndex(), 0, false,
 350                                        LSs->getVNInfoAllocator());
 351   return SS;
 352 }
 353
 354 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 355 /// slot at the specified index.
 356 bool
 357 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 358                                     unsigned Reg, LiveIndex DefIndex,
 359                                     LiveIndex RestoreIndex,
 360                                     LiveIndex &SpillIndex,
 361                                     int& SS) const {
 362   if (!DefMBB)
 363     return false;
 364
 365   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 366   if (I == IntervalSSMap.end())
 367     return false;
 368   DenseMap<LiveIndex, LiveIndex>::iterator
 369     II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 370   if (II == Def2SpillMap.end())
 371     return false;
 372
 373   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 374   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 375   // FIXME: Undo the previous spill?
 376   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 377   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 378     return false;
 379
 380   SS = I->second;
 381   SpillIndex = II->second;
 382   return true;
 383 }
 384
 385 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 386 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 387 /// interval of the spill stack slot.
 388 void
 389 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, LiveIndex SpillIndex,
 390                                            LiveIndex RestoreIndex) {
 391   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 392          "Expect restore in the barrier mbb");
 393
 394   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 395   if (MBB == BarrierMBB) {
 396     // Intra-block spill + restore. We are done.
 397     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 398     CurrSLI->addRange(SLR);
 399     return;
 400   }
 401
 402   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 403   LiveIndex EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 404   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx.getNextSlot(), CurrSValNo);
 405   CurrSLI->addRange(SLR);
 406   Processed.insert(MBB);
 407
 408   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 409   // live interval.
 410   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 411   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 412   if (LR->end > EndIdx)
 413     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 414     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 415            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 416       WorkList.push_back(*SI);
 417
 418   while (!WorkList.empty()) {
 419     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 420     WorkList.pop_back();
 421     if (Processed.count(MBB))
 422       continue;
 423     LiveIndex Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 424     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 425     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 426       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 427       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 428         // Spill slot live interval stops at the restore.
 429         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 430         CurrSLI->addRange(SLR);
 431       } else if (LR->end > EndIdx) {
 432         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 433         LiveRange SLR(Idx, EndIdx.getNextIndex(), CurrSValNo);
 434         CurrSLI->addRange(SLR);
 435         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 436                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 437           WorkList.push_back(*SI);
 438       } else {
 439         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 440         CurrSLI->addRange(SLR);
 441       }
 442       Processed.insert(MBB);
 443     }
 444   }
 445 }
 446
 447 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 448 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 449 VNInfo*
 450 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 451                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 452                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 453              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 454              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 455                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 456                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 457                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 458                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 459   // Return memoized result if it's available.
 460   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 461     return NewVNs[UseI];
 462   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 463     return NewVNs[UseI];
 464   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 465     return LiveOut[MBB];
 466
 467   // Check if our block contains any uses or defs.
 468   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 469   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 470
 471   VNInfo* RetVNI = 0;
 472
 473   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 474   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 475     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 476                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 477                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 478   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 479     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 480
 481     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 482     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 483     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 484     // always be an end() iterator.
 485     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 486
 487     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 488     --Walker;
 489     while (Walker != MBB->begin()) {
 490       if (BlockDefs.count(Walker))
 491         break;
 492       --Walker;
 493     }
 494
 495     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 496     LiveIndex DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 497     DefIndex = DefIndex.getDefIndex();
 498     LiveIndex EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 499
 500     RetVNI = NewVNs[Walker];
 501     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 502   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 503     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 504
 505     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 506     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 507     if (UseI == MBB->begin())
 508       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 509                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 510                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 511
 512     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 513     --Walker;
 514     bool found = false;
 515     while (Walker != MBB->begin()) {
 516       if (BlockUses.count(Walker)) {
 517         found = true;
 518         break;
 519       }
 520       --Walker;
 521     }
 522
 523     // Must check begin() too.
 524     if (!found) {
 525       if (BlockUses.count(Walker))
 526         found = true;
 527       else
 528         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 529                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 530                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 531     }
 532
 533     LiveIndex UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 534     UseIndex = UseIndex.getUseIndex();
 535     LiveIndex EndIndex;
 536     if (IsIntraBlock) {
 537       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 538       EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 539     } else
 540       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 541
 542     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 543     // and then extend it to include the instruction we care about
 544     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 545                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 546
 547     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 548
 549     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 550     if (RetVNI->isKill(UseIndex)) RetVNI->removeKill(UseIndex);
 551     if (IsIntraBlock)
 552       RetVNI->addKill(EndIndex);
 553   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 554     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 555     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 556
 557     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 558     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 559     // for uses, because of two-address instructions.
 560
 561     if (UseI == MBB->begin())
 562       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 563                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 564                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 565
 566     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 567     --Walker;
 568     bool foundDef = false;
 569     bool foundUse = false;
 570     while (Walker != MBB->begin()) {
 571       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 572         foundDef = true;
 573         break;
 574       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 575         foundUse = true;
 576         break;
 577       }
 578       --Walker;
 579     }
 580
 581     // Must check begin() too.
 582     if (!foundDef && !foundUse) {
 583       if (BlockDefs.count(Walker))
 584         foundDef = true;
 585       else if (BlockUses.count(Walker))
 586         foundUse = true;
 587       else
 588         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 589                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 590                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 591     }
 592
 593     LiveIndex StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 594     StartIndex = foundDef ? StartIndex.getDefIndex() : StartIndex.getUseIndex();
 595     LiveIndex EndIndex;
 596     if (IsIntraBlock) {
 597       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 598       EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 599     } else
 600       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 601
 602     if (foundDef)
 603       RetVNI = NewVNs[Walker];
 604     else
 605       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 606                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 607
 608     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 609
 610     if (foundUse && RetVNI->isKill(StartIndex))
 611       RetVNI->removeKill(StartIndex);
 612     if (IsIntraBlock) {
 613       RetVNI->addKill(EndIndex);
 614     }
 615   }
 616
 617   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 618   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 619   else {
 620     if (!NewVNs.count(UseI))
 621       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 622     Visited.insert(UseI);
 623   }
 624
 625   return RetVNI;
 626 }
 627
 628 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 629 ///
 630 VNInfo*
 631 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 632                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 633                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 634              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 635              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 636                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 637                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 638                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 639                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 640   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 641   // assume that we are not intrablock here.
 642   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 643
 644   LiveIndex StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 645   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] =
 646     LI->getNextValue(LiveIndex(), /*FIXME*/ 0, false,
 647                      LIs->getVNInfoAllocator());
 648
 649   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 650
 651   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 652   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 653   // on our predecessors.
 654   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 655   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 656          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 657     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 658                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 659                                               LiveOut, Phis, false, false);
 660     if (Incoming != 0)
 661       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 662   }
 663
 664   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill()) {
 665     VNInfo* OldVN = RetVNI;
 666     VNInfo* NewVN = IncomingVNs.begin()->second;
 667     VNInfo* MergedVN = LI->MergeValueNumberInto(OldVN, NewVN);
 668     if (MergedVN == OldVN) std::swap(OldVN, NewVN);
 669
 670     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator LOI = LiveOut.begin(),
 671          LOE = LiveOut.end(); LOI != LOE; ++LOI)
 672       if (LOI->second == OldVN)
 673         LOI->second = MergedVN;
 674     for (DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>::iterator NVI = NewVNs.begin(),
 675          NVE = NewVNs.end(); NVI != NVE; ++NVI)
 676       if (NVI->second == OldVN)
 677         NVI->second = MergedVN;
 678     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator PI = Phis.begin(),
 679          PE = Phis.end(); PI != PE; ++PI)
 680       if (PI->second == OldVN)
 681         PI->second = MergedVN;
 682     RetVNI = MergedVN;
 683   } else {
 684     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 685     // VNInfo to represent the joined value.
 686     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 687            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 688       I->second->setHasPHIKill(true);
 689       LiveIndex KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 690       if (!I->second->isKill(KillIndex))
 691         I->second->addKill(KillIndex);
 692     }
 693   }
 694
 695   LiveIndex EndIndex;
 696   if (IsIntraBlock) {
 697     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 698     EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 699   } else
 700     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 701   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 702   if (IsIntraBlock)
 703     RetVNI->addKill(EndIndex);
 704
 705   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 706   if (!IsIntraBlock)
 707     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 708   else {
 709     if (!NewVNs.count(UseI))
 710       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 711     Visited.insert(UseI);
 712   }
 713
 714   return RetVNI;
 715 }
 716
 717 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 718 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 719   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 720
 721   // Clear the old ranges and valnos;
 722   LI->clear();
 723
 724   // Cache the uses and defs of the register
 725   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 726   RegMap Defs, Uses;
 727
 728   // Keep track of the new VNs we're creating.
 729   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 730   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 731
 732   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 733   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 734        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 735     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 736
 737     LiveIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 738     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 739
 740     assert(DI->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI &&
 741            "Following NewVN isPHIDef flag incorrect. Fix me!");
 742     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, true, Alloc);
 743
 744     // If the def is a move, set the copy field.
 745     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 746     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 747       if (DstReg == LI->reg)
 748         NewVN->setCopy(&*DI);
 749
 750     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 751   }
 752
 753   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 754   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 755        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 756     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 757
 758   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 759   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 760   // the way.
 761   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 762   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 763   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 764   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 765        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 766     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 767                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 768   }
 769
 770   // Add ranges for dead defs
 771   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 772        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 773     LiveIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 774     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 775
 776     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 777
 778     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 779     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx.getNextSlot(), DeadVN));
 780     DeadVN->addKill(DefIdx);
 781   }
 782
 783   // Update kill markers.
 784   for (LiveInterval::vni_iterator VI = LI->vni_begin(), VE = LI->vni_end();
 785        VI != VE; ++VI) {
 786     VNInfo* VNI = *VI;
 787     for (unsigned i = 0, e = VNI->kills.size(); i != e; ++i) {
 788       LiveIndex KillIdx = VNI->kills[i];
 789       if (KillIdx.isPHI())
 790         continue;
 791       MachineInstr *KillMI = LIs->getInstructionFromIndex(KillIdx);
 792       if (KillMI) {
 793         MachineOperand *KillMO = KillMI->findRegisterUseOperand(CurrLI->reg);
 794         if (KillMO)
 795           // It could be a dead def.
 796           KillMO->setIsKill();
 797       }
 798     }
 799   }
 800 }
 801
 802 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 803 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 804 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 805 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 806 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 807 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 808   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 809   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 810   Stack.push_back(VN);
 811
 812   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 813   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 814   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 815   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 816   // phi kills.
 817   while (!Stack.empty()) {
 818     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 819     Stack.pop_back();
 820
 821     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 822     // renumber these.
 823     if (OldVN->hasPHIKill()) return;
 824
 825     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 826
 827     // Locate two-address redefinitions
 828     for (VNInfo::KillSet::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 829          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 830       assert(!KI->isPHI() &&
 831              "VN previously reported having no PHI kills.");
 832       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
 833       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 834       if (DefIdx == ~0U) continue;
 835       if (MI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx)) {
 836         VNInfo* NextVN =
 837           CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(KI->getDefIndex());
 838         if (NextVN == OldVN) continue;
 839         Stack.push_back(NextVN);
 840       }
 841     }
 842   }
 843
 844   // Create the new vreg
 845   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 846
 847   // Create the new live interval
 848   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 849
 850   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 851        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 852     VNInfo* OldVN = *OI;
 853
 854     // Copy the valno over
 855     VNInfo* NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LIs->getVNInfoAllocator());
 856     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 857
 858     // Remove the valno from the old interval
 859     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 860   }
 861
 862   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 863   // the reg_iterator.
 864   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 865
 866   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 867          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 868     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 869     LiveIndex InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 870
 871     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getUseIndex())) ||
 872         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getDefIndex())))
 873       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 874   }
 875
 876   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 877        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 878     MachineInstr* Inst = I->first;
 879     unsigned OpIdx = I->second;
 880     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 881     MO.setReg(NewVReg);
 882   }
 883
 884   // Grow the VirtRegMap, since we've created a new vreg.
 885   VRM->grow();
 886
 887   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 888   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 889     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 890
 891   NumRenumbers++;
 892 }
 893
 894 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned VReg, VNInfo* ValNo,
 895                                       MachineInstr* DefMI,
 896                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 897                                       LiveIndex RestoreIdx,
 898                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 899   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 900
 901   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 902   LiveIndex KillIdx;
 903   if (!ValNo->isDefAccurate() || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 904     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
 905   else
 906     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
 907
 908   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 909     return false;
 910
 911   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, VReg, 0, DefMI);
 912   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
 913
 914   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 915   LiveIndex RematIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
 916   RematIdx = RematIdx.getDefIndex();
 917   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RematIdx));
 918
 919   ++NumSplits;
 920   ++NumRemats;
 921   return true;
 922 }
 923
 924 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 925                                            const TargetRegisterClass* RC,
 926                                            MachineInstr* DefMI,
 927                                            MachineInstr* Barrier,
 928                                            MachineBasicBlock* MBB,
 929                                            int& SS,
 930                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 931   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 932
 933   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 934   if (RefsInMBB.empty())
 935     return 0;
 936
 937   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 938   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 939          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 940     --FoldPt;
 941
 942   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 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   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 953   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 954     SS = I->second;
 955   } else {
 956     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 957   }
 958
 959   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 960                                              FoldPt, Ops, SS);
 961
 962   if (FMI) {
 963     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 964     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 965     ++NumFolds;
 966
 967     IntervalSSMap[vreg] = SS;
 968     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 969     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 970       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 971     else
 972       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(LiveIndex(), 0, false,
 973                                          LSs->getVNInfoAllocator());
 974   }
 975
 976   return FMI;
 977 }
 978
 979 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldRestore(unsigned vreg,
 980                                              const TargetRegisterClass* RC,
 981                                              MachineInstr* Barrier,
 982                                              MachineBasicBlock* MBB,
 983                                              int SS,
 984                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 985   if ((int)RestoreFoldLimit != -1 && RestoreFoldLimit == (int)NumRestoreFolds)
 986     return 0;
 987
 988   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 989   if (RefsInMBB.empty())
 990     return 0;
 991
 992   // Can't fold a restore between a call stack setup and teardown.
 993   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 994
 995   // Advance from barrier to call frame teardown.
 996   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 997          FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 998     if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 999       return 0;
1000
1001     ++FoldPt;
1002   }
1003
1004   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1005     return 0;
1006   else
1007     ++FoldPt;
1008
1009   // Now find the restore point.
1010   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() && !RefsInMBB.count(FoldPt)) {
1011     if (FoldPt->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
1012       while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
1013              FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
1014         if (RefsInMBB.count(FoldPt))
1015           return 0;
1016
1017         ++FoldPt;
1018       }
1019
1020       if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1021         return 0;
1022     }
1023
1024     ++FoldPt;
1025   }
1026
1027   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1028     return 0;
1029
1030   int OpIdx = FoldPt->findRegisterUseOperandIdx(vreg, true);
1031   if (OpIdx == -1)
1032     return 0;
1033
1034   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1035   Ops.push_back(OpIdx);
1036
1037   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1038     return 0;
1039
1040   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1041                                              FoldPt, Ops, SS);
1042
1043   if (FMI) {
1044     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1045     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1046     ++NumRestoreFolds;
1047   }
1048
1049   return FMI;
1050 }
1051
1052 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1053 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1054 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1055 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1056   DEBUG(errs() << "Pre-alloc splitting " << LI->reg << " for " << *Barrier
1057                << "  result: ");
1058
1059   CurrLI = LI;
1060
1061   // Find live range where current interval cross the barrier.
1062   LiveInterval::iterator LR =
1063     CurrLI->FindLiveRangeContaining(BarrierIdx.getUseIndex());
1064   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1065
1066   assert(!ValNo->isUnused() && "Val# is defined by a dead def?");
1067
1068   MachineInstr *DefMI = ValNo->isDefAccurate()
1069     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1070
1071   // If this would create a new join point, do not split.
1072   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent())) {
1073     DEBUG(errs() << "FAILED (would create a new join point).\n");
1074     return false;
1075   }
1076
1077   // Find all references in the barrier mbb.
1078   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1079   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1080          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1081     MachineInstr *RefMI = &*I;
1082     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1083       RefsInMBB.insert(RefMI);
1084   }
1085
1086   // Find a point to restore the value after the barrier.
1087   LiveIndex RestoreIndex;
1088   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1089     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1090   if (RestorePt == BarrierMBB->end()) {
1091     DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable restore point).\n");
1092     return false;
1093   }
1094
1095   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1096     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1097                       RestoreIndex, RefsInMBB)) {
1098       DEBUG(errs() << "success (remat).\n");
1099       return true;
1100     }
1101
1102   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1103   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1104   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1105   LiveIndex SpillIndex;
1106   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1107   int SS = -1;
1108   if (!ValNo->isDefAccurate()) {
1109     // If we don't know where the def is we must split just before the barrier.
1110     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1111                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1112       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1113     } else {
1114       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1115         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1116       if (SpillPt == BarrierMBB->begin()) {
1117         DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1118         return false; // No gap to insert spill.
1119       }
1120       // Add spill.
1121
1122       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1123       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1124       SpillMI = prior(SpillPt);
1125       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1126     }
1127   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1128                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1129     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1130     // the def again.
1131     if (!DefMI) {
1132       DEBUG(errs() << "FAILED (def is dead).\n");
1133       return false; // Def is dead. Do nothing.
1134     }
1135
1136     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1137                              BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1138       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1139     } else {
1140       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1141       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1142       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1143         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1144         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1145                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1146         if (SpillPt == DefMBB->begin()) {
1147           DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1148           return false; // No gap to insert spill.
1149         }
1150       } else {
1151         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1152         if (SpillPt == DefMBB->end()) {
1153           DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1154           return false; // No gap to insert spill.
1155         }
1156       }
1157       // Add spill.
1158       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1159       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg, false, SS, RC);
1160       SpillMI = prior(SpillPt);
1161       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1162     }
1163   }
1164
1165   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1166   if (DefMI && SpillMI)
1167     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1168
1169   // Add restore.
1170   bool FoldedRestore = false;
1171   if (MachineInstr* LMI = FoldRestore(CurrLI->reg, RC, Barrier,
1172                                       BarrierMBB, SS, RefsInMBB)) {
1173     RestorePt = LMI;
1174     RestoreIndex = LIs->getInstructionIndex(RestorePt);
1175     FoldedRestore = true;
1176   } else {
1177     TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1178     MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1179     LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1180   }
1181
1182   // Update spill stack slot live interval.
1183   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, SpillIndex.getUseIndex().getNextSlot(),
1184                           RestoreIndex.getDefIndex());
1185
1186   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1187
1188   if (!FoldedRestore) {
1189     LiveIndex RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1190     RestoreIdx = RestoreIdx.getDefIndex();
1191     RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RestoreIdx));
1192   }
1193
1194   ++NumSplits;
1195   DEBUG(errs() << "success.\n");
1196   return true;
1197 }
1198
1199 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1200 /// barrier that's being processed.
1201 bool
1202 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1203                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1204   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1205   // by the current barrier.
1206   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1207   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1208     // FIXME: If it's not safe to move any instruction that defines the barrier
1209     // register class, then it means there are some special dependencies which
1210     // codegen is not modelling. Ignore these barriers for now.
1211     if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(*RC))
1212       continue;
1213     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1214     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1215       unsigned Reg = VRs[i];
1216       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1217         continue;
1218       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1219       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1220         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1221         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1222         Intervals.push_back(LI);
1223     }
1224   }
1225
1226   // Process the affected live intervals.
1227   bool Change = false;
1228   while (!Intervals.empty()) {
1229     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1230       break;
1231     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1232     Intervals.pop_back();
1233     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1234     if (result) Split.insert(LI);
1235     Change |= result;
1236   }
1237
1238   return Change;
1239 }
1240
1241 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1242                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1243                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1244                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1245   unsigned NonSpills = 0;
1246   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1247        UI != UE; ++UI) {
1248     int StoreFrameIndex;
1249     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1250     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1251       NonSpills++;
1252
1253     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1254     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegTiedToUseOperand(DefIdx))
1255       FeedsTwoAddr = true;
1256   }
1257
1258   return NonSpills;
1259 }
1260
1261 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1262 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1263 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1264   bool changed = false;
1265
1266   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1267   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1268   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1269        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1270     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1271
1272     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1273     // reaching definition (VNInfo).
1274     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1275          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1276       LiveIndex index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1277       index = index.getUseIndex();
1278
1279       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1280       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1281     }
1282
1283     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1284     // and/or fold them away.
1285     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1286          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1287
1288       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1289         return changed;
1290
1291       VNInfo* CurrVN = *VI;
1292
1293       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1294       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1295       if (CurrVN->hasPHIKill()) continue;
1296
1297       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1298       // no defining instruction to analyze.
1299       if (!CurrVN->isDefAccurate() || CurrVN->isUnused()) continue;
1300
1301       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1302       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1303       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1304       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(CurrVN->def);
1305       int FrameIndex;
1306       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1307
1308       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1309       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1310         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1311         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1312         DefMI->eraseFromParent();
1313         VNUseCount.erase(CurrVN);
1314         NumDeadSpills++;
1315         changed = true;
1316         continue;
1317       }
1318
1319       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1320       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1321       bool FeedsTwoAddr = false;
1322       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1323                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1324                                                     FeedsTwoAddr);
1325
1326       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1327       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1328       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1329         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1330         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1331         int StoreFrameIndex;
1332         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1333         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1334                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1335           ++UI;
1336           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1337             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1338         }
1339         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1340
1341         MachineInstr* use = *UI;
1342
1343         // Attempt to fold it away!
1344         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1345         if (OpIdx == -1) continue;
1346         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1347         Ops.push_back(OpIdx);
1348         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1349
1350         MachineInstr* NewMI =
1351                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1352                                                  use, Ops, FrameIndex);
1353
1354         if (!NewMI) continue;
1355
1356         // Update relevant analyses.
1357         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1358         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1359         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1360
1361         DefMI->eraseFromParent();
1362         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1363         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1364         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1365
1366         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1367         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1368         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1369              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1370              II != IE; ++II) {
1371           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1372                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1373                ++VNI)
1374             if (VNI->first != CurrVN)
1375               VNI->second.erase(*II);
1376           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1377           (*II)->eraseFromParent();
1378         }
1379
1380         VNUseCount.erase(CurrVN);
1381
1382         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1383              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1384           if (VI->second.erase(use))
1385             VI->second.insert(NewMI);
1386
1387         NumDeadSpills++;
1388         changed = true;
1389         continue;
1390       }
1391
1392       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1393       // fold it, so bail.
1394       if (NonSpillCount) continue;
1395
1396       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1397       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1398            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1399            UI != UI; ++UI) {
1400         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1401         (*UI)->eraseFromParent();
1402       }
1403
1404       VNUseCount.erase(CurrVN);
1405
1406       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1407       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1408       DefMI->eraseFromParent();
1409       NumDeadSpills++;
1410       changed = true;
1411     }
1412   }
1413
1414   return changed;
1415 }
1416
1417 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1418                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1419                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1420   if (DefMBB == BarrierMBB)
1421     return false;
1422
1423   if (LR->valno->hasPHIKill())
1424     return false;
1425
1426   LiveIndex MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1427   if (LR->end < MBBEnd)
1428     return false;
1429
1430   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1431   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1432     return true;
1433
1434   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1435   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1436   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1437                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1438   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1439   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1440
1441   while (!Stack.empty()) {
1442     ItPair P = Stack.back();
1443     Stack.pop_back();
1444
1445     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1446     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1447
1448     if (S == PredMBB->succ_end())
1449       continue;
1450     else if (Visited.count(*S)) {
1451       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1452       continue;
1453     } else
1454       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1455
1456     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1457     Visited.insert(MBB);
1458
1459     if (MBB == BarrierMBB)
1460       return true;
1461
1462     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1463     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1464     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1465     while (MDTN) {
1466       if (MDTN == DefMDTN)
1467         return true;
1468       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1469         break;
1470       MDTN = MDTN->getIDom();
1471     }
1472
1473     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1474     if (LR->end > MBBEnd)
1475       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1476   }
1477
1478   return false;
1479 }
1480
1481
1482 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1483   CurrMF = &MF;
1484   TM     = &MF.getTarget();
1485   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1486   TII    = TM->getInstrInfo();
1487   MFI    = MF.getFrameInfo();
1488   MRI    = &MF.getRegInfo();
1489   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1490   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1491   VRM    = &getAnalysis<VirtRegMap>();
1492
1493   bool MadeChange = false;
1494
1495   // Make sure blocks are numbered in order.
1496   MF.RenumberBlocks();
1497
1498   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1499   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1500
1501   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1502
1503   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1504          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1505        DFI != E; ++DFI) {
1506     BarrierMBB = *DFI;
1507     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1508            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1509       Barrier = &*I;
1510       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1511         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1512       if (!BarrierRCs)
1513         continue;
1514       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1515       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1516     }
1517   }
1518
1519   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1520
1521   return MadeChange;
1522 }