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