lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  41 static cl::opt<int> RestoreFoldLimit("restore-fold-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  42
  43 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  44 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  45 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  46 STATISTIC(NumRestoreFolds, "Number of intervals split with restore folding");
  47 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  48 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  49
  50 namespace {
  51   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  52     MachineFunction       *CurrMF;
  53     const TargetMachine   *TM;
  54     const TargetInstrInfo *TII;
  55     const TargetRegisterInfo* TRI;
  56     MachineFrameInfo      *MFI;
  57     MachineRegisterInfo   *MRI;
  58     LiveIntervals         *LIs;
  59     LiveStacks            *LSs;
  60
  61     // Barrier - Current barrier being processed.
  62     MachineInstr          *Barrier;
  63
  64     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  65     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  66
  67     // Barrier - Current barrier index.
  68     unsigned              BarrierIdx;
  69
  70     // CurrLI - Current live interval being split.
  71     LiveInterval          *CurrLI;
  72
  73     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  74     LiveInterval          *CurrSLI;
  75
  76     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  77     VNInfo                *CurrSValNo;
  78
  79     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  80     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  81
  82     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  83     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  84
  85   public:
  86     static char ID;
  87     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  88
  89     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  90
  91     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  92       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  93       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  94       AU.addRequired<LiveStacks>();
  95       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  96       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  97       if (StrongPHIElim)
  98         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  99       else
 100         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
 101       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 102       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 103       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 104       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 105       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 106     }
 107
 108     virtual void releaseMemory() {
 109       IntervalSSMap.clear();
 110       Def2SpillMap.clear();
 111     }
 112
 113     virtual const char *getPassName() const {
 114       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 115     }
 116
 117     /// print - Implement the dump method.
 118     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 119       LIs->print(O, M);
 120     }
 121
 122     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 123       if (O) print(*O, M);
 124     }
 125
 126   private:
 127     MachineBasicBlock::iterator
 128       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 129                         unsigned&);
 130
 131     MachineBasicBlock::iterator
 132       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 133                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 134
 135     MachineBasicBlock::iterator
 136       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 137                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 138
 139     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 140
 141     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 142                             unsigned&, int&) const;
 143
 144     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 145
 146     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 147
 148     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 149                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 150
 151     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 152                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 153     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 154                        MachineInstr* DefMI,
 155                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 156                        unsigned RestoreIdx,
 157                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 158     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 159                             MachineInstr* DefMI,
 160                             MachineInstr* Barrier,
 161                             MachineBasicBlock* MBB,
 162                             int& SS,
 163                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 164     MachineInstr* FoldRestore(unsigned vreg,
 165                               const TargetRegisterClass* RC,
 166                               MachineInstr* Barrier,
 167                               MachineBasicBlock* MBB,
 168                               int SS,
 169                               SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 170     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 171     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 172     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 173     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 174                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 175     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 176                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 177                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 178             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 179             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 180                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 181                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 182                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 183                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 184     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 185                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 186                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 187             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 188             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 189                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 190                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 191                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 192                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 193 };
 194 } // end anonymous namespace
 195
 196 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 197
 198 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 199 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 200
 201 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 202
 203
 204 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 205 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 206 MachineBasicBlock::iterator
 207 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 208                                      unsigned &SpotIndex) {
 209   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 210   if (++MII != MBB->end()) {
 211     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 212     if (Index) {
 213       SpotIndex = Index;
 214       return MII;
 215     }
 216   }
 217   return MBB->end();
 218 }
 219
 220 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 221 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 222 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 223 /// none is found.
 224 MachineBasicBlock::iterator
 225 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 226                                   MachineInstr *DefMI,
 227                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 228                                   unsigned &SpillIndex) {
 229   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 230
 231   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 232   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 233     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 234     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 235
 236     if (MII == EndPt) return Pt;
 237
 238     do {
 239       ++MII;
 240       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 241       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 242
 243       // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 244       // corresponding call frame setup/teardown.
 245       if (prior(MII)->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 246         bool reachedBarrier = false;
 247         do {
 248           if (MII == EndPt) {
 249             reachedBarrier = true;
 250             break;
 251           }
 252           ++MII;
 253         } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 254
 255         if (reachedBarrier) break;
 256       } else if (Gap) {
 257         Pt = MII;
 258         SpillIndex = Gap;
 259         break;
 260       }
 261     } while (MII != EndPt);
 262   } else {
 263     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 264     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 265       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 266
 267     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 268       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 269
 270       // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 271       // corresponding call frame setup.
 272       if (prior(MII)->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 273         --MII;
 274         continue;
 275       } if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 276         bool reachedBarrier = false;
 277         while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 278           --MII;
 279           if (MII == EndPt) {
 280             reachedBarrier = true;
 281             break;
 282           }
 283         }
 284
 285         if (reachedBarrier) break;
 286         else continue;
 287       } else if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 288         Pt = MII;
 289         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 290       }
 291       --MII;
 292     }
 293   }
 294
 295   return Pt;
 296 }
 297
 298 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 299 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 300 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 301 /// found.
 302 MachineBasicBlock::iterator
 303 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 304                                     unsigned LastIdx,
 305                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 306                                     unsigned &RestoreIndex) {
 307   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 308   // begin index accordingly.
 309   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 310   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 311
 312   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 313   // the last index in the live range.
 314   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 315     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 316     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 317
 318     if (MII == EndPt) return Pt;
 319
 320     --MII;
 321     do {
 322       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 323       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 324
 325       // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 326       // corresponding call frame teardown.
 327       if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 328         bool reachedBarrier = false;
 329         while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 330           --MII;
 331           if (MII == EndPt) {
 332             reachedBarrier = true;
 333             break;
 334           }
 335         }
 336
 337         if (reachedBarrier) break;
 338         else continue;
 339       } else if (Gap) {
 340         Pt = MII;
 341         RestoreIndex = Gap;
 342         break;
 343       }
 344
 345       --MII;
 346     } while (MII != EndPt);
 347   } else {
 348     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 349     MII = ++MII;
 350
 351     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 352     // compile time?
 353     while (MII != MBB->getFirstTerminator()) {
 354       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 355       if (Index > LastIdx)
 356         break;
 357       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 358
 359       // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 360       // corresponding call frame teardown.
 361       if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 362         ++MII;
 363         continue;
 364       } else if (prior(MII)->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 365         bool reachedBarrier = false;
 366         do {
 367           if (MII == MBB->getFirstTerminator() || RefsInMBB.count(MII)) {
 368             reachedBarrier = true;
 369             break;
 370           }
 371
 372           ++MII;
 373         } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 374
 375         if (reachedBarrier) break;
 376       } else if (Gap) {
 377         Pt = MII;
 378         RestoreIndex = Gap;
 379       }
 380
 381       if (RefsInMBB.count(MII))
 382         break;
 383       ++MII;
 384     }
 385   }
 386
 387   return Pt;
 388 }
 389
 390 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 391 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 392 /// slot.
 393 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 394                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 395   int SS;
 396   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 397   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 398     SS = I->second;
 399   } else {
 400     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 401     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 402   }
 403
 404   // Create live interval for stack slot.
 405   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 406   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 407     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 408   else
 409     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 410   return SS;
 411 }
 412
 413 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 414 /// slot at the specified index.
 415 bool
 416 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 417                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 418                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 419                                     int& SS) const {
 420   if (!DefMBB)
 421     return false;
 422
 423   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 424   if (I == IntervalSSMap.end())
 425     return false;
 426   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 427   if (II == Def2SpillMap.end())
 428     return false;
 429
 430   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 431   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 432   // FIXME: Undo the previous spill?
 433   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 434   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 435     return false;
 436
 437   SS = I->second;
 438   SpillIndex = II->second;
 439   return true;
 440 }
 441
 442 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 443 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 444 /// interval of the spill stack slot.
 445 void
 446 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 447                                            unsigned RestoreIndex) {
 448   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 449          "Expect restore in the barrier mbb");
 450
 451   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 452   if (MBB == BarrierMBB) {
 453     // Intra-block spill + restore. We are done.
 454     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 455     CurrSLI->addRange(SLR);
 456     return;
 457   }
 458
 459   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 460   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 461   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 462   CurrSLI->addRange(SLR);
 463   Processed.insert(MBB);
 464
 465   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 466   // live interval.
 467   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 468   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 469   if (LR->end > EndIdx)
 470     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 471     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 472            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 473       WorkList.push_back(*SI);
 474
 475   while (!WorkList.empty()) {
 476     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 477     WorkList.pop_back();
 478     if (Processed.count(MBB))
 479       continue;
 480     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 481     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 482     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 483       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 484       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 485         // Spill slot live interval stops at the restore.
 486         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 487         CurrSLI->addRange(SLR);
 488       } else if (LR->end > EndIdx) {
 489         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 490         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 491         CurrSLI->addRange(SLR);
 492         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 493                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 494           WorkList.push_back(*SI);
 495       } else {
 496         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 497         CurrSLI->addRange(SLR);
 498       }
 499       Processed.insert(MBB);
 500     }
 501   }
 502 }
 503
 504 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 505 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 506 VNInfo*
 507 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 508                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 509                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 510              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 511              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 512                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 513                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 514                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 515                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 516   // Return memoized result if it's available.
 517   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 518     return NewVNs[UseI];
 519   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 520     return NewVNs[UseI];
 521   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 522     return LiveOut[MBB];
 523
 524   // Check if our block contains any uses or defs.
 525   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 526   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 527
 528   VNInfo* RetVNI = 0;
 529
 530   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 531   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 532     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 533                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 534                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 535   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 536     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 537
 538     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 539     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 540     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 541     // always be an end() iterator.
 542     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 543
 544     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 545     --Walker;
 546     while (Walker != MBB->begin()) {
 547       if (BlockDefs.count(Walker))
 548         break;
 549       --Walker;
 550     }
 551
 552     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 553     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 554     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 555     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 556
 557     RetVNI = NewVNs[Walker];
 558     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 559   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 560     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 561
 562     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 563     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 564     if (UseI == MBB->begin())
 565       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 566                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 567                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 568
 569     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 570     --Walker;
 571     bool found = false;
 572     while (Walker != MBB->begin()) {
 573       if (BlockUses.count(Walker)) {
 574         found = true;
 575         break;
 576       }
 577       --Walker;
 578     }
 579
 580     // Must check begin() too.
 581     if (!found) {
 582       if (BlockUses.count(Walker))
 583         found = true;
 584       else
 585         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 586                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 587                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 588     }
 589
 590     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 591     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 592     unsigned EndIndex = 0;
 593     if (IsIntraBlock) {
 594       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 595       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 596     } else
 597       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 598
 599     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 600     // and then extend it to include the instruction we care about
 601     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 602                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 603
 604     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 605
 606     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 607     if (LI->isKill(RetVNI, UseIndex)) LI->removeKill(RetVNI, UseIndex);
 608     if (IsIntraBlock)
 609       LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 610   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 611     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 612     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 613
 614     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 615     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 616     // for uses, because of two-address instructions.
 617
 618     if (UseI == MBB->begin())
 619       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 620                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 621                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 622
 623     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 624     --Walker;
 625     bool foundDef = false;
 626     bool foundUse = false;
 627     while (Walker != MBB->begin()) {
 628       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 629         foundDef = true;
 630         break;
 631       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 632         foundUse = true;
 633         break;
 634       }
 635       --Walker;
 636     }
 637
 638     // Must check begin() too.
 639     if (!foundDef && !foundUse) {
 640       if (BlockDefs.count(Walker))
 641         foundDef = true;
 642       else if (BlockUses.count(Walker))
 643         foundUse = true;
 644       else
 645         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 646                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 647                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 648     }
 649
 650     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 651     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 652                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 653     unsigned EndIndex = 0;
 654     if (IsIntraBlock) {
 655       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 656       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 657     } else
 658       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 659
 660     if (foundDef)
 661       RetVNI = NewVNs[Walker];
 662     else
 663       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 664                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 665
 666     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 667
 668     if (foundUse && LI->isKill(RetVNI, StartIndex))
 669       LI->removeKill(RetVNI, StartIndex);
 670     if (IsIntraBlock) {
 671       LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 672     }
 673   }
 674
 675   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 676   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 677   else {
 678     if (!NewVNs.count(UseI))
 679       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 680     Visited.insert(UseI);
 681   }
 682
 683   return RetVNI;
 684 }
 685
 686 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 687 ///
 688 VNInfo*
 689 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 690                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 691                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 692              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 693              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 694                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 695                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 696                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 697                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 698   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 699   // assume that we are not intrablock here.
 700   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 701
 702   unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 703   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 704                                                 LIs->getVNInfoAllocator());
 705   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 706
 707   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 708   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 709   // on our predecessors.
 710   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 711   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 712          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 713     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 714                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 715                                               LiveOut, Phis, false, false);
 716     if (Incoming != 0)
 717       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 718   }
 719
 720   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill) {
 721     VNInfo* OldVN = RetVNI;
 722     VNInfo* NewVN = IncomingVNs.begin()->second;
 723     VNInfo* MergedVN = LI->MergeValueNumberInto(OldVN, NewVN);
 724     if (MergedVN == OldVN) std::swap(OldVN, NewVN);
 725
 726     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator LOI = LiveOut.begin(),
 727          LOE = LiveOut.end(); LOI != LOE; ++LOI)
 728       if (LOI->second == OldVN)
 729         LOI->second = MergedVN;
 730     for (DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>::iterator NVI = NewVNs.begin(),
 731          NVE = NewVNs.end(); NVI != NVE; ++NVI)
 732       if (NVI->second == OldVN)
 733         NVI->second = MergedVN;
 734     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator PI = Phis.begin(),
 735          PE = Phis.end(); PI != PE; ++PI)
 736       if (PI->second == OldVN)
 737         PI->second = MergedVN;
 738     RetVNI = MergedVN;
 739   } else {
 740     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 741     // VNInfo to represent the joined value.
 742     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 743            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 744       I->second->hasPHIKill = true;
 745       unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 746       if (!LiveInterval::isKill(I->second, KillIndex))
 747         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 748     }
 749   }
 750
 751   unsigned EndIndex = 0;
 752   if (IsIntraBlock) {
 753     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 754     EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 755   } else
 756     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 757   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 758   if (IsIntraBlock)
 759     LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 760
 761   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 762   if (!IsIntraBlock)
 763     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 764   else {
 765     if (!NewVNs.count(UseI))
 766       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 767     Visited.insert(UseI);
 768   }
 769
 770   return RetVNI;
 771 }
 772
 773 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 774 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 775   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 776
 777   // Clear the old ranges and valnos;
 778   LI->clear();
 779
 780   // Cache the uses and defs of the register
 781   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 782   RegMap Defs, Uses;
 783
 784   // Keep track of the new VNs we're creating.
 785   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 786   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 787
 788   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 789   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 790        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 791     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 792
 793     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 794     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 795
 796     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 797
 798     // If the def is a move, set the copy field.
 799     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 800     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 801       if (DstReg == LI->reg)
 802         NewVN->copy = &*DI;
 803
 804     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 805   }
 806
 807   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 808   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 809        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 810     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 811
 812   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 813   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 814   // the way.
 815   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 816   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 817   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 818   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 819        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 820     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 821                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 822   }
 823
 824   // Add ranges for dead defs
 825   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 826        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 827     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 828     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 829
 830     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 831
 832     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 833     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 834     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 835   }
 836 }
 837
 838 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 839 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 840 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 841 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 842 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 843 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 844   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 845   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 846   Stack.push_back(VN);
 847
 848   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 849   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 850   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 851   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 852   // phi kills.
 853   while (!Stack.empty()) {
 854     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 855     Stack.pop_back();
 856
 857     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 858     // renumber these.
 859     if (OldVN->hasPHIKill) return;
 860
 861     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 862
 863     // Locate two-address redefinitions
 864     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 865          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 866       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
 867       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 868       if (DefIdx == ~0U) continue;
 869       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
 870         VNInfo* NextVN =
 871                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
 872         if (NextVN == OldVN) continue;
 873         Stack.push_back(NextVN);
 874       }
 875     }
 876   }
 877
 878   // Create the new vreg
 879   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 880
 881   // Create the new live interval
 882   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 883
 884   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 885        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 886     VNInfo* OldVN = *OI;
 887
 888     // Copy the valno over
 889     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
 890                                        LIs->getVNInfoAllocator());
 891     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
 892     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 893
 894     // Remove the valno from the old interval
 895     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 896   }
 897
 898   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 899   // the reg_iterator.
 900   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 901
 902   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 903          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 904     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 905     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 906
 907     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
 908         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
 909       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 910   }
 911
 912   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 913        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 914     MachineInstr* Inst = I->first;
 915     unsigned OpIdx = I->second;
 916     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 917     MO.setReg(NewVReg);
 918   }
 919
 920   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 921   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 922     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 923
 924   NumRenumbers++;
 925 }
 926
 927 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 928                                       MachineInstr* DefMI,
 929                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 930                                       unsigned RestoreIdx,
 931                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 932   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 933
 934   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 935   unsigned KillIdx = 0;
 936   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 937     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
 938   else
 939     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
 940
 941   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 942     return false;
 943
 944   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
 945   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
 946
 947   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 948   unsigned RematIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
 949   RematIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RematIdx);
 950   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RematIdx));
 951
 952   ++NumSplits;
 953   ++NumRemats;
 954   return true;
 955 }
 956
 957 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 958                                            const TargetRegisterClass* RC,
 959                                            MachineInstr* DefMI,
 960                                            MachineInstr* Barrier,
 961                                            MachineBasicBlock* MBB,
 962                                            int& SS,
 963                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 964   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 965
 966   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 967   if (RefsInMBB.empty())
 968     return 0;
 969
 970   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 971   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 972          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 973     --FoldPt;
 974
 975   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 976   if (OpIdx == -1)
 977     return 0;
 978
 979   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
 980   Ops.push_back(OpIdx);
 981
 982   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
 983     return 0;
 984
 985   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 986   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 987     SS = I->second;
 988   } else {
 989     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 990
 991   }
 992
 993   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 994                                              FoldPt, Ops, SS);
 995
 996   if (FMI) {
 997     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 998     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 999     ++NumFolds;
1000
1001     IntervalSSMap[vreg] = SS;
1002     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
1003     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
1004       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
1005     else
1006       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
1007   }
1008
1009   return FMI;
1010 }
1011
1012 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldRestore(unsigned vreg,
1013                                              const TargetRegisterClass* RC,
1014                                              MachineInstr* Barrier,
1015                                              MachineBasicBlock* MBB,
1016                                              int SS,
1017                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1018   if ((int)RestoreFoldLimit != -1 && RestoreFoldLimit == NumRestoreFolds)
1019     return 0;
1020
1021   // Go top down if RefsInMBB is empty.
1022   if (RefsInMBB.empty())
1023     return 0;
1024
1025   // Can't fold a restore between a call stack setup and teardown.
1026   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
1027
1028   // Advance from barrier to call frame teardown.
1029   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
1030          FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
1031     if (RefsInMBB.count(FoldPt))
1032       return 0;
1033
1034     ++FoldPt;
1035   }
1036
1037   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1038     return 0;
1039   else
1040     ++FoldPt;
1041
1042   // Now find the restore point.
1043   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() && !RefsInMBB.count(FoldPt)) {
1044     if (FoldPt->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
1045       while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
1046              FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
1047         if (RefsInMBB.count(FoldPt))
1048           return 0;
1049
1050         ++FoldPt;
1051       }
1052
1053       if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1054         return 0;
1055     }
1056
1057     ++FoldPt;
1058   }
1059
1060   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1061     return 0;
1062
1063   int OpIdx = FoldPt->findRegisterUseOperandIdx(vreg, true);
1064   if (OpIdx == -1)
1065     return 0;
1066
1067   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1068   Ops.push_back(OpIdx);
1069
1070   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1071     return 0;
1072
1073   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1074                                              FoldPt, Ops, SS);
1075
1076   if (FMI) {
1077     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1078     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1079     ++NumRestoreFolds;
1080   }
1081
1082   return FMI;
1083 }
1084
1085 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1086 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1087 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1088 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1089   CurrLI = LI;
1090
1091   // Find live range where current interval cross the barrier.
1092   LiveInterval::iterator LR =
1093     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1094   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1095
1096   if (ValNo->def == ~1U) {
1097     // Defined by a dead def? How can this be?
1098     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
1099     abort();
1100   }
1101
1102   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
1103     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1104
1105   // If this would create a new join point, do not split.
1106   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
1107     return false;
1108
1109   // Find all references in the barrier mbb.
1110   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1111   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1112          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1113     MachineInstr *RefMI = &*I;
1114     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1115       RefsInMBB.insert(RefMI);
1116   }
1117
1118   // Find a point to restore the value after the barrier.
1119   unsigned RestoreIndex = 0;
1120   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1121     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1122   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1123     return false;
1124
1125   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1126     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1127                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1128     return true;
1129
1130   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1131   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1132   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1133   unsigned SpillIndex = 0;
1134   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1135   int SS = -1;
1136   if (ValNo->def == ~0U) {
1137     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
1138     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1139                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1140       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1141     } else {
1142       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1143         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1144       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1145         return false; // No gap to insert spill.
1146       // Add spill.
1147
1148       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1149       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1150       SpillMI = prior(SpillPt);
1151       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1152     }
1153   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1154                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1155     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1156     // the def again.
1157     if (!DefMI)
1158       return false; // Def is dead. Do nothing.
1159
1160     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1161                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1162       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1163     } else {
1164       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1165       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1166       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1167         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1168         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1169                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1170         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1171           return false; // No gap to insert spill.
1172       } else {
1173         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1174         if (SpillPt == DefMBB->end())
1175           return false; // No gap to insert spill.
1176       }
1177       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1178       // the barrier in the barrier block.
1179       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1180       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1181                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1182       SpillMI = prior(SpillPt);
1183       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1184     }
1185   }
1186
1187   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1188   if (DefMI && SpillMI)
1189     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1190
1191   // Add restore.
1192   bool FoldedRestore = false;
1193   if (MachineInstr* LMI = FoldRestore(CurrLI->reg, RC, Barrier,
1194                                       BarrierMBB, SS, RefsInMBB)) {
1195     RestorePt = LMI;
1196     RestoreIndex = LIs->getInstructionIndex(RestorePt);
1197     FoldedRestore = true;
1198   } else {
1199     TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1200     MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1201     LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1202   }
1203
1204   // Update spill stack slot live interval.
1205   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1206                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1207
1208   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1209
1210   if (!FoldedRestore) {
1211     unsigned RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1212     RestoreIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RestoreIdx);
1213     RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RestoreIdx));
1214   }
1215
1216   ++NumSplits;
1217   return true;
1218 }
1219
1220 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1221 /// barrier that's being processed.
1222 bool
1223 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1224                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1225   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1226   // by the current barrier.
1227   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1228   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1229     // FIXME: If it's not safe to move any instruction that defines the barrier
1230     // register class, then it means there are some special dependencies which
1231     // codegen is not modelling. Ignore these barriers for now.
1232     if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(*RC))
1233       continue;
1234     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1235     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1236       unsigned Reg = VRs[i];
1237       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1238         continue;
1239       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1240       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1241         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1242         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1243         Intervals.push_back(LI);
1244     }
1245   }
1246
1247   // Process the affected live intervals.
1248   bool Change = false;
1249   while (!Intervals.empty()) {
1250     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1251       break;
1252     else if (NumSplits == 4)
1253       Change |= Change;
1254     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1255     Intervals.pop_back();
1256     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1257     if (result) Split.insert(LI);
1258     Change |= result;
1259   }
1260
1261   return Change;
1262 }
1263
1264 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1265                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1266                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1267                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1268   unsigned NonSpills = 0;
1269   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1270        UI != UE; ++UI) {
1271     int StoreFrameIndex;
1272     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1273     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1274       NonSpills++;
1275
1276     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1277     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx))
1278       FeedsTwoAddr = true;
1279   }
1280
1281   return NonSpills;
1282 }
1283
1284 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1285 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1286 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1287   bool changed = false;
1288
1289   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1290   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1291   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1292        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1293     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1294
1295     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1296     // reaching definition (VNInfo).
1297     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1298          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1299       unsigned index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1300       index = LiveIntervals::getUseIndex(index);
1301
1302       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1303       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1304     }
1305
1306     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1307     // and/or fold them away.
1308     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1309          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1310
1311       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1312         return changed;
1313
1314       VNInfo* CurrVN = *VI;
1315
1316       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1317       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1318       if (CurrVN->hasPHIKill) continue;
1319
1320       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1321       // no defining instruction to analyze.
1322       unsigned DefIdx = CurrVN->def;
1323       if (DefIdx == ~0U || DefIdx == ~1U) continue;
1324
1325       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1326       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1327       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1328       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(DefIdx);
1329       int FrameIndex;
1330       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1331
1332       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1333       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1334         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1335         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1336         DefMI->eraseFromParent();
1337         VNUseCount.erase(CurrVN);
1338         NumDeadSpills++;
1339         changed = true;
1340         continue;
1341       }
1342
1343       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1344       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1345       bool FeedsTwoAddr = false;
1346       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1347                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1348                                                     FeedsTwoAddr);
1349
1350       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1351       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1352       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1353         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1354         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1355         int StoreFrameIndex;
1356         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1357         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1358                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1359           ++UI;
1360           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1361             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1362         }
1363         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1364
1365         MachineInstr* use = *UI;
1366
1367         // Attempt to fold it away!
1368         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1369         if (OpIdx == -1) continue;
1370         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1371         Ops.push_back(OpIdx);
1372         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1373
1374         MachineInstr* NewMI =
1375                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1376                                                  use, Ops, FrameIndex);
1377
1378         if (!NewMI) continue;
1379
1380         // Update relevant analyses.
1381         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1382         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1383         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1384
1385         DefMI->eraseFromParent();
1386         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1387         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1388         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1389
1390         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1391         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1392         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1393              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1394              II != IE; ++II) {
1395           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1396                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1397                ++VNI)
1398             if (VNI->first != CurrVN)
1399               VNI->second.erase(*II);
1400           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1401           (*II)->eraseFromParent();
1402         }
1403
1404         VNUseCount.erase(CurrVN);
1405
1406         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1407              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1408           if (VI->second.erase(use))
1409             VI->second.insert(NewMI);
1410
1411         NumDeadSpills++;
1412         changed = true;
1413         continue;
1414       }
1415
1416       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1417       // fold it, so bail.
1418       if (NonSpillCount) continue;
1419
1420       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1421       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1422            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1423            UI != UI; ++UI) {
1424         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1425         (*UI)->eraseFromParent();
1426       }
1427
1428       VNUseCount.erase(CurrVN);
1429
1430       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1431       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1432       DefMI->eraseFromParent();
1433       NumDeadSpills++;
1434       changed = true;
1435     }
1436   }
1437
1438   return changed;
1439 }
1440
1441 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1442                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1443                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1444   if (DefMBB == BarrierMBB)
1445     return false;
1446
1447   if (LR->valno->hasPHIKill)
1448     return false;
1449
1450   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1451   if (LR->end < MBBEnd)
1452     return false;
1453
1454   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1455   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1456     return true;
1457
1458   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1459   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1460   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1461                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1462   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1463   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1464
1465   while (!Stack.empty()) {
1466     ItPair P = Stack.back();
1467     Stack.pop_back();
1468
1469     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1470     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1471
1472     if (S == PredMBB->succ_end())
1473       continue;
1474     else if (Visited.count(*S)) {
1475       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1476       continue;
1477     } else
1478       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1479
1480     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1481     Visited.insert(MBB);
1482
1483     if (MBB == BarrierMBB)
1484       return true;
1485
1486     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1487     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1488     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1489     while (MDTN) {
1490       if (MDTN == DefMDTN)
1491         return true;
1492       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1493         break;
1494       MDTN = MDTN->getIDom();
1495     }
1496
1497     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1498     if (LR->end > MBBEnd)
1499       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1500   }
1501
1502   return false;
1503 }
1504
1505
1506 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1507   CurrMF = &MF;
1508   TM     = &MF.getTarget();
1509   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1510   TII    = TM->getInstrInfo();
1511   MFI    = MF.getFrameInfo();
1512   MRI    = &MF.getRegInfo();
1513   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1514   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1515
1516   bool MadeChange = false;
1517
1518   // Make sure blocks are numbered in order.
1519   MF.RenumberBlocks();
1520
1521   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1522   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1523
1524   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1525
1526   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1527          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1528        DFI != E; ++DFI) {
1529     BarrierMBB = *DFI;
1530     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1531            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1532       Barrier = &*I;
1533       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1534         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1535       if (!BarrierRCs)
1536         continue;
1537       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1538       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1539     }
1540   }
1541
1542   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1543
1544   return MadeChange;
1545 }