lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

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