lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

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