lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40
  41 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  42 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  43 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  44 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  45 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  46
  47 namespace {
  48   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  49     MachineFunction       *CurrMF;
  50     const TargetMachine   *TM;
  51     const TargetInstrInfo *TII;
  52     MachineFrameInfo      *MFI;
  53     MachineRegisterInfo   *MRI;
  54     LiveIntervals         *LIs;
  55     LiveStacks            *LSs;
  56
  57     // Barrier - Current barrier being processed.
  58     MachineInstr          *Barrier;
  59
  60     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  61     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  62
  63     // Barrier - Current barrier index.
  64     unsigned              BarrierIdx;
  65
  66     // CurrLI - Current live interval being split.
  67     LiveInterval          *CurrLI;
  68
  69     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  70     LiveInterval          *CurrSLI;
  71
  72     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  73     VNInfo                *CurrSValNo;
  74
  75     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  76     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  77
  78     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  79     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  80
  81   public:
  82     static char ID;
  83     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  84
  85     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  86
  87     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  88       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  89       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  90       AU.addRequired<LiveStacks>();
  91       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  92       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  93       if (StrongPHIElim)
  94         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  95       else
  96         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  97       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  98       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
  99       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 100       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 101       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 102     }
 103
 104     virtual void releaseMemory() {
 105       IntervalSSMap.clear();
 106       Def2SpillMap.clear();
 107     }
 108
 109     virtual const char *getPassName() const {
 110       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 111     }
 112
 113     /// print - Implement the dump method.
 114     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 115       LIs->print(O, M);
 116     }
 117
 118     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 119       if (O) print(*O, M);
 120     }
 121
 122   private:
 123     MachineBasicBlock::iterator
 124       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 125                         unsigned&);
 126
 127     MachineBasicBlock::iterator
 128       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 129                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 130
 131     MachineBasicBlock::iterator
 132       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 133                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 134
 135     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 136
 137     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 138                             unsigned&, int&) const;
 139
 140     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 141
 142     VNInfo* UpdateRegisterInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 143
 144     bool ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock*, VNInfo*,
 145                              SmallVector<MachineOperand*, 4>&,
 146                              SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 147
 148     void ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo*, MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*,
 149                         MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8>&,
 150                 DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >&,
 151                   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >&,
 152                                 SmallVector<MachineBasicBlock*, 4>&);
 153
 154     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 155
 156     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 157                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 158
 159     void RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI, VNInfo* ValNo,
 160                             MachineInstr* DefMI, unsigned RestoreIdx);
 161
 162     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 163                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 164     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 165                        MachineInstr* DefMI,
 166                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 167                        unsigned RestoreIdx,
 168                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 169     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 170                             MachineInstr* DefMI,
 171                             MachineInstr* Barrier,
 172                             MachineBasicBlock* MBB,
 173                             int& SS,
 174                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 175     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 176     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 177     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 178     unsigned getNumberOfSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 179                                unsigned Reg, int FrameIndex);
 180     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator use,
 181                                    MachineBasicBlock* MBB,
 182                                    LiveInterval* LI,
 183                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 184             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 185             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 186                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 187                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 188                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 189                                         bool toplevel, bool intrablock);
 190 };
 191 } // end anonymous namespace
 192
 193 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 194
 195 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 196 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 197
 198 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 199
 200
 201 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 202 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 203 MachineBasicBlock::iterator
 204 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 205                                      unsigned &SpotIndex) {
 206   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 207   if (++MII != MBB->end()) {
 208     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 209     if (Index) {
 210       SpotIndex = Index;
 211       return MII;
 212     }
 213   }
 214   return MBB->end();
 215 }
 216
 217 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 218 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 219 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 220 /// none is found.
 221 MachineBasicBlock::iterator
 222 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 223                                   MachineInstr *DefMI,
 224                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 225                                   unsigned &SpillIndex) {
 226   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 227
 228   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 229   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 230     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 231     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 232     do {
 233       ++MII;
 234       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 235       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 236       if (Gap) {
 237         Pt = MII;
 238         SpillIndex = Gap;
 239         break;
 240       }
 241     } while (MII != EndPt);
 242   } else {
 243     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 244     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 245       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 246     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 247       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 248       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 249         Pt = MII;
 250         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 251       }
 252       --MII;
 253     }
 254   }
 255
 256   return Pt;
 257 }
 258
 259 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 260 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 261 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 262 /// found.
 263 MachineBasicBlock::iterator
 264 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 265                                     unsigned LastIdx,
 266                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 267                                     unsigned &RestoreIndex) {
 268   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 269   // begin index accordingly.
 270   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 271   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 272
 273   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 274   // the last index in the live range.
 275   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 276     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 277     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 278     --MII;
 279     do {
 280       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 281       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 282       if (Gap) {
 283         Pt = MII;
 284         RestoreIndex = Gap;
 285         break;
 286       }
 287       --MII;
 288     } while (MII != EndPt);
 289   } else {
 290     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 291     MII = ++MII;
 292     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 293     // compile time?
 294     while (MII != MBB->end()) {
 295       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 296       if (Index > LastIdx)
 297         break;
 298       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 299       if (Gap) {
 300         Pt = MII;
 301         RestoreIndex = Gap;
 302       }
 303       if (RefsInMBB.count(MII))
 304         break;
 305       ++MII;
 306     }
 307   }
 308
 309   return Pt;
 310 }
 311
 312 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 313 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 314 /// slot.
 315 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 316                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 317   int SS;
 318   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 319   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 320     SS = I->second;
 321   } else {
 322     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 323     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 324   }
 325
 326   // Create live interval for stack slot.
 327   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 328   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 329     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 330   else
 331     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 332   return SS;
 333 }
 334
 335 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 336 /// slot at the specified index.
 337 bool
 338 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 339                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 340                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 341                                     int& SS) const {
 342   if (!DefMBB)
 343     return false;
 344
 345   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 346   if (I == IntervalSSMap.end())
 347     return false;
 348   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 349   if (II == Def2SpillMap.end())
 350     return false;
 351
 352   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 353   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 354   // FIXME: Undo the previous spill?
 355   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 356   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 357     return false;
 358
 359   SS = I->second;
 360   SpillIndex = II->second;
 361   return true;
 362 }
 363
 364 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 365 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 366 /// interval of the spill stack slot.
 367 void
 368 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 369                                            unsigned RestoreIndex) {
 370   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 371          "Expect restore in the barrier mbb");
 372
 373   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 374   if (MBB == BarrierMBB) {
 375     // Intra-block spill + restore. We are done.
 376     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 377     CurrSLI->addRange(SLR);
 378     return;
 379   }
 380
 381   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 382   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 383   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 384   CurrSLI->addRange(SLR);
 385   Processed.insert(MBB);
 386
 387   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 388   // live interval.
 389   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 390   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 391   if (LR->end > EndIdx)
 392     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 393     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 394            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 395       WorkList.push_back(*SI);
 396
 397   while (!WorkList.empty()) {
 398     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 399     WorkList.pop_back();
 400     if (Processed.count(MBB))
 401       continue;
 402     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 403     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 404     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 405       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 406       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 407         // Spill slot live interval stops at the restore.
 408         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 409         CurrSLI->addRange(SLR);
 410       } else if (LR->end > EndIdx) {
 411         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 412         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 413         CurrSLI->addRange(SLR);
 414         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 415                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 416           WorkList.push_back(*SI);
 417       } else {
 418         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 419         CurrSLI->addRange(SLR);
 420       }
 421       Processed.insert(MBB);
 422     }
 423   }
 424 }
 425
 426 /// UpdateRegisterInterval - Given the specified val# of the current live
 427 /// interval is being split, and the spill and restore indices, update the live
 428 /// interval accordingly.
 429 VNInfo*
 430 PreAllocSplitting::UpdateRegisterInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 431                                           unsigned RestoreIndex) {
 432   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 433          "Expect restore in the barrier mbb");
 434
 435   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> Before;
 436   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> After;
 437   SmallVector<unsigned, 4> BeforeKills;
 438   SmallVector<unsigned, 4> AfterKills;
 439   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 440
 441   // First, let's figure out which parts of the live interval is now defined
 442   // by the restore, which are defined by the original definition.
 443   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(RestoreIndex);
 444   After.push_back(std::make_pair(RestoreIndex, LR->end));
 445   if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 446     AfterKills.push_back(LR->end);
 447
 448   assert(LR->contains(SpillIndex));
 449   if (SpillIndex > LR->start) {
 450     Before.push_back(std::make_pair(LR->start, SpillIndex));
 451     BeforeKills.push_back(SpillIndex);
 452   }
 453   Processed.insert(LR);
 454
 455   // Start from the restore mbb, figure out what part of the live interval
 456   // are defined by the restore.
 457   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 458   MachineBasicBlock *MBB = BarrierMBB;
 459   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 460          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 461     WorkList.push_back(*SI);
 462
 463   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ProcessedBlocks;
 464   ProcessedBlocks.insert(MBB);
 465
 466   while (!WorkList.empty()) {
 467     MBB = WorkList.back();
 468     WorkList.pop_back();
 469     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 470     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 471     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 472       After.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 473       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 474         AfterKills.push_back(LR->end);
 475       Idx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 476       if (LR->end > Idx) {
 477         // Live range extend beyond at least one mbb. Let's see what other
 478         // mbbs it reaches.
 479         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 480       }
 481       Processed.insert(LR);
 482     }
 483
 484     ProcessedBlocks.insert(MBB);
 485     if (LR)
 486       for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 487             SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 488         if (!ProcessedBlocks.count(*SI))
 489           WorkList.push_back(*SI);
 490   }
 491
 492   for (LiveInterval::iterator I = CurrLI->begin(), E = CurrLI->end();
 493        I != E; ++I) {
 494     LiveRange *LR = I;
 495     if (LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 496       Before.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 497       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 498         BeforeKills.push_back(LR->end);
 499     }
 500   }
 501
 502   // Now create new val#s to represent the live ranges defined by the old def
 503   // those defined by the restore.
 504   unsigned AfterDef = ValNo->def;
 505   MachineInstr *AfterCopy = ValNo->copy;
 506   bool HasPHIKill = ValNo->hasPHIKill;
 507   CurrLI->removeValNo(ValNo);
 508   VNInfo *BValNo = (Before.empty())
 509     ? NULL
 510     : CurrLI->getNextValue(AfterDef, AfterCopy, LIs->getVNInfoAllocator());
 511   if (BValNo)
 512     CurrLI->addKills(BValNo, BeforeKills);
 513
 514   VNInfo *AValNo = (After.empty())
 515     ? NULL
 516     : CurrLI->getNextValue(RestoreIndex, 0, LIs->getVNInfoAllocator());
 517   if (AValNo) {
 518     AValNo->hasPHIKill = HasPHIKill;
 519     CurrLI->addKills(AValNo, AfterKills);
 520   }
 521
 522   for (unsigned i = 0, e = Before.size(); i != e; ++i) {
 523     unsigned Start = Before[i].first;
 524     unsigned End   = Before[i].second;
 525     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, BValNo));
 526   }
 527   for (unsigned i = 0, e = After.size(); i != e; ++i) {
 528     unsigned Start = After[i].first;
 529     unsigned End   = After[i].second;
 530     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, AValNo));
 531   }
 532
 533   return AValNo;
 534 }
 535
 536 /// ShrinkWrapToLastUse - There are uses of the current live interval in the
 537 /// given block, shrink wrap the live interval to the last use (i.e. remove
 538 /// from last use to the end of the mbb). In case mbb is the where the barrier
 539 /// is, remove from the last use to the barrier.
 540 bool
 541 PreAllocSplitting::ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *ValNo,
 542                                        SmallVector<MachineOperand*, 4> &Uses,
 543                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &UseMIs) {
 544   MachineOperand *LastMO = 0;
 545   MachineInstr *LastMI = 0;
 546   if (MBB != BarrierMBB && Uses.size() == 1) {
 547     // Single use, no need to traverse the block. We can't assume this for the
 548     // barrier bb though since the use is probably below the barrier.
 549     LastMO = Uses[0];
 550     LastMI = LastMO->getParent();
 551   } else {
 552     MachineBasicBlock::iterator MEE = MBB->begin();
 553     MachineBasicBlock::iterator MII;
 554     if (MBB == BarrierMBB)
 555       MII = Barrier;
 556     else
 557       MII = MBB->end();
 558     while (MII != MEE) {
 559       --MII;
 560       MachineInstr *UseMI = &*MII;
 561       if (!UseMIs.count(UseMI))
 562         continue;
 563       for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 564         MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
 565         if (MO.isReg() && MO.getReg() == CurrLI->reg) {
 566           LastMO = &MO;
 567           break;
 568         }
 569       }
 570       LastMI = UseMI;
 571       break;
 572     }
 573   }
 574
 575   // Cut off live range from last use (or beginning of the mbb if there
 576   // are no uses in it) to the end of the mbb.
 577   unsigned RangeStart, RangeEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1;
 578   if (LastMI) {
 579     RangeStart = LIs->getUseIndex(LIs->getInstructionIndex(LastMI))+1;
 580     assert(!LastMO->isKill() && "Last use already terminates the interval?");
 581     LastMO->setIsKill();
 582   } else {
 583     assert(MBB == BarrierMBB);
 584     RangeStart = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 585   }
 586   if (MBB == BarrierMBB)
 587     RangeEnd = LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1;
 588   CurrLI->removeRange(RangeStart, RangeEnd);
 589   if (LastMI)
 590     CurrLI->addKill(ValNo, RangeStart);
 591
 592   // Return true if the last use becomes a new kill.
 593   return LastMI;
 594 }
 595
 596 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 597 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 598 VNInfo* PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(
 599                                                 MachineBasicBlock::iterator use,
 600                                                          MachineBasicBlock* MBB,
 601                                                                LiveInterval* LI,
 602                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 603              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 604              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 605                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 606                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 607                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 608                                               bool toplevel, bool intrablock) {
 609   // Return memoized result if it's available.
 610   if (toplevel && Visited.count(use) && NewVNs.count(use))
 611     return NewVNs[use];
 612   else if (!toplevel && intrablock && NewVNs.count(use))
 613     return NewVNs[use];
 614   else if (!intrablock && LiveOut.count(MBB))
 615     return LiveOut[MBB];
 616
 617   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 618
 619   // Check if our block contains any uses or defs.
 620   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 621   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 622
 623   VNInfo* ret = 0;
 624
 625   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 626   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 627   Fallback:
 628     // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 629     // assume that we are not intrablock here.
 630     if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 631
 632     unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 633
 634     if (MBB->pred_size() == 1) {
 635       Phis[MBB] = ret = PerformPHIConstruction((*MBB->pred_begin())->end(),
 636                                           *(MBB->pred_begin()), LI, Visited,
 637                                           Defs, Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 638                                           false, false);
 639       unsigned EndIndex = 0;
 640       if (intrablock) {
 641         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 642         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 643       } else
 644         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 645
 646       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 647       if (intrablock)
 648         LI->addKill(ret, EndIndex);
 649     } else {
 650       Phis[MBB] = ret = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 651                                           LIs->getVNInfoAllocator());
 652       if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 653
 654       // If there are no uses or defs between our starting point and the
 655       // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 656       // on our predecessors.
 657       DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 658       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 659            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 660         VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 661                                             Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 662                                             LiveOut, Phis, false, false);
 663         if (Incoming != 0)
 664           IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 665       }
 666
 667       // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 668       // VNInfo to represent the joined value.
 669       for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 670            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 671         I->second->hasPHIKill = true;
 672         unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 673         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 674       }
 675
 676       unsigned EndIndex = 0;
 677       if (intrablock) {
 678         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 679         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 680       } else
 681         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 682       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 683       if (intrablock)
 684         LI->addKill(ret, EndIndex);
 685     }
 686   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 687     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 688
 689     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 690     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 691     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 692     // always be an end() iterator.
 693     assert(use == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 694
 695     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 696     --walker;
 697     while (walker != MBB->begin())
 698       if (BlockDefs.count(walker)) {
 699         break;
 700       } else
 701         --walker;
 702
 703     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 704     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 705     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 706     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 707
 708     ret = NewVNs[walker];
 709     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, ret));
 710   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 711     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 712
 713     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 714     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 715
 716     if (use == MBB->begin())
 717       goto Fallback;
 718
 719     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 720     --walker;
 721     bool found = false;
 722     while (walker != MBB->begin())
 723       if (BlockUses.count(walker)) {
 724         found = true;
 725         break;
 726       } else
 727         --walker;
 728
 729     // Must check begin() too.
 730     if (!found) {
 731       if (BlockUses.count(walker))
 732         found = true;
 733       else
 734         goto Fallback;
 735     }
 736
 737     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 738     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 739     unsigned EndIndex = 0;
 740     if (intrablock) {
 741       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 742       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 743     } else
 744       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 745
 746     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 747     // and then extend it to include the instruction we care about
 748     ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 749                                  NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 750
 751     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 752     if (LI->isKill(ret, UseIndex)) LI->removeKill(ret, UseIndex);
 753     if (intrablock)
 754       LI->addKill(ret, EndIndex);
 755
 756     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, ret));
 757   } else if (ContainsDefs && ContainsUses){
 758     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 759     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 760
 761     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 762     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 763     // for uses, because of two-address instructions.
 764
 765     if (use == MBB->begin())
 766       goto Fallback;
 767
 768     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 769     --walker;
 770     bool foundDef = false;
 771     bool foundUse = false;
 772     while (walker != MBB->begin())
 773       if (BlockDefs.count(walker)) {
 774         foundDef = true;
 775         break;
 776       } else if (BlockUses.count(walker)) {
 777         foundUse = true;
 778         break;
 779       } else
 780         --walker;
 781
 782     // Must check begin() too.
 783     if (!foundDef && !foundUse) {
 784       if (BlockDefs.count(walker))
 785         foundDef = true;
 786       else if (BlockUses.count(walker))
 787         foundUse = true;
 788       else
 789         goto Fallback;
 790     }
 791
 792     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 793     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 794                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 795     unsigned EndIndex = 0;
 796     if (intrablock) {
 797       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 798       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 799     } else
 800       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 801
 802     if (foundDef)
 803       ret = NewVNs[walker];
 804     else
 805       ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 806                                    NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 807
 808     if (foundUse && LI->isKill(ret, StartIndex))
 809       LI->removeKill(ret, StartIndex);
 810     if (intrablock) {
 811       LI->addKill(ret, EndIndex);
 812     }
 813
 814     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 815   }
 816
 817   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 818   if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 819   else {
 820     if (!NewVNs.count(use))
 821       NewVNs[use] = ret;
 822     Visited.insert(use);
 823   }
 824
 825   return ret;
 826 }
 827
 828 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 829 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 830   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 831
 832   // Clear the old ranges and valnos;
 833   LI->clear();
 834
 835   // Cache the uses and defs of the register
 836   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 837   RegMap Defs, Uses;
 838
 839   // Keep track of the new VNs we're creating.
 840   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 841   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 842
 843   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 844   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 845        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 846     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 847
 848     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 849     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 850
 851     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 852
 853     // If the def is a move, set the copy field.
 854     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 855     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 856       if (DstReg == LI->reg)
 857         NewVN->copy = &*DI;
 858
 859     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 860   }
 861
 862   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 863   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 864        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 865     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 866
 867   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 868   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 869   // the way.
 870   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 871   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 872   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 873   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 874        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 875     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 876                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 877   }
 878
 879   // Add ranges for dead defs
 880   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 881        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 882     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 883     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 884
 885     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 886
 887     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 888     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 889     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 890   }
 891 }
 892
 893 /// ShrinkWrapLiveInterval - Recursively traverse the predecessor
 894 /// chain to find the new 'kills' and shrink wrap the live interval to the
 895 /// new kill indices.
 896 void
 897 PreAllocSplitting::ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo *ValNo, MachineBasicBlock *MBB,
 898                           MachineBasicBlock *SuccMBB, MachineBasicBlock *DefMBB,
 899                                     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> &Visited,
 900            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > &Uses,
 901            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > &UseMIs,
 902                                   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> &UseMBBs) {
 903   if (Visited.count(MBB))
 904     return;
 905
 906   // If live interval is live in another successor path, then we can't process
 907   // this block. But we may able to do so after all the successors have been
 908   // processed.
 909   if (MBB != BarrierMBB) {
 910     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 911            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 912       MachineBasicBlock *SMBB = *SI;
 913       if (SMBB == SuccMBB)
 914         continue;
 915       if (CurrLI->liveAt(LIs->getMBBStartIdx(SMBB)))
 916         return;
 917     }
 918   }
 919
 920   Visited.insert(MBB);
 921
 922   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 923     UMII = Uses.find(MBB);
 924   if (UMII != Uses.end()) {
 925     // At least one use in this mbb, lets look for the kill.
 926     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 927       UMII2 = UseMIs.find(MBB);
 928     if (ShrinkWrapToLastUse(MBB, ValNo, UMII->second, UMII2->second))
 929       // Found a kill, shrink wrapping of this path ends here.
 930       return;
 931   } else if (MBB == DefMBB) {
 932     // There are no uses after the def.
 933     MachineInstr *DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
 934     if (UseMBBs.empty()) {
 935       // The only use must be below barrier in the barrier block. It's safe to
 936       // remove the def.
 937       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 938       DefMI->eraseFromParent();
 939       CurrLI->removeRange(ValNo->def, LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 940     }
 941   } else if (MBB == BarrierMBB) {
 942     // Remove entire live range from start of mbb to barrier.
 943     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB),
 944                         LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1);
 945   } else {
 946     // Remove entire live range of the mbb out of the live interval.
 947     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB), LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 948   }
 949
 950   if (MBB == DefMBB)
 951     // Reached the def mbb, stop traversing this path further.
 952     return;
 953
 954   // Traverse the pathes up the predecessor chains further.
 955   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 956          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 957     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 958     if (Pred == MBB)
 959       continue;
 960     if (Pred == DefMBB && ValNo->hasPHIKill)
 961       // Pred is the def bb and the def reaches other val#s, we must
 962       // allow the value to be live out of the bb.
 963       continue;
 964     if (!CurrLI->liveAt(LIs->getMBBEndIdx(Pred)-1))
 965       return;
 966     ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, Pred, MBB, DefMBB, Visited,
 967                            Uses, UseMIs, UseMBBs);
 968   }
 969
 970   return;
 971 }
 972
 973
 974 void PreAllocSplitting::RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI,
 975                                            VNInfo* ValNo,
 976                                            MachineInstr* DefMI,
 977                                            unsigned RestoreIdx) {
 978   // Shrink wrap the live interval by walking up the CFG and find the
 979   // new kills.
 980   // Now let's find all the uses of the val#.
 981   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > Uses;
 982   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > UseMIs;
 983   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Seen;
 984   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> UseMBBs;
 985   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(CurrLI->reg),
 986          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 987     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 988     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
 989     unsigned UseIdx = LIs->getInstructionIndex(UseMI);
 990     LiveInterval::iterator ULR = CurrLI->FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 991     if (ULR->valno != ValNo)
 992       continue;
 993     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 994     // Remember which other mbb's use this val#.
 995     if (Seen.insert(UseMBB) && UseMBB != BarrierMBB)
 996       UseMBBs.push_back(UseMBB);
 997     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 998       UMII = Uses.find(UseMBB);
 999     if (UMII != Uses.end()) {
1000       DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1001         UMII2 = UseMIs.find(UseMBB);
1002       UMII->second.push_back(&UseMO);
1003       UMII2->second.insert(UseMI);
1004     } else {
1005       SmallVector<MachineOperand*, 4> Ops;
1006       Ops.push_back(&UseMO);
1007       Uses.insert(std::make_pair(UseMBB, Ops));
1008       SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MIs;
1009       MIs.insert(UseMI);
1010       UseMIs.insert(std::make_pair(UseMBB, MIs));
1011     }
1012   }
1013
1014   // Walk up the predecessor chains.
1015   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Visited;
1016   ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, BarrierMBB, NULL, DefMI->getParent(), Visited,
1017                          Uses, UseMIs, UseMBBs);
1018
1019   // Remove live range from barrier to the restore. FIXME: Find a better
1020   // point to re-start the live interval.
1021   VNInfo* AfterValNo = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1022                                               LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1,
1023                                               LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1024
1025   // Attempt to renumber the new valno into a new vreg.
1026   RenumberValno(AfterValNo);
1027 }
1028
1029 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
1030 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
1031 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
1032 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
1033 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
1034 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
1035   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
1036   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
1037   Stack.push_back(VN);
1038
1039   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
1040   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
1041   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
1042   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
1043   // phi kills.
1044   while (!Stack.empty()) {
1045     VNInfo* OldVN = Stack.back();
1046     Stack.pop_back();
1047
1048     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
1049     // renumber these.
1050     if (OldVN->hasPHIKill) return;
1051
1052     VNsToCopy.push_back(OldVN);
1053
1054     // Locate two-address redefinitions
1055     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
1056          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
1057       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
1058       //if (!MI) continue;
1059       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
1060       if (DefIdx == ~0U) continue;
1061       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
1062         VNInfo* NextVN =
1063                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
1064         Stack.push_back(NextVN);
1065       }
1066     }
1067   }
1068
1069   // Create the new vreg
1070   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
1071
1072   // Create the new live interval
1073   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
1074
1075   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
1076        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
1077     VNInfo* OldVN = *OI;
1078
1079     // Copy the valno over
1080     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
1081                                        LIs->getVNInfoAllocator());
1082     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
1083     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
1084
1085     // Remove the valno from the old interval
1086     CurrLI->removeValNo(OldVN);
1087   }
1088
1089   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
1090   // the reg_iterator.
1091   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
1092
1093   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1094          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1095     MachineOperand& MO = I.getOperand();
1096     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
1097
1098     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
1099         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
1100       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
1101   }
1102
1103   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
1104        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
1105     MachineInstr* Inst = I->first;
1106     unsigned OpIdx = I->second;
1107     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
1108     MO.setReg(NewVReg);
1109   }
1110
1111   NumRenumbers++;
1112 }
1113
1114 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
1115                                       MachineInstr* DefMI,
1116                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
1117                                       unsigned RestoreIdx,
1118                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1119   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
1120
1121   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
1122   unsigned KillIdx = 0;
1123   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
1124     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
1125   else
1126     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
1127
1128   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
1129     return false;
1130
1131   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
1132   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
1133
1134   if (KillPt->getParent() == BarrierMBB) {
1135     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(KillIdx)+1,
1136                            LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1137
1138     RenumberValno(After);
1139
1140     ++NumSplits;
1141     ++NumRemats;
1142     return true;
1143   }
1144
1145   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIdx);
1146
1147   ++NumSplits;
1148   ++NumRemats;
1149   return true;
1150 }
1151
1152 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
1153                                            const TargetRegisterClass* RC,
1154                                            MachineInstr* DefMI,
1155                                            MachineInstr* Barrier,
1156                                            MachineBasicBlock* MBB,
1157                                            int& SS,
1158                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1159   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
1160
1161   // Go top down if RefsInMBB is empty.
1162   if (RefsInMBB.empty())
1163     return 0;
1164
1165   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
1166   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
1167          !RefsInMBB.count(FoldPt))
1168     --FoldPt;
1169
1170   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
1171   if (OpIdx == -1)
1172     return 0;
1173
1174   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1175   Ops.push_back(OpIdx);
1176
1177   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1178     return 0;
1179
1180   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
1181   if (I != IntervalSSMap.end()) {
1182     SS = I->second;
1183   } else {
1184     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
1185
1186   }
1187
1188   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1189                                              FoldPt, Ops, SS);
1190
1191   if (FMI) {
1192     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1193     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1194     ++NumFolds;
1195
1196     IntervalSSMap[vreg] = SS;
1197     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
1198     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
1199       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
1200     else
1201       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
1202   }
1203
1204   return FMI;
1205 }
1206
1207 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1208 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1209 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1210 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1211   CurrLI = LI;
1212
1213   // Find live range where current interval cross the barrier.
1214   LiveInterval::iterator LR =
1215     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1216   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1217
1218   if (ValNo->def == ~1U) {
1219     // Defined by a dead def? How can this be?
1220     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
1221     abort();
1222   }
1223
1224   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
1225     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1226
1227   // If this would create a new join point, do not split.
1228   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
1229     return false;
1230
1231   // Find all references in the barrier mbb.
1232   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1233   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1234          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1235     MachineInstr *RefMI = &*I;
1236     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1237       RefsInMBB.insert(RefMI);
1238   }
1239
1240   // Find a point to restore the value after the barrier.
1241   unsigned RestoreIndex = 0;
1242   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1243     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1244   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1245     return false;
1246
1247   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1248     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1249                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1250     return true;
1251
1252   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1253   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1254   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1255   unsigned SpillIndex = 0;
1256   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1257   int SS = -1;
1258   if (ValNo->def == ~0U) {
1259     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
1260     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1261                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1262       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1263     } else {
1264       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1265         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1266       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1267         return false; // No gap to insert spill.
1268       // Add spill.
1269
1270       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1271       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1272       SpillMI = prior(SpillPt);
1273       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1274     }
1275   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1276                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1277     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1278     // the def again.
1279     if (!DefMI)
1280       return false; // Def is dead. Do nothing.
1281
1282     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1283                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1284       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1285     } else {
1286       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1287       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1288       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1289         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1290         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1291                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1292         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1293           return false; // No gap to insert spill.
1294       } else {
1295         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1296         if (SpillPt == DefMBB->end())
1297           return false; // No gap to insert spill.
1298       }
1299       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1300       // the barrier in the barrier block.
1301       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1302       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1303                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1304       SpillMI = prior(SpillPt);
1305       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1306     }
1307   }
1308
1309   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1310   if (DefMI && SpillMI)
1311     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1312
1313   // Add restore.
1314   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1315   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1316   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1317
1318   // If live interval is spilled in the same block as the barrier, just
1319   // create a hole in the interval.
1320   if (!DefMBB ||
1321       (SpillMI && SpillMI->getParent() == BarrierMBB)) {
1322     // Update spill stack slot live interval.
1323     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1324                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1325
1326     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1327                            LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1328                            LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1329     RenumberValno(After);
1330
1331     ++NumSplits;
1332     return true;
1333   }
1334
1335   // Update spill stack slot live interval.
1336   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1337                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1338
1339   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIndex);
1340
1341   ++NumSplits;
1342   return true;
1343 }
1344
1345 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1346 /// barrier that's being processed.
1347 bool
1348 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1349                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1350   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1351   // by the current barrier.
1352   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1353   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1354     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
1355       continue;
1356     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1357     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1358       unsigned Reg = VRs[i];
1359       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1360         continue;
1361       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1362       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1363         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1364         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1365         Intervals.push_back(LI);
1366     }
1367   }
1368
1369   // Process the affected live intervals.
1370   bool Change = false;
1371   while (!Intervals.empty()) {
1372     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1373       break;
1374     else if (NumSplits == 4)
1375       Change |= Change;
1376     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1377     Intervals.pop_back();
1378     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1379     if (result) Split.insert(LI);
1380     Change |= result;
1381   }
1382
1383   return Change;
1384 }
1385
1386 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfSpills(
1387                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1388                                   unsigned Reg, int FrameIndex) {
1389   unsigned Spills = 0;
1390   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1391        UI != UI; ++UI) {
1392     int StoreFrameIndex;
1393     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1394     if (StoreVReg == Reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)
1395       Spills++;
1396   }
1397
1398   return Spills;
1399 }
1400
1401 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1402 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1403 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1404   bool changed = false;
1405
1406   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1407        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1408     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1409
1410     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1411          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1412       unsigned index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1413       index = LiveIntervals::getUseIndex(index);
1414
1415       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1416       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1417     }
1418
1419     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1420          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1421       VNInfo* CurrVN = *VI;
1422       if (CurrVN->hasPHIKill) continue;
1423
1424       unsigned DefIdx = CurrVN->def;
1425       if (DefIdx == ~0U || DefIdx == ~1U) continue;
1426
1427       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(DefIdx);
1428       int FrameIndex;
1429       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1430
1431       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1432         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1433         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1434         DefMI->eraseFromParent();
1435         NumDeadSpills++;
1436         changed = true;
1437         continue;
1438       }
1439
1440       unsigned SpillCount = getNumberOfSpills(VNUseCount[CurrVN],
1441                                               (*LI)->reg, FrameIndex);
1442       if (SpillCount != VNUseCount[CurrVN].size()) continue;
1443
1444       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1445            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1446            UI != UI; ++UI) {
1447         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1448         (*UI)->eraseFromParent();
1449       }
1450
1451       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1452       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1453       DefMI->eraseFromParent();
1454       NumDeadSpills++;
1455       changed = true;
1456     }
1457   }
1458
1459   return changed;
1460 }
1461
1462 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1463                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1464                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1465   if (DefMBB == BarrierMBB)
1466     return false;
1467
1468   if (LR->valno->hasPHIKill)
1469     return false;
1470
1471   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1472   if (LR->end < MBBEnd)
1473     return false;
1474
1475   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1476   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1477     return true;
1478
1479   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1480   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1481   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1482                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1483   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1484   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1485
1486   while (!Stack.empty()) {
1487     ItPair P = Stack.back();
1488     Stack.pop_back();
1489
1490     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1491     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1492
1493     if (S == PredMBB->succ_end())
1494       continue;
1495     else if (Visited.count(*S)) {
1496       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1497       continue;
1498     } else
1499       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1500
1501     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1502     Visited.insert(MBB);
1503
1504     if (MBB == BarrierMBB)
1505       return true;
1506
1507     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1508     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1509     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1510     while (MDTN) {
1511       if (MDTN == DefMDTN)
1512         return true;
1513       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1514         break;
1515       MDTN = MDTN->getIDom();
1516     }
1517
1518     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1519     if (LR->end > MBBEnd)
1520       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1521   }
1522
1523   return false;
1524 }
1525
1526
1527 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1528   CurrMF = &MF;
1529   TM     = &MF.getTarget();
1530   TII    = TM->getInstrInfo();
1531   MFI    = MF.getFrameInfo();
1532   MRI    = &MF.getRegInfo();
1533   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1534   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1535
1536   bool MadeChange = false;
1537
1538   // Make sure blocks are numbered in order.
1539   MF.RenumberBlocks();
1540
1541   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1542   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1543
1544   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1545
1546   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1547          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1548        DFI != E; ++DFI) {
1549     BarrierMBB = *DFI;
1550     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1551            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1552       Barrier = &*I;
1553       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1554         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1555       if (!BarrierRCs)
1556         continue;
1557       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1558       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1559     }
1560   }
1561
1562   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1563
1564   return MadeChange;
1565 }