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