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/MachineFrameInfo.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  31 #include "llvm/Support/Debug.h"
  32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  33 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  35 using namespace llvm;
  36
  37 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  38
  39 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  40
  41 namespace {
  42   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  43     MachineFunction       *CurrMF;
  44     const TargetMachine   *TM;
  45     const TargetInstrInfo *TII;
  46     MachineFrameInfo      *MFI;
  47     MachineRegisterInfo   *MRI;
  48     LiveIntervals         *LIs;
  49     LiveStacks            *LSs;
  50
  51     // Barrier - Current barrier being processed.
  52     MachineInstr          *Barrier;
  53
  54     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  55     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  56
  57     // Barrier - Current barrier index.
  58     unsigned              BarrierIdx;
  59
  60     // CurrLI - Current live interval being split.
  61     LiveInterval          *CurrLI;
  62
  63     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  64     LiveInterval          *CurrSLI;
  65
  66     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  67     VNInfo                *CurrSValNo;
  68
  69     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  70     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  71
  72     // RestoreMIs - All the restores inserted due to live interval splitting.
  73     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> RestoreMIs;
  74
  75   public:
  76     static char ID;
  77     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  78
  79     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  80
  81     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  82       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  83       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  84       AU.addRequired<LiveStacks>();
  85       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  86       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  87       if (StrongPHIElim)
  88         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  89       else
  90         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  91       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  92     }
  93
  94     virtual void releaseMemory() {
  95       IntervalSSMap.clear();
  96       RestoreMIs.clear();
  97     }
  98
  99     virtual const char *getPassName() const {
 100       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 101     }
 102
 103     /// print - Implement the dump method.
 104     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 105       LIs->print(O, M);
 106     }
 107
 108     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 109       if (O) print(*O, M);
 110     }
 111
 112   private:
 113     MachineBasicBlock::iterator
 114       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 115                         unsigned&);
 116
 117     MachineBasicBlock::iterator
 118       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 119                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 120
 121     MachineBasicBlock::iterator
 122       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 123                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 124
 125     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 126
 127     bool IsAvailableInStack(unsigned, unsigned, int&) const;
 128
 129     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 130
 131     void UpdateRegisterInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 132
 133     bool ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock*, VNInfo*,
 134                              SmallVector<MachineOperand*, 4>&,
 135                              SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 136
 137     void ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo*, MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*,
 138                         MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8>&,
 139                 DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >&,
 140                   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >&,
 141                                 SmallVector<MachineBasicBlock*, 4>&);
 142
 143     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 144
 145     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **);
 146   };
 147 } // end anonymous namespace
 148
 149 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 150
 151 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 152 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 153
 154 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 155
 156
 157 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 158 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 159 MachineBasicBlock::iterator
 160 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 161                                      unsigned &SpotIndex) {
 162   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 163   if (++MII != MBB->end()) {
 164     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 165     if (Index) {
 166       SpotIndex = Index;
 167       return MII;
 168     }
 169   }
 170   return MBB->end();
 171 }
 172
 173 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 174 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 175 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 176 /// none is found.
 177 MachineBasicBlock::iterator
 178 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 179                                   MachineInstr *DefMI,
 180                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 181                                   unsigned &SpillIndex) {
 182   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 183
 184   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 185   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 186     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 187     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 188     do {
 189       ++MII;
 190       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 191       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 192       if (Gap) {
 193         Pt = MII;
 194         SpillIndex = Gap;
 195         break;
 196       }
 197     } while (MII != EndPt);
 198   } else {
 199     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 200     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 201       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 202     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 203       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 204       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 205         Pt = MII;
 206         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 207       }
 208       --MII;
 209     }
 210   }
 211
 212   return Pt;
 213 }
 214
 215 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 216 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 217 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 218 /// found.
 219 MachineBasicBlock::iterator
 220 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 221                                     unsigned LastIdx,
 222                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 223                                     unsigned &RestoreIndex) {
 224   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 225   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 226
 227   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 228   // the last index in the live range.
 229   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 230     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->end();
 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         RestoreIndex = Gap;
 239         break;
 240       }
 241     } while (MII != EndPt);
 242   } else {
 243     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 244     MII = ++MII;
 245     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 246     // compile time?
 247     while (MII != MBB->end()) {
 248       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 249       if (Index > LastIdx)
 250         break;
 251       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 252       if (Gap) {
 253         Pt = MII;
 254         RestoreIndex = Gap;
 255       }
 256       if (RefsInMBB.count(MII))
 257         break;
 258       ++MII;
 259     }
 260   }
 261
 262   return Pt;
 263 }
 264
 265 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 266 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 267 /// slot.
 268 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 269                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 270   int SS;
 271   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 272   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 273     SS = I->second;
 274   } else {
 275     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 276     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 277   }
 278
 279   // Create live interval for stack slot.
 280   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 281   if (CurrSLI->getNumValNums())
 282     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 283   else
 284     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 285   return SS;
 286 }
 287
 288 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 289 /// slot at the specified index.
 290 bool
 291 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(unsigned Reg, unsigned Index, int &SS) const {
 292   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 293   if (I == IntervalSSMap.end())
 294     return false;
 295   if (LSs->getInterval(I->second).liveAt(Index)) {
 296     SS = I->second;
 297     return true;
 298   }
 299   return false;
 300 }
 301
 302 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 303 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 304 /// interval of the spill stack slot.
 305 void
 306 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 307                                            unsigned RestoreIndex) {
 308   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 309   if (LR->contains(RestoreIndex)) {
 310     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 311     CurrSLI->addRange(SLR);
 312     return;
 313   }
 314
 315   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 316   LiveRange SLR(SpillIndex, LR->end, CurrSValNo);
 317   CurrSLI->addRange(SLR);
 318   Processed.insert(LR);
 319
 320   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 321   // live interval.
 322   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 323   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 324   if (LR->end > LIs->getMBBEndIdx(MBB))
 325     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 326     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 327            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 328       WorkList.push_back(*SI);
 329   // Live range may cross multiple basic blocks, add all reachable mbbs to
 330   // the work list.
 331   LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 332
 333   while (!WorkList.empty()) {
 334     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 335     WorkList.pop_back();
 336     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 337     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 338     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 339       if (LR->contains(RestoreIndex)) {
 340         // Spill slot live interval stops at the restore.
 341         LiveRange SLR(LR->start, RestoreIndex, CurrSValNo);
 342         CurrSLI->addRange(SLR);
 343         LIs->findReachableMBBs(LR->start, RestoreIndex, WorkList);
 344       } else {
 345         LiveRange SLR(LR->start, LR->end, CurrSValNo);
 346         CurrSLI->addRange(SLR);
 347         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 348       }
 349       Processed.insert(LR);
 350     }
 351   }
 352 }
 353
 354 /// UpdateRegisterInterval - Given the specified val# of the current live
 355 /// interval is being split, and the spill and restore indices, update the live
 356 /// interval accordingly.
 357 void
 358 PreAllocSplitting::UpdateRegisterInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 359                                           unsigned RestoreIndex) {
 360   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> Before;
 361   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> After;
 362   SmallVector<unsigned, 4> BeforeKills;
 363   SmallVector<unsigned, 4> AfterKills;
 364   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 365
 366   // First, let's figure out which parts of the live interval is now defined
 367   // by the restore, which are defined by the original definition.
 368   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(RestoreIndex);
 369   After.push_back(std::make_pair(RestoreIndex, LR->end));
 370   if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 371     AfterKills.push_back(LR->end);
 372
 373   assert(LR->contains(SpillIndex));
 374   if (SpillIndex > LR->start) {
 375     Before.push_back(std::make_pair(LR->start, SpillIndex));
 376     BeforeKills.push_back(SpillIndex);
 377   }
 378   Processed.insert(LR);
 379
 380   // Start from the restore mbb, figure out what part of the live interval
 381   // are defined by the restore.
 382   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 383   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex);
 384   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 385          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 386     WorkList.push_back(*SI);
 387
 388   while (!WorkList.empty()) {
 389     MBB = WorkList.back();
 390     WorkList.pop_back();
 391     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 392     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 393     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 394       After.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 395       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 396         AfterKills.push_back(LR->end);
 397       Idx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 398       if (LR->end > Idx) {
 399         // Live range extend beyond at least one mbb. Let's see what other
 400         // mbbs it reaches.
 401         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 402       }
 403       Processed.insert(LR);
 404     }
 405   }
 406
 407   for (LiveInterval::iterator I = CurrLI->begin(), E = CurrLI->end();
 408        I != E; ++I) {
 409     LiveRange *LR = I;
 410     if (LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 411       Before.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 412       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 413         BeforeKills.push_back(LR->end);
 414     }
 415   }
 416
 417   // Now create new val#s to represent the live ranges defined by the old def
 418   // those defined by the restore.
 419   unsigned AfterDef = ValNo->def;
 420   MachineInstr *AfterCopy = ValNo->copy;
 421   bool HasPHIKill = ValNo->hasPHIKill;
 422   CurrLI->removeValNo(ValNo);
 423   VNInfo *BValNo = (Before.empty())
 424     ? NULL
 425     : CurrLI->getNextValue(AfterDef, AfterCopy, LIs->getVNInfoAllocator());
 426   if (BValNo)
 427     CurrLI->addKills(BValNo, BeforeKills);
 428
 429   VNInfo *AValNo = (After.empty())
 430     ? NULL
 431     : CurrLI->getNextValue(RestoreIndex, 0, LIs->getVNInfoAllocator());
 432   if (AValNo) {
 433     AValNo->hasPHIKill = HasPHIKill;
 434     CurrLI->addKills(AValNo, AfterKills);
 435   }
 436
 437   for (unsigned i = 0, e = Before.size(); i != e; ++i) {
 438     unsigned Start = Before[i].first;
 439     unsigned End   = Before[i].second;
 440     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, BValNo));
 441   }
 442   for (unsigned i = 0, e = After.size(); i != e; ++i) {
 443     unsigned Start = After[i].first;
 444     unsigned End   = After[i].second;
 445     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, AValNo));
 446   }
 447 }
 448
 449 /// ShrinkWrapToLastUse - There are uses of the current live interval in the
 450 /// given block, shrink wrap the live interval to the last use (i.e. remove
 451 /// from last use to the end of the mbb). In case mbb is the where the barrier
 452 /// is, remove from the last use to the barrier.
 453 bool
 454 PreAllocSplitting::ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *ValNo,
 455                                        SmallVector<MachineOperand*, 4> &Uses,
 456                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &UseMIs) {
 457   MachineOperand *LastMO = 0;
 458   MachineInstr *LastMI = 0;
 459   if (MBB != BarrierMBB && Uses.size() == 1) {
 460     // Single use, no need to traverse the block. We can't assume this for the
 461     // barrier bb though since the use is probably below the barrier.
 462     LastMO = Uses[0];
 463     LastMI = LastMO->getParent();
 464   } else {
 465     MachineBasicBlock::iterator MEE = MBB->begin();
 466     MachineBasicBlock::iterator MII;
 467     if (MBB == BarrierMBB)
 468       MII = Barrier;
 469     else
 470       MII = MBB->end();
 471     while (MII != MEE) {
 472       --MII;
 473       MachineInstr *UseMI = &*MII;
 474       if (!UseMIs.count(UseMI))
 475         continue;
 476       for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 477         MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
 478         if (MO.isReg() && MO.getReg() == CurrLI->reg) {
 479           LastMO = &MO;
 480           break;
 481         }
 482       }
 483       LastMI = UseMI;
 484       break;
 485     }
 486   }
 487
 488   // Cut off live range from last use (or beginning of the mbb if there
 489   // are no uses in it) to the end of the mbb.
 490   unsigned RangeStart, RangeEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1;
 491   if (LastMI) {
 492     RangeStart = LIs->getUseIndex(LIs->getInstructionIndex(LastMI))+1;
 493     assert(!LastMO->isKill() && "Last use already terminates the interval?");
 494     LastMO->setIsKill();
 495   } else {
 496     assert(MBB == BarrierMBB);
 497     RangeStart = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 498   }
 499   if (MBB == BarrierMBB)
 500     RangeEnd = LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1;
 501   CurrLI->removeRange(RangeStart, RangeEnd);
 502   if (LastMI)
 503     CurrLI->addKill(ValNo, RangeStart);
 504
 505   // Return true if the last use becomes a new kill.
 506   return LastMI;
 507 }
 508
 509 /// ShrinkWrapLiveInterval - Recursively traverse the predecessor
 510 /// chain to find the new 'kills' and shrink wrap the live interval to the
 511 /// new kill indices.
 512 void
 513 PreAllocSplitting::ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo *ValNo, MachineBasicBlock *MBB,
 514                           MachineBasicBlock *SuccMBB, MachineBasicBlock *DefMBB,
 515                                     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> &Visited,
 516            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > &Uses,
 517            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > &UseMIs,
 518                                   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> &UseMBBs) {
 519   if (Visited.count(MBB))
 520     return;
 521
 522   // If live interval is live in another successor path, then we can't process
 523   // this block. But we may able to do so after all the successors have been
 524   // processed.
 525   if (MBB != BarrierMBB) {
 526     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 527            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 528       MachineBasicBlock *SMBB = *SI;
 529       if (SMBB == SuccMBB)
 530         continue;
 531       if (CurrLI->liveAt(LIs->getMBBStartIdx(SMBB)))
 532         return;
 533     }
 534   }
 535
 536   Visited.insert(MBB);
 537
 538   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 539     UMII = Uses.find(MBB);
 540   if (UMII != Uses.end()) {
 541     // At least one use in this mbb, lets look for the kill.
 542     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 543       UMII2 = UseMIs.find(MBB);
 544     if (ShrinkWrapToLastUse(MBB, ValNo, UMII->second, UMII2->second))
 545       // Found a kill, shrink wrapping of this path ends here.
 546       return;
 547   } else if (MBB == DefMBB) {
 548     // There are no uses after the def.
 549     MachineInstr *DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
 550     assert(RestoreMIs.count(DefMI) && "Not defined by a join?");
 551     if (UseMBBs.empty()) {
 552       // The only use must be below barrier in the barrier block. It's safe to
 553       // remove the def.
 554       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 555       DefMI->eraseFromParent();
 556       CurrLI->removeRange(ValNo->def, LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 557     }
 558   } else if (MBB == BarrierMBB) {
 559     // Remove entire live range from start of mbb to barrier.
 560     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB),
 561                         LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1);
 562   } else {
 563     // Remove entire live range of the mbb out of the live interval.
 564     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB), LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 565   }
 566
 567   if (MBB == DefMBB)
 568     // Reached the def mbb, stop traversing this path further.
 569     return;
 570
 571   // Traverse the pathes up the predecessor chains further.
 572   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 573          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 574     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 575     if (Pred == MBB)
 576       continue;
 577     if (Pred == DefMBB && ValNo->hasPHIKill)
 578       // Pred is the def bb and the def reaches other val#s, we must
 579       // allow the value to be live out of the bb.
 580       continue;
 581     ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, Pred, MBB, DefMBB, Visited,
 582                            Uses, UseMIs, UseMBBs);
 583   }
 584
 585   return;
 586 }
 587
 588 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
 589 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
 590 /// (minimize) the live interval to the last uses.
 591 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
 592   CurrLI = LI;
 593
 594   // Find live range where current interval cross the barrier.
 595   LiveInterval::iterator LR =
 596     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
 597   VNInfo *ValNo = LR->valno;
 598
 599   if (ValNo->def == ~1U) {
 600     // Defined by a dead def? How can this be?
 601     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
 602     abort();
 603   }
 604
 605   // FIXME: For now, if definition is rematerializable, do not split.
 606   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
 607     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
 608   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
 609     return false;
 610
 611   // Find all references in the barrier mbb.
 612   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
 613   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 614          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 615     MachineInstr *RefMI = &*I;
 616     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
 617       RefsInMBB.insert(RefMI);
 618   }
 619
 620   // Find a point to restore the value after the barrier.
 621   unsigned RestoreIndex;
 622   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
 623     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
 624   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
 625     return false;
 626
 627   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
 628   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
 629   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
 630   unsigned SpillIndex = 0;
 631   MachineInstr *SpillMI = NULL;
 632   int SS = -1;
 633   if (ValNo->def == ~0U) {
 634     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
 635     MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
 636       findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
 637     if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
 638       return false; // No gap to insert spill.
 639     // Add spill.
 640     SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
 641     TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
 642     SpillMI = prior(SpillPt);
 643     LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
 644   } else if (!IsAvailableInStack(CurrLI->reg, RestoreIndex, SS)) {
 645     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
 646     // the def again.
 647     if (!DefMI)
 648       return false; // Def is dead. Do nothing.
 649     // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
 650     MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
 651     if (DefMBB == BarrierMBB) {
 652       // Add spill after the def and the last use before the barrier.
 653       SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI, RefsInMBB, SpillIndex);
 654       if (SpillPt == DefMBB->begin())
 655         return false; // No gap to insert spill.
 656     } else {
 657       SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
 658       if (SpillPt == DefMBB->end())
 659         return false; // No gap to insert spill.
 660     }
 661     // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
 662     // the barrier in the barrier block.
 663     SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
 664     TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
 665                              DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
 666     SpillMI = prior(SpillPt);
 667     LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
 668   }
 669
 670   // Add restore.
 671   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
 672   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
 673   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
 674   RestoreMIs.insert(LoadMI);
 675
 676   // If live interval is spilled in the same block as the barrier, just
 677   // create a hole in the interval.
 678   if (!DefMBB ||
 679       (SpillMI && SpillMI->getParent() == BarrierMBB)) {
 680     // Update spill stack slot live interval.
 681     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
 682                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
 683
 684     UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
 685                            LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
 686
 687     ++NumSplits;
 688     return true;
 689   }
 690
 691   // Update spill stack slot live interval.
 692   if (SpillIndex)
 693     // If value is already in stack at the restore point, there is
 694     // no need to update the live interval.
 695     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
 696                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
 697
 698   // Shrink wrap the live interval by walking up the CFG and find the
 699   // new kills.
 700   // Now let's find all the uses of the val#.
 701   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > Uses;
 702   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > UseMIs;
 703   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Seen;
 704   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> UseMBBs;
 705   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(CurrLI->reg),
 706          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 707     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 708     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
 709     unsigned UseIdx = LIs->getInstructionIndex(UseMI);
 710     LiveInterval::iterator ULR = CurrLI->FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 711     if (ULR->valno != ValNo)
 712       continue;
 713     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 714     // Remember which other mbb's use this val#.
 715     if (Seen.insert(UseMBB) && UseMBB != BarrierMBB)
 716       UseMBBs.push_back(UseMBB);
 717     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 718       UMII = Uses.find(UseMBB);
 719     if (UMII != Uses.end()) {
 720       DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 721         UMII2 = UseMIs.find(UseMBB);
 722       UMII->second.push_back(&UseMO);
 723       UMII2->second.insert(UseMI);
 724     } else {
 725       SmallVector<MachineOperand*, 4> Ops;
 726       Ops.push_back(&UseMO);
 727       Uses.insert(std::make_pair(UseMBB, Ops));
 728       SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MIs;
 729       MIs.insert(UseMI);
 730       UseMIs.insert(std::make_pair(UseMBB, MIs));
 731     }
 732   }
 733
 734   // Walk up the predecessor chains.
 735   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Visited;
 736   ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, BarrierMBB, NULL, DefMBB, Visited,
 737                          Uses, UseMIs, UseMBBs);
 738
 739   // Remove live range from barrier to the restore. FIXME: Find a better
 740   // point to re-start the live interval.
 741   UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1,
 742                          LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
 743
 744   ++NumSplits;
 745   return true;
 746 }
 747
 748 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
 749 /// barrier that's being processed.
 750 bool
 751 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs) {
 752   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
 753   // by the current barrier.
 754   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
 755   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
 756     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
 757       continue;
 758     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
 759     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
 760       unsigned Reg = VRs[i];
 761       if (!LIs->hasInterval(Reg))
 762         continue;
 763       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
 764       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
 765         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
 766         // should split and shrink wrap its interval if possible.
 767         Intervals.push_back(LI);
 768     }
 769   }
 770
 771   // Process the affected live intervals.
 772   bool Change = false;
 773   while (!Intervals.empty()) {
 774     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
 775       break;
 776     LiveInterval *LI = Intervals.back();
 777     Intervals.pop_back();
 778     Change |= SplitRegLiveInterval(LI);
 779   }
 780
 781   return Change;
 782 }
 783
 784 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 785   CurrMF = &MF;
 786   TM     = &MF.getTarget();
 787   TII    = TM->getInstrInfo();
 788   MFI    = MF.getFrameInfo();
 789   MRI    = &MF.getRegInfo();
 790   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 791   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
 792
 793   bool MadeChange = false;
 794
 795   // Make sure blocks are numbered in order.
 796   MF.RenumberBlocks();
 797
 798   for (MachineFunction::reverse_iterator I = MF.rbegin(), E = MF.rend();
 799        I != E; ++I) {
 800     BarrierMBB = &*I;
 801     for (MachineBasicBlock::reverse_iterator II = BarrierMBB->rbegin(),
 802            EE = BarrierMBB->rend(); II != EE; ++II) {
 803       Barrier = &*II;
 804       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
 805         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
 806       if (!BarrierRCs)
 807         continue;
 808       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
 809       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs);
 810     }
 811   }
 812
 813   return MadeChange;
 814 }