lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

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