lib/CodeGen/RegAllocFast.cpp

   1 //===-- RegAllocFast.cpp - A fast register allocator for debug code -------===//
   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 register allocator allocates registers to a basic block at a time,
  11 // attempting to keep values in registers and reusing registers as appropriate.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  18 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  22 #include "llvm/ADT/SparseSet.h"
  23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
  31 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  37 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  38 #include <algorithm>
  39 using namespace llvm;
  40
  41 STATISTIC(NumStores, "Number of stores added");
  42 STATISTIC(NumLoads , "Number of loads added");
  43 STATISTIC(NumCopies, "Number of copies coalesced");
  44
  45 static RegisterRegAlloc
  46   fastRegAlloc("fast", "fast register allocator", createFastRegisterAllocator);
  47
  48 namespace {
  49   class RAFast : public MachineFunctionPass {
  50   public:
  51     static char ID;
  52     RAFast() : MachineFunctionPass(ID), StackSlotForVirtReg(-1),
  53                isBulkSpilling(false) {}
  54   private:
  55     const TargetMachine *TM;
  56     MachineFunction *MF;
  57     MachineRegisterInfo *MRI;
  58     const TargetRegisterInfo *TRI;
  59     const TargetInstrInfo *TII;
  60     RegisterClassInfo RegClassInfo;
  61
  62     // Basic block currently being allocated.
  63     MachineBasicBlock *MBB;
  64
  65     // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
  66     // values are spilled.
  67     IndexedMap<int, VirtReg2IndexFunctor> StackSlotForVirtReg;
  68
  69     // Everything we know about a live virtual register.
  70     struct LiveReg {
  71       MachineInstr *LastUse;    // Last instr to use reg.
  72       unsigned VirtReg;         // Virtual register number.
  73       unsigned PhysReg;         // Currently held here.
  74       unsigned short LastOpNum; // OpNum on LastUse.
  75       bool Dirty;               // Register needs spill.
  76
  77       explicit LiveReg(unsigned v)
  78         : LastUse(0), VirtReg(v), PhysReg(0), LastOpNum(0), Dirty(false) {}
  79
  80       unsigned getSparseSetIndex() const {
  81         return TargetRegisterInfo::virtReg2Index(VirtReg);
  82       }
  83     };
  84
  85     typedef SparseSet<LiveReg> LiveRegMap;
  86
  87     // LiveVirtRegs - This map contains entries for each virtual register
  88     // that is currently available in a physical register.
  89     LiveRegMap LiveVirtRegs;
  90
  91     DenseMap<unsigned, SmallVector<MachineInstr *, 4> > LiveDbgValueMap;
  92
  93     // RegState - Track the state of a physical register.
  94     enum RegState {
  95       // A disabled register is not available for allocation, but an alias may
  96       // be in use. A register can only be moved out of the disabled state if
  97       // all aliases are disabled.
  98       regDisabled,
  99
 100       // A free register is not currently in use and can be allocated
 101       // immediately without checking aliases.
 102       regFree,
 103
 104       // A reserved register has been assigned explicitly (e.g., setting up a
 105       // call parameter), and it remains reserved until it is used.
 106       regReserved
 107
 108       // A register state may also be a virtual register number, indication that
 109       // the physical register is currently allocated to a virtual register. In
 110       // that case, LiveVirtRegs contains the inverse mapping.
 111     };
 112
 113     // PhysRegState - One of the RegState enums, or a virtreg.
 114     std::vector<unsigned> PhysRegState;
 115
 116     // Set of register units.
 117     typedef SparseSet<unsigned> UsedInInstrSet;
 118
 119     // Set of register units that are used in the current instruction, and so
 120     // cannot be allocated.
 121     UsedInInstrSet UsedInInstr;
 122
 123     // Mark a physreg as used in this instruction.
 124     void markRegUsedInInstr(unsigned PhysReg) {
 125       for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
 126         UsedInInstr.insert(*Units);
 127     }
 128
 129     // Check if a physreg or any of its aliases are used in this instruction.
 130     bool isRegUsedInInstr(unsigned PhysReg) const {
 131       for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
 132         if (UsedInInstr.count(*Units))
 133           return true;
 134       return false;
 135     }
 136
 137     // SkippedInstrs - Descriptors of instructions whose clobber list was
 138     // ignored because all registers were spilled. It is still necessary to
 139     // mark all the clobbered registers as used by the function.
 140     SmallPtrSet<const MCInstrDesc*, 4> SkippedInstrs;
 141
 142     // isBulkSpilling - This flag is set when LiveRegMap will be cleared
 143     // completely after spilling all live registers. LiveRegMap entries should
 144     // not be erased.
 145     bool isBulkSpilling;
 146
 147     enum LLVM_ENUM_INT_TYPE(unsigned) {
 148       spillClean = 1,
 149       spillDirty = 100,
 150       spillImpossible = ~0u
 151     };
 152   public:
 153     virtual const char *getPassName() const {
 154       return "Fast Register Allocator";
 155     }
 156
 157     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 158       AU.setPreservesCFG();
 159       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 160     }
 161
 162   private:
 163     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 164     void AllocateBasicBlock();
 165     void handleThroughOperands(MachineInstr *MI,
 166                                SmallVectorImpl<unsigned> &VirtDead);
 167     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
 168     bool isLastUseOfLocalReg(MachineOperand&);
 169
 170     void addKillFlag(const LiveReg&);
 171     void killVirtReg(LiveRegMap::iterator);
 172     void killVirtReg(unsigned VirtReg);
 173     void spillVirtReg(MachineBasicBlock::iterator MI, LiveRegMap::iterator);
 174     void spillVirtReg(MachineBasicBlock::iterator MI, unsigned VirtReg);
 175
 176     void usePhysReg(MachineOperand&);
 177     void definePhysReg(MachineInstr *MI, unsigned PhysReg, RegState NewState);
 178     unsigned calcSpillCost(unsigned PhysReg) const;
 179     void assignVirtToPhysReg(LiveReg&, unsigned PhysReg);
 180     LiveRegMap::iterator findLiveVirtReg(unsigned VirtReg) {
 181       return LiveVirtRegs.find(TargetRegisterInfo::virtReg2Index(VirtReg));
 182     }
 183     LiveRegMap::const_iterator findLiveVirtReg(unsigned VirtReg) const {
 184       return LiveVirtRegs.find(TargetRegisterInfo::virtReg2Index(VirtReg));
 185     }
 186     LiveRegMap::iterator assignVirtToPhysReg(unsigned VReg, unsigned PhysReg);
 187     LiveRegMap::iterator allocVirtReg(MachineInstr *MI, LiveRegMap::iterator,
 188                                       unsigned Hint);
 189     LiveRegMap::iterator defineVirtReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
 190                                        unsigned VirtReg, unsigned Hint);
 191     LiveRegMap::iterator reloadVirtReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
 192                                        unsigned VirtReg, unsigned Hint);
 193     void spillAll(MachineBasicBlock::iterator MI);
 194     bool setPhysReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum, unsigned PhysReg);
 195   };
 196   char RAFast::ID = 0;
 197 }
 198
 199 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
 200 /// to be held on the stack.
 201 int RAFast::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
 202   // Find the location Reg would belong...
 203   int SS = StackSlotForVirtReg[VirtReg];
 204   if (SS != -1)
 205     return SS;          // Already has space allocated?
 206
 207   // Allocate a new stack object for this spill location...
 208   int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateSpillStackObject(RC->getSize(),
 209                                                             RC->getAlignment());
 210
 211   // Assign the slot.
 212   StackSlotForVirtReg[VirtReg] = FrameIdx;
 213   return FrameIdx;
 214 }
 215
 216 /// isLastUseOfLocalReg - Return true if MO is the only remaining reference to
 217 /// its virtual register, and it is guaranteed to be a block-local register.
 218 ///
 219 bool RAFast::isLastUseOfLocalReg(MachineOperand &MO) {
 220   // If the register has ever been spilled or reloaded, we conservatively assume
 221   // it is a global register used in multiple blocks.
 222   if (StackSlotForVirtReg[MO.getReg()] != -1)
 223     return false;
 224
 225   // Check that the use/def chain has exactly one operand - MO.
 226   MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator I = MRI->reg_nodbg_begin(MO.getReg());
 227   if (&I.getOperand() != &MO)
 228     return false;
 229   return ++I == MRI->reg_nodbg_end();
 230 }
 231
 232 /// addKillFlag - Set kill flags on last use of a virtual register.
 233 void RAFast::addKillFlag(const LiveReg &LR) {
 234   if (!LR.LastUse) return;
 235   MachineOperand &MO = LR.LastUse->getOperand(LR.LastOpNum);
 236   if (MO.isUse() && !LR.LastUse->isRegTiedToDefOperand(LR.LastOpNum)) {
 237     if (MO.getReg() == LR.PhysReg)
 238       MO.setIsKill();
 239     else
 240       LR.LastUse->addRegisterKilled(LR.PhysReg, TRI, true);
 241   }
 242 }
 243
 244 /// killVirtReg - Mark virtreg as no longer available.
 245 void RAFast::killVirtReg(LiveRegMap::iterator LRI) {
 246   addKillFlag(*LRI);
 247   assert(PhysRegState[LRI->PhysReg] == LRI->VirtReg &&
 248          "Broken RegState mapping");
 249   PhysRegState[LRI->PhysReg] = regFree;
 250   // Erase from LiveVirtRegs unless we're spilling in bulk.
 251   if (!isBulkSpilling)
 252     LiveVirtRegs.erase(LRI);
 253 }
 254
 255 /// killVirtReg - Mark virtreg as no longer available.
 256 void RAFast::killVirtReg(unsigned VirtReg) {
 257   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 258          "killVirtReg needs a virtual register");
 259   LiveRegMap::iterator LRI = findLiveVirtReg(VirtReg);
 260   if (LRI != LiveVirtRegs.end())
 261     killVirtReg(LRI);
 262 }
 263
 264 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by VirtReg into the
 265 /// corresponding stack slot if needed.
 266 void RAFast::spillVirtReg(MachineBasicBlock::iterator MI, unsigned VirtReg) {
 267   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 268          "Spilling a physical register is illegal!");
 269   LiveRegMap::iterator LRI = findLiveVirtReg(VirtReg);
 270   assert(LRI != LiveVirtRegs.end() && "Spilling unmapped virtual register");
 271   spillVirtReg(MI, LRI);
 272 }
 273
 274 /// spillVirtReg - Do the actual work of spilling.
 275 void RAFast::spillVirtReg(MachineBasicBlock::iterator MI,
 276                           LiveRegMap::iterator LRI) {
 277   LiveReg &LR = *LRI;
 278   assert(PhysRegState[LR.PhysReg] == LRI->VirtReg && "Broken RegState mapping");
 279
 280   if (LR.Dirty) {
 281     // If this physreg is used by the instruction, we want to kill it on the
 282     // instruction, not on the spill.
 283     bool SpillKill = LR.LastUse != MI;
 284     LR.Dirty = false;
 285     DEBUG(dbgs() << "Spilling " << PrintReg(LRI->VirtReg, TRI)
 286                  << " in " << PrintReg(LR.PhysReg, TRI));
 287     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(LRI->VirtReg);
 288     int FI = getStackSpaceFor(LRI->VirtReg, RC);
 289     DEBUG(dbgs() << " to stack slot #" << FI << "\n");
 290     TII->storeRegToStackSlot(*MBB, MI, LR.PhysReg, SpillKill, FI, RC, TRI);
 291     ++NumStores;   // Update statistics
 292
 293     // If this register is used by DBG_VALUE then insert new DBG_VALUE to
 294     // identify spilled location as the place to find corresponding variable's
 295     // value.
 296     SmallVectorImpl<MachineInstr *> &LRIDbgValues =
 297       LiveDbgValueMap[LRI->VirtReg];
 298     for (unsigned li = 0, le = LRIDbgValues.size(); li != le; ++li) {
 299       MachineInstr *DBG = LRIDbgValues[li];
 300       const MDNode *MDPtr = DBG->getOperand(2).getMetadata();
 301       bool IsIndirect = DBG->isIndirectDebugValue();
 302       uint64_t Offset = IsIndirect ? DBG->getOperand(1).getImm() : 0;
 303       DebugLoc DL;
 304       if (MI == MBB->end()) {
 305         // If MI is at basic block end then use last instruction's location.
 306         MachineBasicBlock::iterator EI = MI;
 307         DL = (--EI)->getDebugLoc();
 308       } else
 309         DL = MI->getDebugLoc();
 310       MachineBasicBlock *MBB = DBG->getParent();
 311       MachineInstr *NewDV =
 312           BuildMI(*MBB, MI, DL, TII->get(TargetOpcode::DBG_VALUE))
 313               .addFrameIndex(FI).addImm(Offset).addMetadata(MDPtr);
 314       (void)NewDV;
 315       DEBUG(dbgs() << "Inserting debug info due to spill:" << "\n" << *NewDV);
 316     }
 317     // Now this register is spilled there is should not be any DBG_VALUE
 318     // pointing to this register because they are all pointing to spilled value
 319     // now.
 320     LRIDbgValues.clear();
 321     if (SpillKill)
 322       LR.LastUse = 0; // Don't kill register again
 323   }
 324   killVirtReg(LRI);
 325 }
 326
 327 /// spillAll - Spill all dirty virtregs without killing them.
 328 void RAFast::spillAll(MachineBasicBlock::iterator MI) {
 329   if (LiveVirtRegs.empty()) return;
 330   isBulkSpilling = true;
 331   // The LiveRegMap is keyed by an unsigned (the virtreg number), so the order
 332   // of spilling here is deterministic, if arbitrary.
 333   for (LiveRegMap::iterator i = LiveVirtRegs.begin(), e = LiveVirtRegs.end();
 334        i != e; ++i)
 335     spillVirtReg(MI, i);
 336   LiveVirtRegs.clear();
 337   isBulkSpilling = false;
 338 }
 339
 340 /// usePhysReg - Handle the direct use of a physical register.
 341 /// Check that the register is not used by a virtreg.
 342 /// Kill the physreg, marking it free.
 343 /// This may add implicit kills to MO->getParent() and invalidate MO.
 344 void RAFast::usePhysReg(MachineOperand &MO) {
 345   unsigned PhysReg = MO.getReg();
 346   assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(PhysReg) &&
 347          "Bad usePhysReg operand");
 348   markRegUsedInInstr(PhysReg);
 349   switch (PhysRegState[PhysReg]) {
 350   case regDisabled:
 351     break;
 352   case regReserved:
 353     PhysRegState[PhysReg] = regFree;
 354     // Fall through
 355   case regFree:
 356     MO.setIsKill();
 357     return;
 358   default:
 359     // The physreg was allocated to a virtual register. That means the value we
 360     // wanted has been clobbered.
 361     llvm_unreachable("Instruction uses an allocated register");
 362   }
 363
 364   // Maybe a superregister is reserved?
 365   for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, false); AI.isValid(); ++AI) {
 366     unsigned Alias = *AI;
 367     switch (PhysRegState[Alias]) {
 368     case regDisabled:
 369       break;
 370     case regReserved:
 371       assert(TRI->isSuperRegister(PhysReg, Alias) &&
 372              "Instruction is not using a subregister of a reserved register");
 373       // Leave the superregister in the working set.
 374       PhysRegState[Alias] = regFree;
 375       MO.getParent()->addRegisterKilled(Alias, TRI, true);
 376       return;
 377     case regFree:
 378       if (TRI->isSuperRegister(PhysReg, Alias)) {
 379         // Leave the superregister in the working set.
 380         MO.getParent()->addRegisterKilled(Alias, TRI, true);
 381         return;
 382       }
 383       // Some other alias was in the working set - clear it.
 384       PhysRegState[Alias] = regDisabled;
 385       break;
 386     default:
 387       llvm_unreachable("Instruction uses an alias of an allocated register");
 388     }
 389   }
 390
 391   // All aliases are disabled, bring register into working set.
 392   PhysRegState[PhysReg] = regFree;
 393   MO.setIsKill();
 394 }
 395
 396 /// definePhysReg - Mark PhysReg as reserved or free after spilling any
 397 /// virtregs. This is very similar to defineVirtReg except the physreg is
 398 /// reserved instead of allocated.
 399 void RAFast::definePhysReg(MachineInstr *MI, unsigned PhysReg,
 400                            RegState NewState) {
 401   markRegUsedInInstr(PhysReg);
 402   switch (unsigned VirtReg = PhysRegState[PhysReg]) {
 403   case regDisabled:
 404     break;
 405   default:
 406     spillVirtReg(MI, VirtReg);
 407     // Fall through.
 408   case regFree:
 409   case regReserved:
 410     PhysRegState[PhysReg] = NewState;
 411     return;
 412   }
 413
 414   // This is a disabled register, disable all aliases.
 415   PhysRegState[PhysReg] = NewState;
 416   for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, false); AI.isValid(); ++AI) {
 417     unsigned Alias = *AI;
 418     switch (unsigned VirtReg = PhysRegState[Alias]) {
 419     case regDisabled:
 420       break;
 421     default:
 422       spillVirtReg(MI, VirtReg);
 423       // Fall through.
 424     case regFree:
 425     case regReserved:
 426       PhysRegState[Alias] = regDisabled;
 427       if (TRI->isSuperRegister(PhysReg, Alias))
 428         return;
 429       break;
 430     }
 431   }
 432 }
 433
 434
 435 // calcSpillCost - Return the cost of spilling clearing out PhysReg and
 436 // aliases so it is free for allocation.
 437 // Returns 0 when PhysReg is free or disabled with all aliases disabled - it
 438 // can be allocated directly.
 439 // Returns spillImpossible when PhysReg or an alias can't be spilled.
 440 unsigned RAFast::calcSpillCost(unsigned PhysReg) const {
 441   if (isRegUsedInInstr(PhysReg)) {
 442     DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << " is already used in instr.\n");
 443     return spillImpossible;
 444   }
 445   switch (unsigned VirtReg = PhysRegState[PhysReg]) {
 446   case regDisabled:
 447     break;
 448   case regFree:
 449     return 0;
 450   case regReserved:
 451     DEBUG(dbgs() << PrintReg(VirtReg, TRI) << " corresponding "
 452                  << PrintReg(PhysReg, TRI) << " is reserved already.\n");
 453     return spillImpossible;
 454   default: {
 455     LiveRegMap::const_iterator I = findLiveVirtReg(VirtReg);
 456     assert(I != LiveVirtRegs.end() && "Missing VirtReg entry");
 457     return I->Dirty ? spillDirty : spillClean;
 458   }
 459   }
 460
 461   // This is a disabled register, add up cost of aliases.
 462   DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << " is disabled.\n");
 463   unsigned Cost = 0;
 464   for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, false); AI.isValid(); ++AI) {
 465     unsigned Alias = *AI;
 466     switch (unsigned VirtReg = PhysRegState[Alias]) {
 467     case regDisabled:
 468       break;
 469     case regFree:
 470       ++Cost;
 471       break;
 472     case regReserved:
 473       return spillImpossible;
 474     default: {
 475       LiveRegMap::const_iterator I = findLiveVirtReg(VirtReg);
 476       assert(I != LiveVirtRegs.end() && "Missing VirtReg entry");
 477       Cost += I->Dirty ? spillDirty : spillClean;
 478       break;
 479     }
 480     }
 481   }
 482   return Cost;
 483 }
 484
 485
 486 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
 487 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
 488 /// register must not be used for anything else when this is called.
 489 ///
 490 void RAFast::assignVirtToPhysReg(LiveReg &LR, unsigned PhysReg) {
 491   DEBUG(dbgs() << "Assigning " << PrintReg(LR.VirtReg, TRI) << " to "
 492                << PrintReg(PhysReg, TRI) << "\n");
 493   PhysRegState[PhysReg] = LR.VirtReg;
 494   assert(!LR.PhysReg && "Already assigned a physreg");
 495   LR.PhysReg = PhysReg;
 496 }
 497
 498 RAFast::LiveRegMap::iterator
 499 RAFast::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
 500   LiveRegMap::iterator LRI = findLiveVirtReg(VirtReg);
 501   assert(LRI != LiveVirtRegs.end() && "VirtReg disappeared");
 502   assignVirtToPhysReg(*LRI, PhysReg);
 503   return LRI;
 504 }
 505
 506 /// allocVirtReg - Allocate a physical register for VirtReg.
 507 RAFast::LiveRegMap::iterator RAFast::allocVirtReg(MachineInstr *MI,
 508                                                   LiveRegMap::iterator LRI,
 509                                                   unsigned Hint) {
 510   const unsigned VirtReg = LRI->VirtReg;
 511
 512   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 513          "Can only allocate virtual registers");
 514
 515   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(VirtReg);
 516
 517   // Ignore invalid hints.
 518   if (Hint && (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Hint) ||
 519                !RC->contains(Hint) || !MRI->isAllocatable(Hint)))
 520     Hint = 0;
 521
 522   // Take hint when possible.
 523   if (Hint) {
 524     // Ignore the hint if we would have to spill a dirty register.
 525     unsigned Cost = calcSpillCost(Hint);
 526     if (Cost < spillDirty) {
 527       if (Cost)
 528         definePhysReg(MI, Hint, regFree);
 529       // definePhysReg may kill virtual registers and modify LiveVirtRegs.
 530       // That invalidates LRI, so run a new lookup for VirtReg.
 531       return assignVirtToPhysReg(VirtReg, Hint);
 532     }
 533   }
 534
 535   ArrayRef<MCPhysReg> AO = RegClassInfo.getOrder(RC);
 536
 537   // First try to find a completely free register.
 538   for (ArrayRef<MCPhysReg>::iterator I = AO.begin(), E = AO.end(); I != E; ++I){
 539     unsigned PhysReg = *I;
 540     if (PhysRegState[PhysReg] == regFree && !isRegUsedInInstr(PhysReg)) {
 541       assignVirtToPhysReg(*LRI, PhysReg);
 542       return LRI;
 543     }
 544   }
 545
 546   DEBUG(dbgs() << "Allocating " << PrintReg(VirtReg) << " from "
 547                << RC->getName() << "\n");
 548
 549   unsigned BestReg = 0, BestCost = spillImpossible;
 550   for (ArrayRef<MCPhysReg>::iterator I = AO.begin(), E = AO.end(); I != E; ++I){
 551     unsigned Cost = calcSpillCost(*I);
 552     DEBUG(dbgs() << "\tRegister: " << PrintReg(*I, TRI) << "\n");
 553     DEBUG(dbgs() << "\tCost: " << Cost << "\n");
 554     DEBUG(dbgs() << "\tBestCost: " << BestCost << "\n");
 555     // Cost is 0 when all aliases are already disabled.
 556     if (Cost == 0) {
 557       assignVirtToPhysReg(*LRI, *I);
 558       return LRI;
 559     }
 560     if (Cost < BestCost)
 561       BestReg = *I, BestCost = Cost;
 562   }
 563
 564   if (BestReg) {
 565     definePhysReg(MI, BestReg, regFree);
 566     // definePhysReg may kill virtual registers and modify LiveVirtRegs.
 567     // That invalidates LRI, so run a new lookup for VirtReg.
 568     return assignVirtToPhysReg(VirtReg, BestReg);
 569   }
 570
 571   // Nothing we can do. Report an error and keep going with a bad allocation.
 572   if (MI->isInlineAsm())
 573     MI->emitError("inline assembly requires more registers than available");
 574   else
 575     MI->emitError("ran out of registers during register allocation");
 576   definePhysReg(MI, *AO.begin(), regFree);
 577   return assignVirtToPhysReg(VirtReg, *AO.begin());
 578 }
 579
 580 /// defineVirtReg - Allocate a register for VirtReg and mark it as dirty.
 581 RAFast::LiveRegMap::iterator
 582 RAFast::defineVirtReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
 583                       unsigned VirtReg, unsigned Hint) {
 584   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 585          "Not a virtual register");
 586   LiveRegMap::iterator LRI;
 587   bool New;
 588   tie(LRI, New) = LiveVirtRegs.insert(LiveReg(VirtReg));
 589   if (New) {
 590     // If there is no hint, peek at the only use of this register.
 591     if ((!Hint || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Hint)) &&
 592         MRI->hasOneNonDBGUse(VirtReg)) {
 593       const MachineInstr &UseMI = *MRI->use_nodbg_begin(VirtReg);
 594       // It's a copy, use the destination register as a hint.
 595       if (UseMI.isCopyLike())
 596         Hint = UseMI.getOperand(0).getReg();
 597     }
 598     LRI = allocVirtReg(MI, LRI, Hint);
 599   } else if (LRI->LastUse) {
 600     // Redefining a live register - kill at the last use, unless it is this
 601     // instruction defining VirtReg multiple times.
 602     if (LRI->LastUse != MI || LRI->LastUse->getOperand(LRI->LastOpNum).isUse())
 603       addKillFlag(*LRI);
 604   }
 605   assert(LRI->PhysReg && "Register not assigned");
 606   LRI->LastUse = MI;
 607   LRI->LastOpNum = OpNum;
 608   LRI->Dirty = true;
 609   markRegUsedInInstr(LRI->PhysReg);
 610   return LRI;
 611 }
 612
 613 /// reloadVirtReg - Make sure VirtReg is available in a physreg and return it.
 614 RAFast::LiveRegMap::iterator
 615 RAFast::reloadVirtReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum,
 616                       unsigned VirtReg, unsigned Hint) {
 617   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 618          "Not a virtual register");
 619   LiveRegMap::iterator LRI;
 620   bool New;
 621   tie(LRI, New) = LiveVirtRegs.insert(LiveReg(VirtReg));
 622   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OpNum);
 623   if (New) {
 624     LRI = allocVirtReg(MI, LRI, Hint);
 625     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(VirtReg);
 626     int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
 627     DEBUG(dbgs() << "Reloading " << PrintReg(VirtReg, TRI) << " into "
 628                  << PrintReg(LRI->PhysReg, TRI) << "\n");
 629     TII->loadRegFromStackSlot(*MBB, MI, LRI->PhysReg, FrameIndex, RC, TRI);
 630     ++NumLoads;
 631   } else if (LRI->Dirty) {
 632     if (isLastUseOfLocalReg(MO)) {
 633       DEBUG(dbgs() << "Killing last use: " << MO << "\n");
 634       if (MO.isUse())
 635         MO.setIsKill();
 636       else
 637         MO.setIsDead();
 638     } else if (MO.isKill()) {
 639       DEBUG(dbgs() << "Clearing dubious kill: " << MO << "\n");
 640       MO.setIsKill(false);
 641     } else if (MO.isDead()) {
 642       DEBUG(dbgs() << "Clearing dubious dead: " << MO << "\n");
 643       MO.setIsDead(false);
 644     }
 645   } else if (MO.isKill()) {
 646     // We must remove kill flags from uses of reloaded registers because the
 647     // register would be killed immediately, and there might be a second use:
 648     //   %foo = OR %x<kill>, %x
 649     // This would cause a second reload of %x into a different register.
 650     DEBUG(dbgs() << "Clearing clean kill: " << MO << "\n");
 651     MO.setIsKill(false);
 652   } else if (MO.isDead()) {
 653     DEBUG(dbgs() << "Clearing clean dead: " << MO << "\n");
 654     MO.setIsDead(false);
 655   }
 656   assert(LRI->PhysReg && "Register not assigned");
 657   LRI->LastUse = MI;
 658   LRI->LastOpNum = OpNum;
 659   markRegUsedInInstr(LRI->PhysReg);
 660   return LRI;
 661 }
 662
 663 // setPhysReg - Change operand OpNum in MI the refer the PhysReg, considering
 664 // subregs. This may invalidate any operand pointers.
 665 // Return true if the operand kills its register.
 666 bool RAFast::setPhysReg(MachineInstr *MI, unsigned OpNum, unsigned PhysReg) {
 667   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OpNum);
 668   bool Dead = MO.isDead();
 669   if (!MO.getSubReg()) {
 670     MO.setReg(PhysReg);
 671     return MO.isKill() || Dead;
 672   }
 673
 674   // Handle subregister index.
 675   MO.setReg(PhysReg ? TRI->getSubReg(PhysReg, MO.getSubReg()) : 0);
 676   MO.setSubReg(0);
 677
 678   // A kill flag implies killing the full register. Add corresponding super
 679   // register kill.
 680   if (MO.isKill()) {
 681     MI->addRegisterKilled(PhysReg, TRI, true);
 682     return true;
 683   }
 684
 685   // A <def,read-undef> of a sub-register requires an implicit def of the full
 686   // register.
 687   if (MO.isDef() && MO.isUndef())
 688     MI->addRegisterDefined(PhysReg, TRI);
 689
 690   return Dead;
 691 }
 692
 693 // Handle special instruction operand like early clobbers and tied ops when
 694 // there are additional physreg defines.
 695 void RAFast::handleThroughOperands(MachineInstr *MI,
 696                                    SmallVectorImpl<unsigned> &VirtDead) {
 697   DEBUG(dbgs() << "Scanning for through registers:");
 698   SmallSet<unsigned, 8> ThroughRegs;
 699   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 700     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 701     if (!MO.isReg()) continue;
 702     unsigned Reg = MO.getReg();
 703     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 704       continue;
 705     if (MO.isEarlyClobber() || MI->isRegTiedToDefOperand(i) ||
 706         (MO.getSubReg() && MI->readsVirtualRegister(Reg))) {
 707       if (ThroughRegs.insert(Reg))
 708         DEBUG(dbgs() << ' ' << PrintReg(Reg));
 709     }
 710   }
 711
 712   // If any physreg defines collide with preallocated through registers,
 713   // we must spill and reallocate.
 714   DEBUG(dbgs() << "\nChecking for physdef collisions.\n");
 715   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 716     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 717     if (!MO.isReg() || !MO.isDef()) continue;
 718     unsigned Reg = MO.getReg();
 719     if (!Reg || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) continue;
 720     markRegUsedInInstr(Reg);
 721     for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI) {
 722       if (ThroughRegs.count(PhysRegState[*AI]))
 723         definePhysReg(MI, *AI, regFree);
 724     }
 725   }
 726
 727   SmallVector<unsigned, 8> PartialDefs;
 728   DEBUG(dbgs() << "Allocating tied uses.\n");
 729   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 730     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 731     if (!MO.isReg()) continue;
 732     unsigned Reg = MO.getReg();
 733     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) continue;
 734     if (MO.isUse()) {
 735       unsigned DefIdx = 0;
 736       if (!MI->isRegTiedToDefOperand(i, &DefIdx)) continue;
 737       DEBUG(dbgs() << "Operand " << i << "("<< MO << ") is tied to operand "
 738         << DefIdx << ".\n");
 739       LiveRegMap::iterator LRI = reloadVirtReg(MI, i, Reg, 0);
 740       unsigned PhysReg = LRI->PhysReg;
 741       setPhysReg(MI, i, PhysReg);
 742       // Note: we don't update the def operand yet. That would cause the normal
 743       // def-scan to attempt spilling.
 744     } else if (MO.getSubReg() && MI->readsVirtualRegister(Reg)) {
 745       DEBUG(dbgs() << "Partial redefine: " << MO << "\n");
 746       // Reload the register, but don't assign to the operand just yet.
 747       // That would confuse the later phys-def processing pass.
 748       LiveRegMap::iterator LRI = reloadVirtReg(MI, i, Reg, 0);
 749       PartialDefs.push_back(LRI->PhysReg);
 750     }
 751   }
 752
 753   DEBUG(dbgs() << "Allocating early clobbers.\n");
 754   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 755     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 756     if (!MO.isReg()) continue;
 757     unsigned Reg = MO.getReg();
 758     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) continue;
 759     if (!MO.isEarlyClobber())
 760       continue;
 761     // Note: defineVirtReg may invalidate MO.
 762     LiveRegMap::iterator LRI = defineVirtReg(MI, i, Reg, 0);
 763     unsigned PhysReg = LRI->PhysReg;
 764     if (setPhysReg(MI, i, PhysReg))
 765       VirtDead.push_back(Reg);
 766   }
 767
 768   // Restore UsedInInstr to a state usable for allocating normal virtual uses.
 769   UsedInInstr.clear();
 770   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 771     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 772     if (!MO.isReg() || (MO.isDef() && !MO.isEarlyClobber())) continue;
 773     unsigned Reg = MO.getReg();
 774     if (!Reg || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) continue;
 775     DEBUG(dbgs() << "\tSetting " << PrintReg(Reg, TRI)
 776                  << " as used in instr\n");
 777     markRegUsedInInstr(Reg);
 778   }
 779
 780   // Also mark PartialDefs as used to avoid reallocation.
 781   for (unsigned i = 0, e = PartialDefs.size(); i != e; ++i)
 782     markRegUsedInInstr(PartialDefs[i]);
 783 }
 784
 785 void RAFast::AllocateBasicBlock() {
 786   DEBUG(dbgs() << "\nAllocating " << *MBB);
 787
 788   PhysRegState.assign(TRI->getNumRegs(), regDisabled);
 789   assert(LiveVirtRegs.empty() && "Mapping not cleared from last block?");
 790
 791   MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 792
 793   // Add live-in registers as live.
 794   for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = MBB->livein_begin(),
 795          E = MBB->livein_end(); I != E; ++I)
 796     if (MRI->isAllocatable(*I))
 797       definePhysReg(MII, *I, regReserved);
 798
 799   SmallVector<unsigned, 8> VirtDead;
 800   SmallVector<MachineInstr*, 32> Coalesced;
 801
 802   // Otherwise, sequentially allocate each instruction in the MBB.
 803   while (MII != MBB->end()) {
 804     MachineInstr *MI = MII++;
 805     const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
 806     DEBUG({
 807         dbgs() << "\n>> " << *MI << "Regs:";
 808         for (unsigned Reg = 1, E = TRI->getNumRegs(); Reg != E; ++Reg) {
 809           if (PhysRegState[Reg] == regDisabled) continue;
 810           dbgs() << " " << TRI->getName(Reg);
 811           switch(PhysRegState[Reg]) {
 812           case regFree:
 813             break;
 814           case regReserved:
 815             dbgs() << "*";
 816             break;
 817           default: {
 818             dbgs() << '=' << PrintReg(PhysRegState[Reg]);
 819             LiveRegMap::iterator I = findLiveVirtReg(PhysRegState[Reg]);
 820             assert(I != LiveVirtRegs.end() && "Missing VirtReg entry");
 821             if (I->Dirty)
 822               dbgs() << "*";
 823             assert(I->PhysReg == Reg && "Bad inverse map");
 824             break;
 825           }
 826           }
 827         }
 828         dbgs() << '\n';
 829         // Check that LiveVirtRegs is the inverse.
 830         for (LiveRegMap::iterator i = LiveVirtRegs.begin(),
 831              e = LiveVirtRegs.end(); i != e; ++i) {
 832            assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(i->VirtReg) &&
 833                   "Bad map key");
 834            assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->PhysReg) &&
 835                   "Bad map value");
 836            assert(PhysRegState[i->PhysReg] == i->VirtReg && "Bad inverse map");
 837         }
 838       });
 839
 840     // Debug values are not allowed to change codegen in any way.
 841     if (MI->isDebugValue()) {
 842       bool ScanDbgValue = true;
 843       while (ScanDbgValue) {
 844         ScanDbgValue = false;
 845         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 846           MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 847           if (!MO.isReg()) continue;
 848           unsigned Reg = MO.getReg();
 849           if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) continue;
 850           LiveRegMap::iterator LRI = findLiveVirtReg(Reg);
 851           if (LRI != LiveVirtRegs.end())
 852             setPhysReg(MI, i, LRI->PhysReg);
 853           else {
 854             int SS = StackSlotForVirtReg[Reg];
 855             if (SS == -1) {
 856               // We can't allocate a physreg for a DebugValue, sorry!
 857               DEBUG(dbgs() << "Unable to allocate vreg used by DBG_VALUE");
 858               MO.setReg(0);
 859             }
 860             else {
 861               // Modify DBG_VALUE now that the value is in a spill slot.
 862               bool IsIndirect = MI->isIndirectDebugValue();
 863               uint64_t Offset = IsIndirect ? MI->getOperand(1).getImm() : 0;
 864               const MDNode *MDPtr =
 865                 MI->getOperand(MI->getNumOperands()-1).getMetadata();
 866               DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 867               MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
 868               MachineInstr *NewDV = BuildMI(*MBB, MBB->erase(MI), DL,
 869                                             TII->get(TargetOpcode::DBG_VALUE))
 870                   .addFrameIndex(SS).addImm(Offset).addMetadata(MDPtr);
 871               DEBUG(dbgs() << "Modifying debug info due to spill:"
 872                            << "\t" << *NewDV);
 873               // Scan NewDV operands from the beginning.
 874               MI = NewDV;
 875               ScanDbgValue = true;
 876               break;
 877             }
 878           }
 879           LiveDbgValueMap[Reg].push_back(MI);
 880         }
 881       }
 882       // Next instruction.
 883       continue;
 884     }
 885
 886     // If this is a copy, we may be able to coalesce.
 887     unsigned CopySrc = 0, CopyDst = 0, CopySrcSub = 0, CopyDstSub = 0;
 888     if (MI->isCopy()) {
 889       CopyDst = MI->getOperand(0).getReg();
 890       CopySrc = MI->getOperand(1).getReg();
 891       CopyDstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
 892       CopySrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
 893     }
 894
 895     // Track registers used by instruction.
 896     UsedInInstr.clear();
 897
 898     // First scan.
 899     // Mark physreg uses and early clobbers as used.
 900     // Find the end of the virtreg operands
 901     unsigned VirtOpEnd = 0;
 902     bool hasTiedOps = false;
 903     bool hasEarlyClobbers = false;
 904     bool hasPartialRedefs = false;
 905     bool hasPhysDefs = false;
 906     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 907       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 908       // Make sure MRI knows about registers clobbered by regmasks.
 909       if (MO.isRegMask()) {
 910         MRI->addPhysRegsUsedFromRegMask(MO.getRegMask());
 911         continue;
 912       }
 913       if (!MO.isReg()) continue;
 914       unsigned Reg = MO.getReg();
 915       if (!Reg) continue;
 916       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
 917         VirtOpEnd = i+1;
 918         if (MO.isUse()) {
 919           hasTiedOps = hasTiedOps ||
 920                               MCID.getOperandConstraint(i, MCOI::TIED_TO) != -1;
 921         } else {
 922           if (MO.isEarlyClobber())
 923             hasEarlyClobbers = true;
 924           if (MO.getSubReg() && MI->readsVirtualRegister(Reg))
 925             hasPartialRedefs = true;
 926         }
 927         continue;
 928       }
 929       if (!MRI->isAllocatable(Reg)) continue;
 930       if (MO.isUse()) {
 931         usePhysReg(MO);
 932       } else if (MO.isEarlyClobber()) {
 933         definePhysReg(MI, Reg, (MO.isImplicit() || MO.isDead()) ?
 934                                regFree : regReserved);
 935         hasEarlyClobbers = true;
 936       } else
 937         hasPhysDefs = true;
 938     }
 939
 940     // The instruction may have virtual register operands that must be allocated
 941     // the same register at use-time and def-time: early clobbers and tied
 942     // operands. If there are also physical defs, these registers must avoid
 943     // both physical defs and uses, making them more constrained than normal
 944     // operands.
 945     // Similarly, if there are multiple defs and tied operands, we must make
 946     // sure the same register is allocated to uses and defs.
 947     // We didn't detect inline asm tied operands above, so just make this extra
 948     // pass for all inline asm.
 949     if (MI->isInlineAsm() || hasEarlyClobbers || hasPartialRedefs ||
 950         (hasTiedOps && (hasPhysDefs || MCID.getNumDefs() > 1))) {
 951       handleThroughOperands(MI, VirtDead);
 952       // Don't attempt coalescing when we have funny stuff going on.
 953       CopyDst = 0;
 954       // Pretend we have early clobbers so the use operands get marked below.
 955       // This is not necessary for the common case of a single tied use.
 956       hasEarlyClobbers = true;
 957     }
 958
 959     // Second scan.
 960     // Allocate virtreg uses.
 961     for (unsigned i = 0; i != VirtOpEnd; ++i) {
 962       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 963       if (!MO.isReg()) continue;
 964       unsigned Reg = MO.getReg();
 965       if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) continue;
 966       if (MO.isUse()) {
 967         LiveRegMap::iterator LRI = reloadVirtReg(MI, i, Reg, CopyDst);
 968         unsigned PhysReg = LRI->PhysReg;
 969         CopySrc = (CopySrc == Reg || CopySrc == PhysReg) ? PhysReg : 0;
 970         if (setPhysReg(MI, i, PhysReg))
 971           killVirtReg(LRI);
 972       }
 973     }
 974
 975     for (UsedInInstrSet::iterator
 976          I = UsedInInstr.begin(), E = UsedInInstr.end(); I != E; ++I)
 977       MRI->setRegUnitUsed(*I);
 978
 979     // Track registers defined by instruction - early clobbers and tied uses at
 980     // this point.
 981     UsedInInstr.clear();
 982     if (hasEarlyClobbers) {
 983       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 984         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 985         if (!MO.isReg()) continue;
 986         unsigned Reg = MO.getReg();
 987         if (!Reg || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) continue;
 988         // Look for physreg defs and tied uses.
 989         if (!MO.isDef() && !MI->isRegTiedToDefOperand(i)) continue;
 990         markRegUsedInInstr(Reg);
 991       }
 992     }
 993
 994     unsigned DefOpEnd = MI->getNumOperands();
 995     if (MI->isCall()) {
 996       // Spill all virtregs before a call. This serves two purposes: 1. If an
 997       // exception is thrown, the landing pad is going to expect to find
 998       // registers in their spill slots, and 2. we don't have to wade through
 999       // all the <imp-def> operands on the call instruction.
1000       DefOpEnd = VirtOpEnd;
1001       DEBUG(dbgs() << "  Spilling remaining registers before call.\n");
1002       spillAll(MI);
1003
1004       // The imp-defs are skipped below, but we still need to mark those
1005       // registers as used by the function.
1006       SkippedInstrs.insert(&MCID);
1007     }
1008
1009     // Third scan.
1010     // Allocate defs and collect dead defs.
1011     for (unsigned i = 0; i != DefOpEnd; ++i) {
1012       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1013       if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.getReg() || MO.isEarlyClobber())
1014         continue;
1015       unsigned Reg = MO.getReg();
1016
1017       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
1018         if (!MRI->isAllocatable(Reg)) continue;
1019         definePhysReg(MI, Reg, (MO.isImplicit() || MO.isDead()) ?
1020                                regFree : regReserved);
1021         continue;
1022       }
1023       LiveRegMap::iterator LRI = defineVirtReg(MI, i, Reg, CopySrc);
1024       unsigned PhysReg = LRI->PhysReg;
1025       if (setPhysReg(MI, i, PhysReg)) {
1026         VirtDead.push_back(Reg);
1027         CopyDst = 0; // cancel coalescing;
1028       } else
1029         CopyDst = (CopyDst == Reg || CopyDst == PhysReg) ? PhysReg : 0;
1030     }
1031
1032     // Kill dead defs after the scan to ensure that multiple defs of the same
1033     // register are allocated identically. We didn't need to do this for uses
1034     // because we are crerating our own kill flags, and they are always at the
1035     // last use.
1036     for (unsigned i = 0, e = VirtDead.size(); i != e; ++i)
1037       killVirtReg(VirtDead[i]);
1038     VirtDead.clear();
1039
1040     for (UsedInInstrSet::iterator
1041          I = UsedInInstr.begin(), E = UsedInInstr.end(); I != E; ++I)
1042       MRI->setRegUnitUsed(*I);
1043
1044     if (CopyDst && CopyDst == CopySrc && CopyDstSub == CopySrcSub) {
1045       DEBUG(dbgs() << "-- coalescing: " << *MI);
1046       Coalesced.push_back(MI);
1047     } else {
1048       DEBUG(dbgs() << "<< " << *MI);
1049     }
1050   }
1051
1052   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
1053   DEBUG(dbgs() << "Spilling live registers at end of block.\n");
1054   spillAll(MBB->getFirstTerminator());
1055
1056   // Erase all the coalesced copies. We are delaying it until now because
1057   // LiveVirtRegs might refer to the instrs.
1058   for (unsigned i = 0, e = Coalesced.size(); i != e; ++i)
1059     MBB->erase(Coalesced[i]);
1060   NumCopies += Coalesced.size();
1061
1062   DEBUG(MBB->dump());
1063 }
1064
1065 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
1066 ///
1067 bool RAFast::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
1068   DEBUG(dbgs() << "********** FAST REGISTER ALLOCATION **********\n"
1069                << "********** Function: " << Fn.getName() << '\n');
1070   MF = &Fn;
1071   MRI = &MF->getRegInfo();
1072   TM = &Fn.getTarget();
1073   TRI = TM->getRegisterInfo();
1074   TII = TM->getInstrInfo();
1075   MRI->freezeReservedRegs(Fn);
1076   RegClassInfo.runOnMachineFunction(Fn);
1077   UsedInInstr.clear();
1078   UsedInInstr.setUniverse(TRI->getNumRegUnits());
1079
1080   assert(!MRI->isSSA() && "regalloc requires leaving SSA");
1081
1082   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
1083   // mapping for all virtual registers
1084   StackSlotForVirtReg.resize(MRI->getNumVirtRegs());
1085   LiveVirtRegs.setUniverse(MRI->getNumVirtRegs());
1086
1087   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
1088   for (MachineFunction::iterator MBBi = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
1089        MBBi != MBBe; ++MBBi) {
1090     MBB = &*MBBi;
1091     AllocateBasicBlock();
1092   }
1093
1094   // Add the clobber lists for all the instructions we skipped earlier.
1095   for (SmallPtrSet<const MCInstrDesc*, 4>::const_iterator
1096        I = SkippedInstrs.begin(), E = SkippedInstrs.end(); I != E; ++I)
1097     if (const uint16_t *Defs = (*I)->getImplicitDefs())
1098       while (*Defs)
1099         MRI->setPhysRegUsed(*Defs++);
1100
1101   // All machine operands and other references to virtual registers have been
1102   // replaced. Remove the virtual registers.
1103   MRI->clearVirtRegs();
1104
1105   SkippedInstrs.clear();
1106   StackSlotForVirtReg.clear();
1107   LiveDbgValueMap.clear();
1108   return true;
1109 }
1110
1111 FunctionPass *llvm::createFastRegisterAllocator() {
1112   return new RAFast();
1113 }