lib/CodeGen/RegAllocLinearScan.cpp

   1 //===-- RegAllocLinearScan.cpp - Linear Scan register allocator -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements a linear scan register allocator.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  15 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  16 #include "PhysRegTracker.h"
  17 #include "VirtRegMap.h"
  18 #include "llvm/Function.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  23 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
  26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  28 #include "llvm/Support/Debug.h"
  29 #include <algorithm>
  30 #include <cmath>
  31 #include <set>
  32 #include <queue>
  33 using namespace llvm;
  34
  35 namespace {
  36
  37   Statistic<double> efficiency
  38   ("regalloc", "Ratio of intervals processed over total intervals");
  39   Statistic<> NumBacktracks("regalloc", "Number of times we had to backtrack");
  40
  41   static unsigned numIterations = 0;
  42   static unsigned numIntervals = 0;
  43
  44   struct RA : public MachineFunctionPass {
  45     typedef std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator> IntervalPtr;
  46     typedef std::vector<IntervalPtr> IntervalPtrs;
  47   private:
  48     /// RelatedRegClasses - This structure is built the first time a function is
  49     /// compiled, and keeps track of which register classes have registers that
  50     /// belong to multiple classes or have aliases that are in other classes.
  51     EquivalenceClasses<const TargetRegisterClass*> RelatedRegClasses;
  52     std::map<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
  53
  54     MachineFunction* mf_;
  55     const TargetMachine* tm_;
  56     const MRegisterInfo* mri_;
  57     LiveIntervals* li_;
  58     bool *PhysRegsUsed;
  59
  60     /// handled_ - Intervals are added to the handled_ set in the order of their
  61     /// start value.  This is uses for backtracking.
  62     std::vector<LiveInterval*> handled_;
  63
  64     /// fixed_ - Intervals that correspond to machine registers.
  65     ///
  66     IntervalPtrs fixed_;
  67
  68     /// active_ - Intervals that are currently being processed, and which have a
  69     /// live range active for the current point.
  70     IntervalPtrs active_;
  71
  72     /// inactive_ - Intervals that are currently being processed, but which have
  73     /// a hold at the current point.
  74     IntervalPtrs inactive_;
  75
  76     typedef std::priority_queue<LiveInterval*,
  77                                 std::vector<LiveInterval*>,
  78                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
  79     IntervalHeap unhandled_;
  80     std::auto_ptr<PhysRegTracker> prt_;
  81     std::auto_ptr<VirtRegMap> vrm_;
  82     std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
  83
  84   public:
  85     virtual const char* getPassName() const {
  86       return "Linear Scan Register Allocator";
  87     }
  88
  89     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  90       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  91       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  92     }
  93
  94     /// runOnMachineFunction - register allocate the whole function
  95     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
  96
  97   private:
  98     /// linearScan - the linear scan algorithm
  99     void linearScan();
 100
 101     /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
 102     ///
 103     void initIntervalSets();
 104
 105     /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping
 106     /// ones to the inactive list.
 107     void processActiveIntervals(unsigned CurPoint);
 108
 109     /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
 110     /// ones to the active list.
 111     void processInactiveIntervals(unsigned CurPoint);
 112
 113     /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
 114     /// is available, or spill.
 115     void assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur);
 116
 117     ///
 118     /// register handling helpers
 119     ///
 120
 121     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
 122     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
 123     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
 124
 125     /// assignVirt2StackSlot - assigns this virtual register to a
 126     /// stack slot. returns the stack slot
 127     int assignVirt2StackSlot(unsigned virtReg);
 128
 129     void ComputeRelatedRegClasses();
 130
 131     template <typename ItTy>
 132     void printIntervals(const char* const str, ItTy i, ItTy e) const {
 133       if (str) std::cerr << str << " intervals:\n";
 134       for (; i != e; ++i) {
 135         std::cerr << "\t" << *i->first << " -> ";
 136         unsigned reg = i->first->reg;
 137         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 138           reg = vrm_->getPhys(reg);
 139         }
 140         std::cerr << mri_->getName(reg) << '\n';
 141       }
 142     }
 143   };
 144 }
 145
 146 void RA::ComputeRelatedRegClasses() {
 147   const MRegisterInfo &MRI = *mri_;
 148
 149   // First pass, add all reg classes to the union, and determine at least one
 150   // reg class that each register is in.
 151   bool HasAliases = false;
 152   for (MRegisterInfo::regclass_iterator RCI = MRI.regclass_begin(),
 153        E = MRI.regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
 154     RelatedRegClasses.insert(*RCI);
 155     for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->begin(), E = (*RCI)->end();
 156          I != E; ++I) {
 157       HasAliases = HasAliases || *MRI.getAliasSet(*I) != 0;
 158
 159       const TargetRegisterClass *&PRC = OneClassForEachPhysReg[*I];
 160       if (PRC) {
 161         // Already processed this register.  Just make sure we know that
 162         // multiple register classes share a register.
 163         RelatedRegClasses.unionSets(PRC, *RCI);
 164       } else {
 165         PRC = *RCI;
 166       }
 167     }
 168   }
 169
 170   // Second pass, now that we know conservatively what register classes each reg
 171   // belongs to, add info about aliases.  We don't need to do this for targets
 172   // without register aliases.
 173   if (HasAliases)
 174     for (std::map<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
 175          I = OneClassForEachPhysReg.begin(), E = OneClassForEachPhysReg.end();
 176          I != E; ++I)
 177       for (const unsigned *AS = MRI.getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
 178         RelatedRegClasses.unionSets(I->second, OneClassForEachPhysReg[*AS]);
 179 }
 180
 181 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
 182   mf_ = &fn;
 183   tm_ = &fn.getTarget();
 184   mri_ = tm_->getRegisterInfo();
 185   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 186
 187   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
 188   if (RelatedRegClasses.empty())
 189     ComputeRelatedRegClasses();
 190
 191   PhysRegsUsed = new bool[mri_->getNumRegs()];
 192   std::fill(PhysRegsUsed, PhysRegsUsed+mri_->getNumRegs(), false);
 193   fn.setUsedPhysRegs(PhysRegsUsed);
 194
 195   if (!prt_.get()) prt_.reset(new PhysRegTracker(*mri_));
 196   vrm_.reset(new VirtRegMap(*mf_));
 197   if (!spiller_.get()) spiller_.reset(createSpiller());
 198
 199   initIntervalSets();
 200
 201   linearScan();
 202
 203   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
 204   spiller_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_);
 205
 206   vrm_.reset();  // Free the VirtRegMap
 207
 208
 209   while (!unhandled_.empty()) unhandled_.pop();
 210   fixed_.clear();
 211   active_.clear();
 212   inactive_.clear();
 213   handled_.clear();
 214
 215   return true;
 216 }
 217
 218 /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
 219 ///
 220 void RA::initIntervalSets()
 221 {
 222   assert(unhandled_.empty() && fixed_.empty() &&
 223          active_.empty() && inactive_.empty() &&
 224          "interval sets should be empty on initialization");
 225
 226   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
 227     if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second.reg)) {
 228       PhysRegsUsed[i->second.reg] = true;
 229       fixed_.push_back(std::make_pair(&i->second, i->second.begin()));
 230     } else
 231       unhandled_.push(&i->second);
 232   }
 233 }
 234
 235 void RA::linearScan()
 236 {
 237   // linear scan algorithm
 238   DEBUG(std::cerr << "********** LINEAR SCAN **********\n");
 239   DEBUG(std::cerr << "********** Function: "
 240         << mf_->getFunction()->getName() << '\n');
 241
 242   // DEBUG(printIntervals("unhandled", unhandled_.begin(), unhandled_.end()));
 243   DEBUG(printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
 244   DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
 245   DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
 246
 247   while (!unhandled_.empty()) {
 248     // pick the interval with the earliest start point
 249     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
 250     unhandled_.pop();
 251     ++numIterations;
 252     DEBUG(std::cerr << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n');
 253
 254     processActiveIntervals(cur->beginNumber());
 255     processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
 256
 257     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
 258            "Can only allocate virtual registers!");
 259
 260     // Allocating a virtual register. try to find a free
 261     // physical register or spill an interval (possibly this one) in order to
 262     // assign it one.
 263     assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
 264
 265     DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
 266     DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
 267   }
 268   numIntervals += li_->getNumIntervals();
 269   efficiency = double(numIterations) / double(numIntervals);
 270
 271   // expire any remaining active intervals
 272   for (IntervalPtrs::reverse_iterator
 273          i = active_.rbegin(); i != active_.rend(); ) {
 274     unsigned reg = i->first->reg;
 275     DEBUG(std::cerr << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
 276     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 277            "Can only allocate virtual registers!");
 278     reg = vrm_->getPhys(reg);
 279     prt_->delRegUse(reg);
 280     i = IntervalPtrs::reverse_iterator(active_.erase(i.base()-1));
 281   }
 282
 283   // expire any remaining inactive intervals
 284   for (IntervalPtrs::reverse_iterator
 285          i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ) {
 286     DEBUG(std::cerr << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
 287     i = IntervalPtrs::reverse_iterator(inactive_.erase(i.base()-1));
 288   }
 289
 290   DEBUG(std::cerr << *vrm_);
 291 }
 292
 293 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
 294 /// to the inactive list.
 295 void RA::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 296 {
 297   DEBUG(std::cerr << "\tprocessing active intervals:\n");
 298
 299   for (unsigned i = 0, e = active_.size(); i != e; ++i) {
 300     LiveInterval *Interval = active_[i].first;
 301     LiveInterval::iterator IntervalPos = active_[i].second;
 302     unsigned reg = Interval->reg;
 303
 304     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 305
 306     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
 307       DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
 308       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 309              "Can only allocate virtual registers!");
 310       reg = vrm_->getPhys(reg);
 311       prt_->delRegUse(reg);
 312
 313       // Pop off the end of the list.
 314       active_[i] = active_.back();
 315       active_.pop_back();
 316       --i; --e;
 317
 318     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
 319       // Move inactive intervals to inactive list.
 320       DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n");
 321       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 322              "Can only allocate virtual registers!");
 323       reg = vrm_->getPhys(reg);
 324       prt_->delRegUse(reg);
 325       // add to inactive.
 326       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 327
 328       // Pop off the end of the list.
 329       active_[i] = active_.back();
 330       active_.pop_back();
 331       --i; --e;
 332     } else {
 333       // Otherwise, just update the iterator position.
 334       active_[i].second = IntervalPos;
 335     }
 336   }
 337 }
 338
 339 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
 340 /// ones to the active list.
 341 void RA::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
 342 {
 343   DEBUG(std::cerr << "\tprocessing inactive intervals:\n");
 344
 345   for (unsigned i = 0, e = inactive_.size(); i != e; ++i) {
 346     LiveInterval *Interval = inactive_[i].first;
 347     LiveInterval::iterator IntervalPos = inactive_[i].second;
 348     unsigned reg = Interval->reg;
 349
 350     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 351
 352     if (IntervalPos == Interval->end()) {       // remove expired intervals.
 353       DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
 354
 355       // Pop off the end of the list.
 356       inactive_[i] = inactive_.back();
 357       inactive_.pop_back();
 358       --i; --e;
 359     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
 360       // move re-activated intervals in active list
 361       DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n");
 362       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 363              "Can only allocate virtual registers!");
 364       reg = vrm_->getPhys(reg);
 365       prt_->addRegUse(reg);
 366       // add to active
 367       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 368
 369       // Pop off the end of the list.
 370       inactive_[i] = inactive_.back();
 371       inactive_.pop_back();
 372       --i; --e;
 373     } else {
 374       // Otherwise, just update the iterator position.
 375       inactive_[i].second = IntervalPos;
 376     }
 377   }
 378 }
 379
 380 /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the specifed physical
 381 /// register and its weight.
 382 static void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
 383                                unsigned reg, float weight,
 384                                const MRegisterInfo *MRI) {
 385   Weights[reg] += weight;
 386   for (const unsigned* as = MRI->getAliasSet(reg); *as; ++as)
 387     Weights[*as] += weight;
 388 }
 389
 390 static RA::IntervalPtrs::iterator FindIntervalInVector(RA::IntervalPtrs &IP,
 391                                                        LiveInterval *LI) {
 392   for (RA::IntervalPtrs::iterator I = IP.begin(), E = IP.end(); I != E; ++I)
 393     if (I->first == LI) return I;
 394   return IP.end();
 395 }
 396
 397 static void RevertVectorIteratorsTo(RA::IntervalPtrs &V, unsigned Point) {
 398   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
 399     RA::IntervalPtr &IP = V[i];
 400     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
 401                                                 IP.second, Point);
 402     if (I != IP.first->begin()) --I;
 403     IP.second = I;
 404   }
 405 }
 406
 407
 408 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
 409 /// spill.
 410 void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 411 {
 412   DEBUG(std::cerr << "\tallocating current interval: ");
 413
 414   PhysRegTracker backupPrt = *prt_;
 415
 416   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
 417   unsigned StartPosition = cur->beginNumber();
 418   const TargetRegisterClass *RC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
 419   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
 420
 421   // for every interval in inactive we overlap with, mark the
 422   // register as not free and update spill weights.
 423   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
 424          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
 425     unsigned Reg = i->first->reg;
 426     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
 427            "Can only allocate virtual registers!");
 428     const TargetRegisterClass *RegRC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(Reg);
 429     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating,
 430     // don't check it.
 431     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
 432         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
 433       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
 434       prt_->addRegUse(Reg);
 435       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
 436     }
 437   }
 438
 439   // Speculatively check to see if we can get a register right now.  If not,
 440   // we know we won't be able to by adding more constraints.  If so, we can
 441   // check to see if it is valid.  Doing an exhaustive search of the fixed_ list
 442   // is very bad (it contains all callee clobbered registers for any functions
 443   // with a call), so we want to avoid doing that if possible.
 444   unsigned physReg = getFreePhysReg(cur);
 445   if (physReg) {
 446     // We got a register.  However, if it's in the fixed_ list, we might
 447     // conflict with it.  Check to see if we conflict with it or any of its
 448     // aliases.
 449     std::set<unsigned> RegAliases;
 450     for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
 451       RegAliases.insert(*AS);
 452
 453     bool ConflictsWithFixed = false;
 454     for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
 455       if (physReg == fixed_[i].first->reg ||
 456           RegAliases.count(fixed_[i].first->reg)) {
 457         // Okay, this reg is on the fixed list.  Check to see if we actually
 458         // conflict.
 459         IntervalPtr &IP = fixed_[i];
 460         LiveInterval *I = IP.first;
 461         if (I->endNumber() > StartPosition) {
 462           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
 463           IP.second = II;
 464           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
 465             --II;
 466           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
 467             ConflictsWithFixed = true;
 468             break;
 469           }
 470         }
 471       }
 472     }
 473
 474     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
 475     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
 476     // prt so we can do an accurate query.
 477     if (ConflictsWithFixed) {
 478       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
 479       // free and update spill weights.
 480       for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
 481         IntervalPtr &IP = fixed_[i];
 482         LiveInterval *I = IP.first;
 483
 484         const TargetRegisterClass *RegRC = OneClassForEachPhysReg[I->reg];
 485         if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
 486             I->endNumber() > StartPosition) {
 487           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
 488           IP.second = II;
 489           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
 490             --II;
 491           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
 492             unsigned reg = I->reg;
 493             prt_->addRegUse(reg);
 494             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
 495           }
 496         }
 497       }
 498
 499       // Using the newly updated prt_ object, which includes conflicts in the
 500       // future, see if there are any registers available.
 501       physReg = getFreePhysReg(cur);
 502     }
 503   }
 504
 505   // Restore the physical register tracker, removing information about the
 506   // future.
 507   *prt_ = backupPrt;
 508
 509   // if we find a free register, we are done: assign this virtual to
 510   // the free physical register and add this interval to the active
 511   // list.
 512   if (physReg) {
 513     DEBUG(std::cerr <<  mri_->getName(physReg) << '\n');
 514     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
 515     prt_->addRegUse(physReg);
 516     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
 517     handled_.push_back(cur);
 518     return;
 519   }
 520   DEBUG(std::cerr << "no free registers\n");
 521
 522   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
 523   std::vector<float> SpillWeights(mri_->getNumRegs(), 0.0);
 524   for (std::vector<std::pair<unsigned, float> >::iterator
 525        I = SpillWeightsToAdd.begin(), E = SpillWeightsToAdd.end(); I != E; ++I)
 526     updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, mri_);
 527
 528   // for each interval in active, update spill weights.
 529   for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
 530        i != e; ++i) {
 531     unsigned reg = i->first->reg;
 532     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 533            "Can only allocate virtual registers!");
 534     reg = vrm_->getPhys(reg);
 535     updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, mri_);
 536   }
 537
 538   DEBUG(std::cerr << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n");
 539
 540   float minWeight = float(HUGE_VAL);
 541   unsigned minReg = 0;
 542   for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
 543        e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
 544     unsigned reg = *i;
 545     if (minWeight > SpillWeights[reg]) {
 546       minWeight = SpillWeights[reg];
 547       minReg = reg;
 548     }
 549   }
 550   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister with min weight: "
 551         << mri_->getName(minReg) << " (" << minWeight << ")\n");
 552
 553   // if the current has the minimum weight, we need to spill it and
 554   // add any added intervals back to unhandled, and restart
 555   // linearscan.
 556   if (cur->weight <= minWeight) {
 557     DEBUG(std::cerr << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n';);
 558     int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(cur->reg);
 559     std::vector<LiveInterval*> added =
 560       li_->addIntervalsForSpills(*cur, *vrm_, slot);
 561     if (added.empty())
 562       return;  // Early exit if all spills were folded.
 563
 564     // Merge added with unhandled.  Note that we know that
 565     // addIntervalsForSpills returns intervals sorted by their starting
 566     // point.
 567     for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
 568       unhandled_.push(added[i]);
 569     return;
 570   }
 571
 572   ++NumBacktracks;
 573
 574   // push the current interval back to unhandled since we are going
 575   // to re-run at least this iteration. Since we didn't modify it it
 576   // should go back right in the front of the list
 577   unhandled_.push(cur);
 578
 579   // otherwise we spill all intervals aliasing the register with
 580   // minimum weight, rollback to the interval with the earliest
 581   // start point and let the linear scan algorithm run again
 582   std::vector<LiveInterval*> added;
 583   assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(minReg) &&
 584          "did not choose a register to spill?");
 585   std::vector<bool> toSpill(mri_->getNumRegs(), false);
 586
 587   // We are going to spill minReg and all its aliases.
 588   toSpill[minReg] = true;
 589   for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(minReg); *as; ++as)
 590     toSpill[*as] = true;
 591
 592   // the earliest start of a spilled interval indicates up to where
 593   // in handled we need to roll back
 594   unsigned earliestStart = cur->beginNumber();
 595
 596   // set of spilled vregs (used later to rollback properly)
 597   std::set<unsigned> spilled;
 598
 599   // spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
 600   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
 601   // current interval as the rest do not affect its allocation. we also keep
 602   // track of the earliest start of all spilled live intervals since this will
 603   // mark our rollback point.
 604   for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
 605     unsigned reg = i->first->reg;
 606     if (//MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 607         toSpill[vrm_->getPhys(reg)] &&
 608         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second)) {
 609       DEBUG(std::cerr << "\t\t\tspilling(a): " << *i->first << '\n');
 610       earliestStart = std::min(earliestStart, i->first->beginNumber());
 611       int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(i->first->reg);
 612       std::vector<LiveInterval*> newIs =
 613         li_->addIntervalsForSpills(*i->first, *vrm_, slot);
 614       std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
 615       spilled.insert(reg);
 616     }
 617   }
 618   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end(); ++i){
 619     unsigned reg = i->first->reg;
 620     if (//MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 621         toSpill[vrm_->getPhys(reg)] &&
 622         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
 623       DEBUG(std::cerr << "\t\t\tspilling(i): " << *i->first << '\n');
 624       earliestStart = std::min(earliestStart, i->first->beginNumber());
 625       int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(reg);
 626       std::vector<LiveInterval*> newIs =
 627         li_->addIntervalsForSpills(*i->first, *vrm_, slot);
 628       std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
 629       spilled.insert(reg);
 630     }
 631   }
 632
 633   DEBUG(std::cerr << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n');
 634
 635   // Scan handled in reverse order up to the earliest start of a
 636   // spilled live interval and undo each one, restoring the state of
 637   // unhandled.
 638   while (!handled_.empty()) {
 639     LiveInterval* i = handled_.back();
 640     // If this interval starts before t we are done.
 641     if (i->beginNumber() < earliestStart)
 642       break;
 643     DEBUG(std::cerr << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n');
 644     handled_.pop_back();
 645
 646     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
 647     // inactive to properly update the PhysRegTracker and the VirtRegMap.
 648     IntervalPtrs::iterator it;
 649     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
 650       active_.erase(it);
 651       if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg)) {
 652         assert(0 && "daksjlfd");
 653         prt_->delRegUse(i->reg);
 654         unhandled_.push(i);
 655       } else {
 656         if (!spilled.count(i->reg))
 657           unhandled_.push(i);
 658         prt_->delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
 659         vrm_->clearVirt(i->reg);
 660       }
 661     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
 662       inactive_.erase(it);
 663       if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg)) {
 664         assert(0 && "daksjlfd");
 665         unhandled_.push(i);
 666       } else {
 667         if (!spilled.count(i->reg))
 668           unhandled_.push(i);
 669         vrm_->clearVirt(i->reg);
 670       }
 671     } else {
 672       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(i->reg) &&
 673              "Can only allocate virtual registers!");
 674       vrm_->clearVirt(i->reg);
 675       unhandled_.push(i);
 676     }
 677   }
 678
 679   // Rewind the iterators in the active, inactive, and fixed lists back to the
 680   // point we reverted to.
 681   RevertVectorIteratorsTo(active_, earliestStart);
 682   RevertVectorIteratorsTo(inactive_, earliestStart);
 683   RevertVectorIteratorsTo(fixed_, earliestStart);
 684
 685   // scan the rest and undo each interval that expired after t and
 686   // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
 687   // put it in inactive if required)
 688   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
 689     LiveInterval *HI = handled_[i];
 690     if (!HI->expiredAt(earliestStart) &&
 691         HI->expiredAt(cur->beginNumber())) {
 692       DEBUG(std::cerr << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n');
 693       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
 694       if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg)) {
 695         assert(0 &&"sdflkajsdf");
 696         prt_->addRegUse(HI->reg);
 697       } else
 698         prt_->addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
 699     }
 700   }
 701
 702   // merge added with unhandled
 703   for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
 704     unhandled_.push(added[i]);
 705 }
 706
 707 /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
 708 /// interval if we have one, otherwise return 0.
 709 unsigned RA::getFreePhysReg(LiveInterval* cur)
 710 {
 711   std::vector<unsigned> inactiveCounts(mri_->getNumRegs(), 0);
 712   unsigned MaxInactiveCount = 0;
 713
 714   const TargetRegisterClass *RC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
 715   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
 716
 717   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
 718        i != e; ++i) {
 719     unsigned reg = i->first->reg;
 720     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 721            "Can only allocate virtual registers!");
 722
 723     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating,
 724     // don't check it.
 725     const TargetRegisterClass *RegRC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(reg);
 726     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
 727       reg = vrm_->getPhys(reg);
 728       ++inactiveCounts[reg];
 729       MaxInactiveCount = std::max(MaxInactiveCount, inactiveCounts[reg]);
 730     }
 731   }
 732
 733   const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
 734
 735   unsigned FreeReg = 0;
 736   unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
 737
 738   // Scan for the first available register.
 739   TargetRegisterClass::iterator I = rc->allocation_order_begin(*mf_);
 740   TargetRegisterClass::iterator E = rc->allocation_order_end(*mf_);
 741   for (; I != E; ++I)
 742     if (prt_->isRegAvail(*I)) {
 743       FreeReg = *I;
 744       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
 745       break;
 746     }
 747
 748   // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
 749   // return this register.
 750   if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount) return FreeReg;
 751
 752   // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
 753   // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
 754   // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
 755   // reevaluated now.
 756   for (; I != E; ++I) {
 757     unsigned Reg = *I;
 758     if (prt_->isRegAvail(Reg) && FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
 759       FreeReg = Reg;
 760       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
 761       if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
 762         break;    // We found the one with the max inactive count.
 763     }
 764   }
 765
 766   return FreeReg;
 767 }
 768
 769 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {
 770   return new RA();
 771 }