3cede9f4907758e7b8e54a354d41bd9295fae5e4
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegisterCoalescer.cpp
1 //===- RegisterCoalescer.cpp - Generic Register Coalescing Interface -------==//
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 generic RegisterCoalescer interface which
11 // is used as the common interface used by all clients and
12 // implementations of register coalescing.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
17 #include "RegisterCoalescer.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
23 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
30 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
31 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
32 #include "llvm/IR/Value.h"
33 #include "llvm/Pass.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include "llvm/Support/Debug.h"
36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
38 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
39 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
40 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
41 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
42 #include <algorithm>
43 #include <cmath>
44 using namespace llvm;
45
46 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
47 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
48 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
49 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
50 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
51 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
52 STATISTIC(NumLaneConflicts, "Number of dead lane conflicts tested");
53 STATISTIC(NumLaneResolves,  "Number of dead lane conflicts resolved");
54
55 static cl::opt<bool>
56 EnableJoining("join-liveintervals",
57               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
58               cl::init(true));
59
60 // Temporary flag to test critical edge unsplitting.
61 static cl::opt<bool>
62 EnableJoinSplits("join-splitedges",
63   cl::desc("Coalesce copies on split edges (default=subtarget)"), cl::Hidden);
64
65 // Temporary flag to test global copy optimization.
66 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
67 EnableGlobalCopies("join-globalcopies",
68   cl::desc("Coalesce copies that span blocks (default=subtarget)"),
69   cl::init(cl::BOU_UNSET), cl::Hidden);
70
71 static cl::opt<bool>
72 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
73          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
74          cl::Hidden);
75
76 namespace {
77   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass,
78                             private LiveRangeEdit::Delegate {
79     MachineFunction* MF;
80     MachineRegisterInfo* MRI;
81     const TargetMachine* TM;
82     const TargetRegisterInfo* TRI;
83     const TargetInstrInfo* TII;
84     LiveIntervals *LIS;
85     const MachineLoopInfo* Loops;
86     AliasAnalysis *AA;
87     RegisterClassInfo RegClassInfo;
88
89     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce global copies
90     /// in favor of keeping local copies.
91     bool JoinGlobalCopies;
92
93     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce fall-thru
94     /// blocks exclusively containing copies.
95     bool JoinSplitEdges;
96
97     /// WorkList - Copy instructions yet to be coalesced.
98     SmallVector<MachineInstr*, 8> WorkList;
99     SmallVector<MachineInstr*, 8> LocalWorkList;
100
101     /// ErasedInstrs - Set of instruction pointers that have been erased, and
102     /// that may be present in WorkList.
103     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ErasedInstrs;
104
105     /// Dead instructions that are about to be deleted.
106     SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
107
108     /// Virtual registers to be considered for register class inflation.
109     SmallVector<unsigned, 8> InflateRegs;
110
111     /// Recursively eliminate dead defs in DeadDefs.
112     void eliminateDeadDefs();
113
114     /// LiveRangeEdit callback.
115     void LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI);
116
117     /// coalesceLocals - coalesce the LocalWorkList.
118     void coalesceLocals();
119
120     /// joinAllIntervals - join compatible live intervals
121     void joinAllIntervals();
122
123     /// copyCoalesceInMBB - Coalesce copies in the specified MBB, putting
124     /// copies that cannot yet be coalesced into WorkList.
125     void copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB);
126
127     /// copyCoalesceWorkList - Try to coalesce all copies in CurrList. Return
128     /// true if any progress was made.
129     bool copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList);
130
131     /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
132     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
133     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
134     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
135     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
136     /// 'Again'.
137     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
138
139     /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
140     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
141     /// can use this information below to update aliases.
142     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
143
144     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
145     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
146
147     /// Attempt joining with a reserved physreg.
148     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
149
150     /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy. If
151     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
152     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
153     /// value number, eliminating a copy.
154     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
155
156     /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
157     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
158     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
159                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
160
161     /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy.
162     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
163     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
164     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
165     bool removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
166
167     /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a
168     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
169     bool reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI,
170                                  bool &IsDefCopy);
171
172     /// canJoinPhys - Return true if a physreg copy should be joined.
173     bool canJoinPhys(const CoalescerPair &CP);
174
175     /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
176     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
177     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
178     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
179     /// subregister.
180     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
181
182     /// eliminateUndefCopy - Handle copies of undef values.
183     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI, const CoalescerPair &CP);
184
185   public:
186     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
187     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
188       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
189     }
190
191     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
192
193     virtual void releaseMemory();
194
195     /// runOnMachineFunction - pass entry point
196     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
197
198     /// print - Implement the dump method.
199     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
200   };
201 } /// end anonymous namespace
202
203 char &llvm::RegisterCoalescerID = RegisterCoalescer::ID;
204
205 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
206                       "Simple Register Coalescing", false, false)
207 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
208 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
209 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
210 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
211 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
212                     "Simple Register Coalescing", false, false)
213
214 char RegisterCoalescer::ID = 0;
215
216 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
217                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
218                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
219   if (MI->isCopy()) {
220     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
221     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
222     Src = MI->getOperand(1).getReg();
223     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
224   } else if (MI->isSubregToReg()) {
225     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
226     DstSub = tri.composeSubRegIndices(MI->getOperand(0).getSubReg(),
227                                       MI->getOperand(3).getImm());
228     Src = MI->getOperand(2).getReg();
229     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
230   } else
231     return false;
232   return true;
233 }
234
235 // Return true if this block should be vacated by the coalescer to eliminate
236 // branches. The important cases to handle in the coalescer are critical edges
237 // split during phi elimination which contain only copies. Simple blocks that
238 // contain non-branches should also be vacated, but this can be handled by an
239 // earlier pass similar to early if-conversion.
240 static bool isSplitEdge(const MachineBasicBlock *MBB) {
241   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
242     return false;
243
244   for (MachineBasicBlock::const_iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
245        MII != E; ++MII) {
246     if (!MII->isCopyLike() && !MII->isUnconditionalBranch())
247       return false;
248   }
249   return true;
250 }
251
252 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
253   SrcReg = DstReg = 0;
254   SrcIdx = DstIdx = 0;
255   NewRC = 0;
256   Flipped = CrossClass = false;
257
258   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
259   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
260     return false;
261   Partial = SrcSub || DstSub;
262
263   // If one register is a physreg, it must be Dst.
264   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
265     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
266       return false;
267     std::swap(Src, Dst);
268     std::swap(SrcSub, DstSub);
269     Flipped = true;
270   }
271
272   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
273
274   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
275     // Eliminate DstSub on a physreg.
276     if (DstSub) {
277       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
278       if (!Dst) return false;
279       DstSub = 0;
280     }
281
282     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
283     if (SrcSub) {
284       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
285       if (!Dst) return false;
286       SrcSub = 0;
287     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
288       return false;
289     }
290   } else {
291     // Both registers are virtual.
292     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
293     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
294
295     // Both registers have subreg indices.
296     if (SrcSub && DstSub) {
297       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
298       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
299         return false;
300
301       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
302                                          SrcIdx, DstIdx);
303       if (!NewRC)
304         return false;
305     } else if (DstSub) {
306       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
307       SrcIdx = DstSub;
308       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
309     } else if (SrcSub) {
310       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
311       DstIdx = SrcSub;
312       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
313     } else {
314       // This is a straight copy without sub-registers.
315       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
316     }
317
318     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
319     if (!NewRC)
320       return false;
321
322     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
323     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
324     if (DstIdx && !SrcIdx) {
325       std::swap(Src, Dst);
326       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
327       Flipped = !Flipped;
328     }
329
330     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
331   }
332   // Check our invariants
333   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
334   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
335          "Cannot have a physical SubIdx");
336   SrcReg = Src;
337   DstReg = Dst;
338   return true;
339 }
340
341 bool CoalescerPair::flip() {
342   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
343     return false;
344   std::swap(SrcReg, DstReg);
345   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
346   Flipped = !Flipped;
347   return true;
348 }
349
350 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
351   if (!MI)
352     return false;
353   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
354   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
355     return false;
356
357   // Find the virtual register that is SrcReg.
358   if (Dst == SrcReg) {
359     std::swap(Src, Dst);
360     std::swap(SrcSub, DstSub);
361   } else if (Src != SrcReg) {
362     return false;
363   }
364
365   // Now check that Dst matches DstReg.
366   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
367     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
368       return false;
369     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
370     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
371     if (DstSub)
372       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
373     // Full copy of Src.
374     if (!SrcSub)
375       return DstReg == Dst;
376     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
377     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
378   } else {
379     // DstReg is virtual.
380     if (DstReg != Dst)
381       return false;
382     // Registers match, do the subregisters line up?
383     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
384            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
385   }
386 }
387
388 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
389   AU.setPreservesCFG();
390   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
391   AU.addRequired<LiveIntervals>();
392   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
393   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
394   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
395   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
396   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
397   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
398 }
399
400 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
401   SmallVector<LiveInterval*, 8> NewRegs;
402   LiveRangeEdit(0, NewRegs, *MF, *LIS, 0, this).eliminateDeadDefs(DeadDefs);
403 }
404
405 // Callback from eliminateDeadDefs().
406 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
407   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
408   ErasedInstrs.insert(MI);
409 }
410
411 /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
412 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
413 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
414 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
415 /// eliminating a copy.  For example:
416 ///
417 ///  A3 = B0
418 ///    ...
419 ///  B1 = A3      <- this copy
420 ///
421 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
422 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
423 ///
424 /// This returns true if an interval was modified.
425 ///
426 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
427                                              MachineInstr *CopyMI) {
428   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
429   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
430
431   LiveInterval &IntA =
432     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
433   LiveInterval &IntB =
434     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
435   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
436
437   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
438   // the example above.
439   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
440   if (BLR == IntB.end()) return false;
441   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
442
443   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
444   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
445   // can't process it.
446   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
447
448   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
449   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
450   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
451   // The live range might not exist after fun with physreg coalescing.
452   if (ALR == IntA.end()) return false;
453   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
454
455   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
456   // Get the instruction that defines this value number.
457   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
458   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
459   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
460     return false;
461
462   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
463   LiveInterval::iterator ValLR =
464     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
465   if (ValLR == IntB.end())
466     return false;
467
468   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
469   // CopyMI.
470   MachineInstr *ValLREndInst =
471     LIS->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
472   if (!ValLREndInst || ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
473     return false;
474
475   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
476   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
477   // IntB, we can merge them.
478   if (ValLR+1 != BLR) return false;
479
480   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
481
482   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
483   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
484   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
485   // instruction #.
486   BValNo->def = FillerStart;
487
488   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
489   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
490   // two value numbers.
491   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
492
493   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
494   if (BValNo != ValLR->valno)
495     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
496   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
497
498   // If the source instruction was killing the source register before the
499   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
500   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
501   if (UIdx != -1) {
502     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
503   }
504
505   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
506   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
507   // will also add the isKill marker.
508   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
509   if (ALR->end == CopyIdx)
510     LIS->shrinkToUses(&IntA);
511
512   ++numExtends;
513   return true;
514 }
515
516 /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
517 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
518 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
519                                              LiveInterval &IntB,
520                                              VNInfo *AValNo,
521                                              VNInfo *BValNo) {
522   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
523   // the PHI values.
524   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
525     return true;
526
527   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
528        AI != AE; ++AI) {
529     if (AI->valno != AValNo) continue;
530     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
531       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
532     if (BI != IntB.ranges.begin())
533       --BI;
534     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
535       if (BI->valno == BValNo)
536         continue;
537       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
538         return true;
539       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
540         return true;
541     }
542   }
543   return false;
544 }
545
546 /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
547 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
548 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
549 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
550 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
551 /// definition. For example,
552 ///
553 ///  A3 = op A2 B0<kill>
554 ///    ...
555 ///  B1 = A3      <- this copy
556 ///    ...
557 ///     = op A3   <- more uses
558 ///
559 /// ==>
560 ///
561 ///  B2 = op B0 A2<kill>
562 ///    ...
563 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
564 ///    ...
565 ///     = op B2   <- more uses
566 ///
567 /// This returns true if an interval was modified.
568 ///
569 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
570                                                  MachineInstr *CopyMI) {
571   assert (!CP.isPhys());
572
573   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
574
575   LiveInterval &IntA =
576     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
577   LiveInterval &IntB =
578     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
579
580   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
581   // the example above.
582   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
583   if (!BValNo || BValNo->def != CopyIdx)
584     return false;
585
586   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
587
588   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
589   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
590   assert(AValNo && "COPY source not live");
591   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused())
592     return false;
593   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
594   if (!DefMI)
595     return false;
596   if (!DefMI->isCommutable())
597     return false;
598   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
599   // destination register.
600   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
601   assert(DefIdx != -1);
602   unsigned UseOpIdx;
603   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
604     return false;
605   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
606   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
607     return false;
608   if (Op1 == UseOpIdx)
609     NewDstIdx = Op2;
610   else if (Op2 == UseOpIdx)
611     NewDstIdx = Op1;
612   else
613     return false;
614
615   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
616   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
617   if (NewReg != IntB.reg || !LiveRangeQuery(IntB, AValNo->def).isKill())
618     return false;
619
620   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
621   // uses which the new definition can reach.
622   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
623     return false;
624
625   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
626   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
627   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI =
628          MRI->use_nodbg_begin(IntA.reg),
629        UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
630     MachineInstr *UseMI = &*UI;
631     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
632     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
633     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
634       continue;
635     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
636     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(UI.getOperandNo()))
637       return false;
638   }
639
640   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
641                << *DefMI);
642
643   // At this point we have decided that it is legal to do this
644   // transformation.  Start by commuting the instruction.
645   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
646   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
647   if (!NewMI)
648     return false;
649   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
650       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
651       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
652     return false;
653   if (NewMI != DefMI) {
654     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
655     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
656     MBB->insert(Pos, NewMI);
657     MBB->erase(DefMI);
658   }
659   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
660   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
661
662   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
663   // A = or A, B
664   // ...
665   // B = A
666   // ...
667   // C = A<kill>
668   // ...
669   //   = B
670
671   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
672   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
673          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
674     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
675     MachineInstr *UseMI = &*UI;
676     ++UI;
677     if (UseMI->isDebugValue()) {
678       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
679       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
680       UseMO.setReg(NewReg);
681       continue;
682     }
683     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
684     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
685     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
686       continue;
687     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
688     UseMO.setIsKill(false);
689     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
690       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
691     else
692       UseMO.setReg(NewReg);
693     if (UseMI == CopyMI)
694       continue;
695     if (!UseMI->isCopy())
696       continue;
697     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
698         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
699       continue;
700
701     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
702     // BValNo.
703     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
704     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
705     if (!DVNI)
706       continue;
707     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
708     assert(DVNI->def == DefIdx);
709     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
710     ErasedInstrs.insert(UseMI);
711     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
712     UseMI->eraseFromParent();
713   }
714
715   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
716   // is updated.
717   VNInfo *ValNo = BValNo;
718   ValNo->def = AValNo->def;
719   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
720        AI != AE; ++AI) {
721     if (AI->valno != AValNo) continue;
722     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, AI->end, ValNo));
723   }
724   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
725
726   IntA.removeValNo(AValNo);
727   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
728   ++numCommutes;
729   return true;
730 }
731
732 /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
733 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
734 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP,
735                                                 MachineInstr *CopyMI,
736                                                 bool &IsDefCopy) {
737   IsDefCopy = false;
738   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
739   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
740   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
741   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
742   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
743     return false;
744
745   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
746   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot(true);
747   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
748   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
749   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
750   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
751     return false;
752   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
753   if (!DefMI)
754     return false;
755   assert(DefMI && "Defining instruction disappeared");
756   if (DefMI->isCopyLike()) {
757     IsDefCopy = true;
758     return false;
759   }
760   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
761     return false;
762   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
763     return false;
764   bool SawStore = false;
765   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
766     return false;
767   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
768   if (MCID.getNumDefs() != 1)
769     return false;
770   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
771   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
772   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
773   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
774     return false;
775
776   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
777   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
778     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
779       unsigned NewDstReg = DstReg;
780
781       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
782                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
783       if (NewDstIdx)
784         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
785
786       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
787       // constructed later is permitted for the instruction.
788       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
789         return false;
790     } else {
791       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
792       // it hasn't actually happened.
793       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
794              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
795     }
796   }
797
798   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
799   MachineBasicBlock::iterator MII =
800     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
801   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, DefMI, *TRI);
802   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
803
804   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
805   CopyMI->eraseFromParent();
806   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
807
808   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
809   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
810   // NewMI into SlotIndexes.
811   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
812   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
813          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
814     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
815     if (MO.isReg()) {
816       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
817              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
818       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
819     }
820   }
821
822   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
823     unsigned NewIdx = NewMI->getOperand(0).getSubReg();
824     const TargetRegisterClass *RCForInst;
825     if (NewIdx)
826       RCForInst = TRI->getMatchingSuperRegClass(MRI->getRegClass(DstReg), DefRC,
827                                                 NewIdx);
828
829     if (MRI->constrainRegClass(DstReg, DefRC)) {
830       // The materialized instruction is quite capable of setting DstReg
831       // directly, but it may still have a now-trivial subregister index which
832       // we should clear.
833       NewMI->getOperand(0).setSubReg(0);
834     } else if (NewIdx && RCForInst) {
835       // The subreg index on NewMI is essential; we still have to make sure
836       // DstReg:idx is in a class that NewMI can use.
837       MRI->constrainRegClass(DstReg, RCForInst);
838     } else {
839       // DstReg is actually incompatible with NewMI, we have to move to a
840       // super-reg's class. This could come from a sequence like:
841       //     GR32 = MOV32r0
842       //     GR8 = COPY GR32:sub_8
843       MRI->setRegClass(DstReg, CP.getNewRC());
844       updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
845       NewMI->getOperand(0).setSubReg(
846           TRI->composeSubRegIndices(SrcIdx, DefMI->getOperand(0).getSubReg()));
847     }
848   } else if (NewMI->getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
849     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
850     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
851     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
852            "Only expect virtual or physical registers in remat");
853     NewMI->getOperand(0).setIsDead(true);
854     NewMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(CopyDstReg,
855                                                 true  /*IsDef*/,
856                                                 true  /*IsImp*/,
857                                                 false /*IsKill*/));
858   }
859
860   if (NewMI->getOperand(0).getSubReg())
861     NewMI->getOperand(0).setIsUndef();
862
863   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
864   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
865   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
866          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
867     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
868     if (MO.isReg()) {
869       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
870       // Discard VReg implicit defs.
871       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
872         NewMI->addOperand(MO);
873       }
874     }
875   }
876
877   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
878   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
879     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
880     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
881       if (LiveInterval *LI = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
882         LI->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
883   }
884
885   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
886   ++NumReMats;
887
888   // The source interval can become smaller because we removed a use.
889   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
890   if (!DeadDefs.empty())
891     eliminateDeadDefs();
892
893   return true;
894 }
895
896 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
897 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
898 ///
899 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
900 ///
901 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
902 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
903 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
904                                            const CoalescerPair &CP) {
905   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
906   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
907   if (SrcInt->liveAt(Idx))
908     return false;
909   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
910   if (DstInt->liveAt(Idx))
911     return false;
912
913   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
914   if (CP.isFlipped())
915     DstInt = SrcInt;
916   SrcInt = 0;
917
918   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
919   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
920   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
921
922   // Find new undef uses.
923   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
924          I = MRI->reg_nodbg_begin(DstInt->reg), E = MRI->reg_nodbg_end();
925        I != E; ++I) {
926     MachineOperand &MO = I.getOperand();
927     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
928       continue;
929     MachineInstr *MI = MO.getParent();
930     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
931     if (DstInt->liveAt(Idx))
932       continue;
933     MO.setIsUndef(true);
934     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
935   }
936   return true;
937 }
938
939 /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
940 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
941 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
942 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
943 /// subregister.
944 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
945                                           unsigned DstReg,
946                                           unsigned SubIdx) {
947   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
948   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? 0 : &LIS->getInterval(DstReg);
949
950   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
951   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(SrcReg);
952        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
953     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
954     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
955     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
956     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
957     // operands mentioning the virtual register.
958     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI))
959       continue;
960
961     SmallVector<unsigned,8> Ops;
962     bool Reads, Writes;
963     tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
964
965     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
966     // because SrcReg is a sub-register.
967     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
968       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
969
970     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
971     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
972       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
973
974       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
975       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
976       // versa.
977       if (SubIdx && MO.isDef())
978         MO.setIsUndef(!Reads);
979
980       if (DstIsPhys)
981         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
982       else
983         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
984     }
985
986     DEBUG({
987         dbgs() << "\t\tupdated: ";
988         if (!UseMI->isDebugValue())
989           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
990         dbgs() << *UseMI;
991       });
992   }
993 }
994
995 /// canJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
996 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
997   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
998   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
999   /// always beneficial.
1000   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
1001     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
1002     return false;
1003   }
1004
1005   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1006   if (CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1007     return true;
1008
1009   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join defs into reserved register.\n");
1010   return false;
1011 }
1012
1013 /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1014 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1015 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1016 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1017 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1018 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1019
1020   Again = false;
1021   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1022
1023   CoalescerPair CP(*TRI);
1024   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1025     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1026     return false;
1027   }
1028
1029   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1030   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1031   // ranges.
1032   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1033     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1034     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1035     eliminateDeadDefs();
1036     return true;
1037   }
1038
1039   // Eliminate undefs.
1040   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
1041     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
1042     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1043     CopyMI->eraseFromParent();
1044     return false;  // Not coalescable.
1045   }
1046
1047   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1048   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1049   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1050   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1051     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1052     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1053     LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(CopyMI));
1054     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1055       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1056       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1057       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1058       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1059       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1060     }
1061     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1062     CopyMI->eraseFromParent();
1063     return true;
1064   }
1065
1066   // Enforce policies.
1067   if (CP.isPhys()) {
1068     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1069                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1070                  << '\n');
1071     if (!canJoinPhys(CP)) {
1072       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1073       // trivial computation, try rematerializing it.
1074       bool IsDefCopy;
1075       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1076         return true;
1077       if (IsDefCopy)
1078         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1079       return false;
1080     }
1081   } else {
1082     DEBUG({
1083       dbgs() << "\tConsidering merging to " << CP.getNewRC()->getName()
1084              << " with ";
1085       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1086         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
1087                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1088                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1089                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1090       else
1091         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1092                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1093     });
1094
1095     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1096     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).ranges.size() >
1097                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size())
1098       CP.flip();
1099   }
1100
1101   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1102   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1103   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1104   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1105   if (!joinIntervals(CP)) {
1106     // Coalescing failed.
1107
1108     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1109     // rematerializing it.
1110     bool IsDefCopy;
1111     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1112       return true;
1113
1114     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1115     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1116       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1117           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1118         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1119         CopyMI->eraseFromParent();
1120         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1121         return true;
1122       }
1123     }
1124
1125     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1126     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1127     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1128     return false;
1129   }
1130
1131   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1132   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1133   if (CP.isCrossClass()) {
1134     ++numCrossRCs;
1135     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1136   }
1137
1138   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1139   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1140   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1141     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1142
1143   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1144   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1145   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1146   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1147
1148   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1149   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1150   if (CP.getDstIdx())
1151     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1152   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1153
1154   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1155   // being merged.
1156   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1157
1158   // Update regalloc hint.
1159   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1160
1161   DEBUG({
1162     dbgs() << "\tJoined. Result = " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1163     if (!CP.isPhys())
1164       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1165      dbgs() << '\n';
1166   });
1167
1168   ++numJoins;
1169   return true;
1170 }
1171
1172 /// Attempt joining with a reserved physreg.
1173 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1174   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1175   assert(MRI->isReserved(CP.getDstReg()) && "Not a reserved register");
1176   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1177   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1178                << '\n');
1179
1180   assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1181          "Invalid join with reserved register");
1182
1183   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1184   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of CP.DstReg().
1185   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1186   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1187
1188   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1189   // register live ranges to look like dead defs.
1190   for (MCRegUnitIterator UI(CP.getDstReg(), TRI); UI.isValid(); ++UI)
1191     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1192       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1193       return false;
1194     }
1195
1196   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1197   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1198   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1199   // defs are there.
1200
1201   // Delete the identity copy.
1202   MachineInstr *CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1203   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1204   CopyMI->eraseFromParent();
1205
1206   // We don't track kills for reserved registers.
1207   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1208
1209   return true;
1210 }
1211
1212 //===----------------------------------------------------------------------===//
1213 //                 Interference checking and interval joining
1214 //===----------------------------------------------------------------------===//
1215 //
1216 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1217 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1218 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1219 // resolved.
1220 //
1221 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1222 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1223 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1224 // overlapping values can be defined at the same index.
1225 //
1226 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1227 //
1228 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1229 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1230 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1231 //
1232 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1233 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1234 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1235 //
1236 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1237 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1238 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1239 //    can be erased after joining.
1240 //
1241 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1242 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1243 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1244 //    copy instruction:
1245 //
1246 //      %src = COPY %ext
1247 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1248 //
1249 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1250 //    defining one lane at a time:
1251 //
1252 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1253 //      %src = BAR
1254 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1255 //
1256 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1257 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1258 //    which was undef anyway.
1259 //
1260 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1261 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1262 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1263 //    new PHI values.
1264 //
1265 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1266 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1267 //    individual live ranges per lane.
1268 //
1269 //      %dst<def> = FOO
1270 //      %src = BAR
1271 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1272 //
1273 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1274 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1275
1276 namespace {
1277 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1278 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1279 /// side of the CoalescerPair.
1280 class JoinVals {
1281   LiveInterval &LI;
1282
1283   // Location of this register in the final joined register.
1284   // Either CP.DstIdx or CP.SrcIdx.
1285   unsigned SubIdx;
1286
1287   // Values that will be present in the final live range.
1288   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1289
1290   const CoalescerPair &CP;
1291   LiveIntervals *LIS;
1292   SlotIndexes *Indexes;
1293   const TargetRegisterInfo *TRI;
1294
1295   // Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in NewVNInfo.
1296   // This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1297   SmallVector<int, 8> Assignments;
1298
1299   // Conflict resolution for overlapping values.
1300   enum ConflictResolution {
1301     // No overlap, simply keep this value.
1302     CR_Keep,
1303
1304     // Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1305     // Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1306     // values.
1307     CR_Erase,
1308
1309     // Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1310     // This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1311     // instruction.
1312     CR_Merge,
1313
1314     // Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1315     // complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1316     // before and after this def.
1317     // Used when clobbering undefined or dead lanes.
1318     CR_Replace,
1319
1320     // Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1321     CR_Unresolved,
1322
1323     // Unresolvable conflict. Abort the join.
1324     CR_Impossible
1325   };
1326
1327   // Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1328   // joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1329   // DstReg.
1330   struct Val {
1331     ConflictResolution Resolution;
1332
1333     // Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1334     unsigned WriteLanes;
1335
1336     // Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1337     // safe to clobber.
1338     unsigned ValidLanes;
1339
1340     // Value in LI being redefined by this def.
1341     VNInfo *RedefVNI;
1342
1343     // Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1344     VNInfo *OtherVNI;
1345
1346     // Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
1347     //
1348     // IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
1349     // is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
1350     // safely erased if they are overlapping a live value in the other live
1351     // interval.
1352     //
1353     // Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
1354     // ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
1355     // longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
1356     // normal values.
1357     bool ErasableImplicitDef;
1358
1359     // True when the live range of this value will be pruned because of an
1360     // overlapping CR_Replace value in the other live range.
1361     bool Pruned;
1362
1363     // True once Pruned above has been computed.
1364     bool PrunedComputed;
1365
1366     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1367             RedefVNI(0), OtherVNI(0), ErasableImplicitDef(false),
1368             Pruned(false), PrunedComputed(false) {}
1369
1370     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1371   };
1372
1373   // One entry per value number in LI.
1374   SmallVector<Val, 8> Vals;
1375
1376   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef);
1377   VNInfo *stripCopies(VNInfo *VNI);
1378   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1379   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1380   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1381                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1382   bool usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned);
1383   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1384
1385 public:
1386   JoinVals(LiveInterval &li, unsigned subIdx,
1387            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo,
1388            const CoalescerPair &cp,
1389            LiveIntervals *lis,
1390            const TargetRegisterInfo *tri)
1391     : LI(li), SubIdx(subIdx), NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis),
1392       Indexes(LIS->getSlotIndexes()), TRI(tri),
1393       Assignments(LI.getNumValNums(), -1), Vals(LI.getNumValNums())
1394   {}
1395
1396   /// Analyze defs in LI and compute a value mapping in NewVNInfo.
1397   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1398   bool mapValues(JoinVals &Other);
1399
1400   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1401   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1402   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1403
1404   /// Prune the live range of values in Other.LI where they would conflict with
1405   /// CR_Replace values in LI. Collect end points for restoring the live range
1406   /// after joining.
1407   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints);
1408
1409   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1410   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1411   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1412   /// the erased instrs.
1413   void eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1414                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1415
1416   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1417   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1418 };
1419 } // end anonymous namespace
1420
1421 /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1422 /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1423 /// previous value of the register.
1424 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) {
1425   unsigned L = 0;
1426   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1427     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != LI.reg || !MO->isDef())
1428       continue;
1429     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1430            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1431     if (MO->readsReg())
1432       Redef = true;
1433   }
1434   return L;
1435 }
1436
1437 /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1438 VNInfo *JoinVals::stripCopies(VNInfo *VNI) {
1439   while (!VNI->isPHIDef()) {
1440     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1441     assert(MI && "No defining instruction");
1442     if (!MI->isFullCopy())
1443       break;
1444     unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1445     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1446       break;
1447     LiveRangeQuery LRQ(LIS->getInterval(Reg), VNI->def);
1448     if (!LRQ.valueIn())
1449       break;
1450     VNI = LRQ.valueIn();
1451   }
1452   return VNI;
1453 }
1454
1455 /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1456 /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1457 /// CR_Unresolved.
1458 /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1459 /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1460 /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1461 /// impossible.
1462 JoinVals::ConflictResolution
1463 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1464   Val &V = Vals[ValNo];
1465   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1466   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1467   if (VNI->isUnused()) {
1468     V.WriteLanes = ~0u;
1469     return CR_Keep;
1470   }
1471
1472   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1473   const MachineInstr *DefMI = 0;
1474   if (VNI->isPHIDef()) {
1475     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1476     V.ValidLanes = V.WriteLanes = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1477   } else {
1478     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1479     bool Redef = false;
1480     V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1481
1482     // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1483     // lanes than the ones written by this instruction.
1484     // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1485     // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1486     //
1487     // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1488     //
1489     //   %src:ssub1<def> = FOO
1490     //
1491     // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1492     //
1493     //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1494     //
1495     // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1496     // not important.
1497     if (Redef) {
1498       V.RedefVNI = LiveRangeQuery(LI, VNI->def).valueIn();
1499       assert(V.RedefVNI && "Instruction is reading nonexistent value");
1500       computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1501       V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1502     }
1503
1504     // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1505     if (DefMI->isImplicitDef()) {
1506       // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
1507       // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
1508       // another block, this flag is cleared again.
1509       V.ErasableImplicitDef = true;
1510       V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1511     }
1512   }
1513
1514   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1515   LiveRangeQuery OtherLRQ(Other.LI, VNI->def);
1516
1517   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1518   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1519   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1520   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1521   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1522     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1523
1524     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1525     // one we see.
1526     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1527       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1528     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1529       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1530       // register. Not mergeable.
1531       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1532       return CR_Impossible;
1533     }
1534     V.OtherVNI = OtherVNI;
1535     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1536     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1537     if (!OtherV.isAnalyzed())
1538       return CR_Keep;
1539     // Both sides have been analyzed now.
1540     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1541     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1542     if (VNI->isPHIDef())
1543       return CR_Merge;
1544     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1545       // Overlapping lanes can't be resolved.
1546       return CR_Impossible;
1547     else
1548       return CR_Merge;
1549   }
1550
1551   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1552   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1553   if (!V.OtherVNI)
1554     // No overlap, no conflict.
1555     return CR_Keep;
1556
1557   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1558
1559   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1560   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1561   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1562   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1563
1564   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
1565   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
1566   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
1567   // technically.
1568   //
1569   // WHen it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
1570   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
1571   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
1572       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
1573     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
1574                  << " extends into BB#" << DefMI->getParent()->getNumber()
1575                  << ", keeping it.\n");
1576     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
1577   }
1578
1579   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1580   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1581   if (VNI->isPHIDef())
1582     return CR_Replace;
1583
1584   // Check for simple erasable conflicts.
1585   if (DefMI->isImplicitDef())
1586     return CR_Erase;
1587
1588   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1589   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1590   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1591     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1592     // here too.
1593     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1594     return CR_Erase;
1595   }
1596
1597   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1598   // VNI.
1599   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
1600     return CR_Keep;
1601
1602   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
1603   //
1604   //   %other = COPY %ext
1605   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
1606   //
1607   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial() &&
1608       stripCopies(VNI) == stripCopies(V.OtherVNI))
1609     return CR_Erase;
1610
1611   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
1612   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
1613   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
1614   //
1615   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
1616   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
1617   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
1618   //   4 BAZ %dst<kill>
1619   //   5 QUUX %src<kill>
1620   //
1621   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
1622   // handles this complex value mapping.
1623   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
1624     return CR_Replace;
1625
1626   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
1627   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
1628   //
1629   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
1630   //
1631   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
1632   // clobber def would clobber %src before it was read.
1633   if (OtherLRQ.isKill()) {
1634     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
1635     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
1636            "Only early clobber defs can overlap a kill");
1637     return CR_Impossible;
1638   }
1639
1640   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
1641   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
1642   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
1643   // Otherwise Other.LI wouldn't be live here.
1644   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
1645     return CR_Impossible;
1646
1647   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
1648   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
1649   // value to escape the basic block.
1650   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1651   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
1652     return CR_Impossible;
1653
1654   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
1655   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
1656   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
1657   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
1658   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
1659   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
1660   // dominator tree.
1661   return CR_Unresolved;
1662 }
1663
1664 /// Compute the value assignment for ValNo in LI.
1665 /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1666 /// the stack.
1667 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1668   Val &V = Vals[ValNo];
1669   if (V.isAnalyzed()) {
1670     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
1671     // supposed to reappear before it has been assigned.
1672     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
1673     return;
1674   }
1675   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
1676   case CR_Erase:
1677   case CR_Merge:
1678     // Merge this ValNo into OtherVNI.
1679     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
1680     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
1681     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
1682     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(LI.reg) << ':' << ValNo << '@'
1683                  << LI.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
1684                  << PrintReg(Other.LI.reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
1685                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
1686                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
1687     break;
1688   case CR_Replace:
1689   case CR_Unresolved:
1690     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
1691     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
1692     Other.Vals[V.OtherVNI->id].Pruned = true;
1693     // Fall through.
1694   default:
1695     // This value number needs to go in the final joined live range.
1696     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
1697     NewVNInfo.push_back(LI.getValNumInfo(ValNo));
1698     break;
1699   }
1700 }
1701
1702 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
1703   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1704     computeAssignment(i, Other);
1705     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
1706       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1707                    << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1708       return false;
1709     }
1710   }
1711   return true;
1712 }
1713
1714 /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LI, compute
1715 /// the extent of the tainted lanes in the block.
1716 ///
1717 /// Multiple values in Other.LI can be affected since partial redefinitions can
1718 /// preserve previously tainted lanes.
1719 ///
1720 ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
1721 ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
1722 ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
1723 ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
1724 ///
1725 /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
1726 /// entry to TaintedVals.
1727 ///
1728 /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
1729 bool JoinVals::
1730 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
1731             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
1732   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1733   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1734   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
1735
1736   // Scan Other.LI from VNI.def to MBBEnd.
1737   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LI.find(VNI->def);
1738   assert(OtherI != Other.LI.end() && "No conflict?");
1739   do {
1740     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
1741     // lanes escape the block.
1742     SlotIndex End = OtherI->end;
1743     if (End >= MBBEnd) {
1744       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1745                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
1746       return false;
1747     }
1748     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1749                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
1750                  << " to " << End << '\n');
1751     // A dead def is not a problem.
1752     if (End.isDead())
1753       break;
1754     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
1755
1756     // Check for another def in the MBB.
1757     if (++OtherI == Other.LI.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
1758       break;
1759
1760     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
1761     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
1762     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
1763     if (!OV.RedefVNI)
1764       break;
1765   } while (TaintedLanes);
1766   return true;
1767 }
1768
1769 /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
1770 /// This does not include partial redefinitions of Reg.
1771 bool JoinVals::usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
1772                          unsigned Lanes) {
1773   if (MI->isDebugValue())
1774     return false;
1775   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
1776     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
1777       continue;
1778     if (!MO->readsReg())
1779       continue;
1780     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1781                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
1782       return true;
1783   }
1784   return false;
1785 }
1786
1787 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
1788   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1789     Val &V = Vals[i];
1790     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
1791     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
1792       continue;
1793     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1794                  << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1795     ++NumLaneConflicts;
1796     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
1797     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
1798     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1799
1800     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
1801     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
1802     // the tainted lanes.
1803     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
1804     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
1805     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
1806       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
1807       return false;
1808
1809     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
1810
1811     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
1812     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1813     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
1814     if (!VNI->isPHIDef()) {
1815       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1816       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
1817       ++MI;
1818     }
1819     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
1820            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
1821     MachineInstr *LastMI =
1822       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
1823     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1824     unsigned TaintNum = 0;
1825     for(;;) {
1826       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
1827       if (usesLanes(MI, Other.LI.reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
1828         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
1829         return false;
1830       }
1831       // LastMI is the last instruction to use the current value.
1832       if (&*MI == LastMI) {
1833         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
1834           break;
1835         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
1836         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1837         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
1838       }
1839       ++MI;
1840     }
1841
1842     // The tainted lanes are unused.
1843     V.Resolution = CR_Replace;
1844     ++NumLaneResolves;
1845   }
1846   return true;
1847 }
1848
1849 // Determine if ValNo is a copy of a value number in LI or Other.LI that will
1850 // be pruned:
1851 //
1852 //   %dst = COPY %src
1853 //   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
1854 //   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
1855 //
1856 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1857   Val &V = Vals[ValNo];
1858   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
1859     return V.Pruned;
1860
1861   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
1862     return V.Pruned;
1863
1864   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
1865   // has been pruned.
1866   V.PrunedComputed = true;
1867   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
1868   return V.Pruned;
1869 }
1870
1871 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
1872                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints) {
1873   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1874     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1875     switch (Vals[i].Resolution) {
1876     case CR_Keep:
1877       break;
1878     case CR_Replace: {
1879       // This value takes precedence over the value in Other.LI.
1880       LIS->pruneValue(&Other.LI, Def, &EndPoints);
1881       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
1882       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
1883       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
1884       // has been replaced.
1885       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
1886       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
1887                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
1888       if (!Def.isBlock()) {
1889         // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
1890         // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
1891         // continue past this instruction.
1892         for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
1893              MO.isValid(); ++MO)
1894           if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == LI.reg) {
1895             MO->setIsUndef(EraseImpDef);
1896             MO->setIsDead(false);
1897           }
1898         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
1899         // the live range also reaches the instruction at Def.
1900         if (!EraseImpDef)
1901           EndPoints.push_back(Def);
1902       }
1903       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.LI.reg) << " at " << Def
1904                    << ": " << Other.LI << '\n');
1905       break;
1906     }
1907     case CR_Erase:
1908     case CR_Merge:
1909       if (isPrunedValue(i, Other)) {
1910         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LI or Other.LI.
1911         // We can no longer trust the value mapping computed by
1912         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
1913         // been replaced.
1914         LIS->pruneValue(&LI, Def, &EndPoints);
1915         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(LI.reg) << " at "
1916                      << Def << ": " << LI << '\n');
1917       }
1918       break;
1919     case CR_Unresolved:
1920     case CR_Impossible:
1921       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
1922     }
1923   }
1924 }
1925
1926 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1927                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
1928   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1929     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
1930     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1931     switch (Vals[i].Resolution) {
1932     case CR_Keep:
1933       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
1934       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
1935       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
1936       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
1937         break;
1938       // Remove value number i from LI. Note that this VNInfo is still present
1939       // in NewVNInfo, so it will appear as an unused value number in the final
1940       // joined interval.
1941       LI.getValNumInfo(i)->markUnused();
1942       LI.removeValNo(LI.getValNumInfo(i));
1943       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LI << '\n');
1944       // FALL THROUGH.
1945
1946     case CR_Erase: {
1947       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1948       assert(MI && "No instruction to erase");
1949       if (MI->isCopy()) {
1950         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1951         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1952             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
1953           ShrinkRegs.push_back(Reg);
1954       }
1955       ErasedInstrs.insert(MI);
1956       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
1957       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1958       MI->eraseFromParent();
1959       break;
1960     }
1961     default:
1962       break;
1963     }
1964   }
1965 }
1966
1967 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
1968   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1969   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1970   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1971   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1972   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1973
1974   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1975                << "\n\t\tLHS = " << PrintReg(CP.getDstReg()) << ' ' << LHS
1976                << '\n');
1977
1978   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
1979   // Detect impossible conflicts early.
1980   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
1981     return false;
1982
1983   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
1984   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
1985     return false;
1986
1987   // All clear, the live ranges can be merged.
1988
1989   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
1990   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
1991   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
1992   // restore the live range after joining.
1993   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
1994   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints);
1995   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints);
1996
1997   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
1998   // registers to require trimming.
1999   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
2000   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2001   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2002   while (!ShrinkRegs.empty())
2003     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
2004
2005   // Join RHS into LHS.
2006   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo,
2007            MRI);
2008
2009   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
2010   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
2011   // ranges. They are reinserted after register allocation.
2012   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
2013   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
2014
2015   if (EndPoints.empty())
2016     return true;
2017
2018   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2019   // CR_Replace conflicts.
2020   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2021                << " points: " << LHS << '\n');
2022   LIS->extendToIndices(&LHS, EndPoints);
2023   return true;
2024 }
2025
2026 /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
2027 /// returns false.
2028 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
2029   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
2030 }
2031
2032 namespace {
2033 // Information concerning MBB coalescing priority.
2034 struct MBBPriorityInfo {
2035   MachineBasicBlock *MBB;
2036   unsigned Depth;
2037   bool IsSplit;
2038
2039   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
2040     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
2041 };
2042 }
2043
2044 // C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
2045 // block (the unsigned), and then on the MBB number.
2046 //
2047 // EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
2048 static int compareMBBPriority(const void *L, const void *R) {
2049   const MBBPriorityInfo *LHS = static_cast<const MBBPriorityInfo*>(L);
2050   const MBBPriorityInfo *RHS = static_cast<const MBBPriorityInfo*>(R);
2051   // Deeper loops first
2052   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
2053     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
2054
2055   // Try to unsplit critical edges next.
2056   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
2057     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
2058
2059   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2060   // the most difficult copies first while intervals are short.
2061   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
2062   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
2063   if (cl != cr)
2064     return cl > cr ? -1 : 1;
2065
2066   // As a last resort, sort by block number.
2067   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
2068 }
2069
2070 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
2071 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
2072   if (!Copy->isCopy())
2073     return false;
2074
2075   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
2076   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
2077   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
2078       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2079     return false;
2080
2081   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
2082     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
2083 }
2084
2085 // Try joining WorkList copies starting from index From.
2086 // Null out any successful joins.
2087 bool RegisterCoalescer::
2088 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
2089   bool Progress = false;
2090   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
2091     if (!CurrList[i])
2092       continue;
2093     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
2094     // dead code elimination.
2095     if (ErasedInstrs.erase(CurrList[i])) {
2096       CurrList[i] = 0;
2097       continue;
2098     }
2099     bool Again = false;
2100     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
2101     Progress |= Success;
2102     if (Success || !Again)
2103       CurrList[i] = 0;
2104   }
2105   return Progress;
2106 }
2107
2108 void
2109 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
2110   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2111
2112   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
2113   // yet, it might invalidate the iterator.
2114   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
2115   if (JoinGlobalCopies) {
2116     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
2117     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
2118     // have local live range splitting. In particular this is required by
2119     // cmp+jmp macro fusion.
2120     for (MachineBasicBlock::reverse_iterator
2121            MII = MBB->rbegin(), E = MBB->rend(); MII != E; ++MII) {
2122       if (!MII->isCopyLike())
2123         continue;
2124       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS))
2125         LocalWorkList.push_back(&(*MII));
2126       else
2127         WorkList.push_back(&(*MII));
2128     }
2129   }
2130   else {
2131      for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2132           MII != E; ++MII)
2133        if (MII->isCopyLike())
2134          WorkList.push_back(MII);
2135   }
2136   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
2137   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
2138   // joinable on the first attempt.
2139   MutableArrayRef<MachineInstr*>
2140     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
2141   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
2142     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
2143                                (MachineInstr*)0), WorkList.end());
2144 }
2145
2146 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
2147   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
2148   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
2149     if (LocalWorkList[j])
2150       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
2151   }
2152   LocalWorkList.clear();
2153 }
2154
2155 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
2156   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2157   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
2158
2159   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
2160   MBBs.reserve(MF->size());
2161   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
2162     MachineBasicBlock *MBB = I;
2163     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
2164                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
2165   }
2166   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
2167
2168   // Coalesce intervals in MBB priority order.
2169   unsigned CurrDepth = UINT_MAX;
2170   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
2171     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
2172     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
2173       coalesceLocals();
2174       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
2175     }
2176     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
2177   }
2178   coalesceLocals();
2179
2180   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2181   // until we make no progress.
2182   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
2183     /* empty */ ;
2184 }
2185
2186 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2187   ErasedInstrs.clear();
2188   WorkList.clear();
2189   DeadDefs.clear();
2190   InflateRegs.clear();
2191 }
2192
2193 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2194   MF = &fn;
2195   MRI = &fn.getRegInfo();
2196   TM = &fn.getTarget();
2197   TRI = TM->getRegisterInfo();
2198   TII = TM->getInstrInfo();
2199   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2200   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2201   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2202
2203   const TargetSubtargetInfo &ST = TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
2204   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
2205     JoinGlobalCopies = ST.enableMachineScheduler();
2206   else
2207     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
2208
2209   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
2210   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
2211   // splitting optimization.
2212   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
2213
2214   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2215                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2216
2217   if (VerifyCoalescing)
2218     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2219
2220   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2221
2222   // Join (coalesce) intervals if requested.
2223   if (EnableJoining)
2224     joinAllIntervals();
2225
2226   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2227   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2228   // DPR inflation.
2229   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2230   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2231                     InflateRegs.end());
2232   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2233   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2234     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2235     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2236       continue;
2237     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2238       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2239                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
2240       ++NumInflated;
2241     }
2242   }
2243
2244   DEBUG(dump());
2245   if (VerifyCoalescing)
2246     MF->verify(this, "After register coalescing");
2247   return true;
2248 }
2249
2250 /// print - Implement the dump method.
2251 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2252    LIS->print(O, m);
2253 }