[Modules] Remove potential ODR violations by sinking the DEBUG_TYPE
[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 #include "RegisterCoalescer.h"
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
30 #include "llvm/IR/Value.h"
31 #include "llvm/Pass.h"
32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
36 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
37 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
38 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
39 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
40 #include <algorithm>
41 #include <cmath>
42 using namespace llvm;
43
44 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
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) override;
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     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
192
193     void releaseMemory() override;
194
195     /// runOnMachineFunction - pass entry point
196     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
197
198     /// print - Implement the dump method.
199     void print(raw_ostream &O, const Module* = nullptr) const override;
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 = nullptr;
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     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
287       return false;
288     }
289   } else {
290     // Both registers are virtual.
291     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
292     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
293
294     // Both registers have subreg indices.
295     if (SrcSub && DstSub) {
296       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
297       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
298         return false;
299
300       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
301                                          SrcIdx, DstIdx);
302       if (!NewRC)
303         return false;
304     } else if (DstSub) {
305       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
306       SrcIdx = DstSub;
307       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
308     } else if (SrcSub) {
309       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
310       DstIdx = SrcSub;
311       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
312     } else {
313       // This is a straight copy without sub-registers.
314       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
315     }
316
317     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
318     if (!NewRC)
319       return false;
320
321     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
322     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
323     if (DstIdx && !SrcIdx) {
324       std::swap(Src, Dst);
325       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
326       Flipped = !Flipped;
327     }
328
329     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
330   }
331   // Check our invariants
332   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
333   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
334          "Cannot have a physical SubIdx");
335   SrcReg = Src;
336   DstReg = Dst;
337   return true;
338 }
339
340 bool CoalescerPair::flip() {
341   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
342     return false;
343   std::swap(SrcReg, DstReg);
344   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
345   Flipped = !Flipped;
346   return true;
347 }
348
349 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
350   if (!MI)
351     return false;
352   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
353   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
354     return false;
355
356   // Find the virtual register that is SrcReg.
357   if (Dst == SrcReg) {
358     std::swap(Src, Dst);
359     std::swap(SrcSub, DstSub);
360   } else if (Src != SrcReg) {
361     return false;
362   }
363
364   // Now check that Dst matches DstReg.
365   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
366     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
367       return false;
368     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
369     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
370     if (DstSub)
371       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
372     // Full copy of Src.
373     if (!SrcSub)
374       return DstReg == Dst;
375     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
376     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
377   } else {
378     // DstReg is virtual.
379     if (DstReg != Dst)
380       return false;
381     // Registers match, do the subregisters line up?
382     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
383            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
384   }
385 }
386
387 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
388   AU.setPreservesCFG();
389   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
390   AU.addRequired<LiveIntervals>();
391   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
392   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
393   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
394   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
395   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
396   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
397 }
398
399 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
400   SmallVector<unsigned, 8> NewRegs;
401   LiveRangeEdit(nullptr, NewRegs, *MF, *LIS,
402                 nullptr, 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.  'B1' in
438   // the example above.
439   LiveInterval::iterator BS = IntB.FindSegmentContaining(CopyIdx);
440   if (BS == IntB.end()) return false;
441   VNInfo *BValNo = BS->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 AS = IntA.FindSegmentContaining(CopyUseIdx);
451   // The live segment might not exist after fun with physreg coalescing.
452   if (AS == IntA.end()) return false;
453   VNInfo *AValNo = AS->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 Segment in IntB that this value number starts with.
463   LiveInterval::iterator ValS =
464     IntB.FindSegmentContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
465   if (ValS == IntB.end())
466     return false;
467
468   // Make sure that the end of the live segment is inside the same block as
469   // CopyMI.
470   MachineInstr *ValSEndInst =
471     LIS->getInstructionFromIndex(ValS->end.getPrevSlot());
472   if (!ValSEndInst || ValSEndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
473     return false;
474
475   // Okay, we now know that ValS ends in the same block that the CopyMI
476   // live-range starts.  If there are no intervening live segments between them
477   // in IntB, we can merge them.
478   if (ValS+1 != BS) return false;
479
480   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
481
482   SlotIndex FillerStart = ValS->end, FillerEnd = BS->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   // [ValS.end, BS.begin) of either value number, then we merge the
490   // two value numbers.
491   IntB.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
492
493   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
494   if (BValNo != ValS->valno)
495     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValS->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 = ValSEndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
501   if (UIdx != -1) {
502     ValSEndInst->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 (AS->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::iterator BI =
531       std::upper_bound(IntB.begin(), IntB.end(), AI->start);
532     if (BI != IntB.begin())
533       --BI;
534     for (; BI != IntB.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. 'B1' in
581   // the example above.
582   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
583   if (!BValNo || BValNo->def != CopyIdx)
584     return false;
585
586   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
587   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
588   assert(AValNo && "COPY source not live");
589   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused())
590     return false;
591   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
592   if (!DefMI)
593     return false;
594   if (!DefMI->isCommutable())
595     return false;
596   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
597   // destination register.
598   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
599   assert(DefIdx != -1);
600   unsigned UseOpIdx;
601   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
602     return false;
603   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
604   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
605     return false;
606   if (Op1 == UseOpIdx)
607     NewDstIdx = Op2;
608   else if (Op2 == UseOpIdx)
609     NewDstIdx = Op1;
610   else
611     return false;
612
613   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
614   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
615   if (NewReg != IntB.reg || !IntB.Query(AValNo->def).isKill())
616     return false;
617
618   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
619   // uses which the new definition can reach.
620   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
621     return false;
622
623   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
624   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
625   for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(IntA.reg)) {
626     MachineInstr *UseMI = MO.getParent();
627     unsigned OpNo = &MO - &UseMI->getOperand(0);
628     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
629     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
630     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
631       continue;
632     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
633     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(OpNo))
634       return false;
635   }
636
637   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
638                << *DefMI);
639
640   // At this point we have decided that it is legal to do this
641   // transformation.  Start by commuting the instruction.
642   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
643   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
644   if (!NewMI)
645     return false;
646   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
647       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
648       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
649     return false;
650   if (NewMI != DefMI) {
651     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
652     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
653     MBB->insert(Pos, NewMI);
654     MBB->erase(DefMI);
655   }
656   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
657   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
658
659   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
660   // A = or A, B
661   // ...
662   // B = A
663   // ...
664   // C = A<kill>
665   // ...
666   //   = B
667
668   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
669   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
670          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
671     MachineOperand &UseMO = *UI;
672     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
673     ++UI;
674     if (UseMI->isDebugValue()) {
675       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
676       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
677       UseMO.setReg(NewReg);
678       continue;
679     }
680     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
681     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
682     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
683       continue;
684     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
685     UseMO.setIsKill(false);
686     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
687       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
688     else
689       UseMO.setReg(NewReg);
690     if (UseMI == CopyMI)
691       continue;
692     if (!UseMI->isCopy())
693       continue;
694     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
695         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
696       continue;
697
698     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
699     // BValNo.
700     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
701     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
702     if (!DVNI)
703       continue;
704     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
705     assert(DVNI->def == DefIdx);
706     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
707     ErasedInstrs.insert(UseMI);
708     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
709     UseMI->eraseFromParent();
710   }
711
712   // Extend BValNo by merging in IntA live segments of AValNo. Val# definition
713   // is updated.
714   VNInfo *ValNo = BValNo;
715   ValNo->def = AValNo->def;
716   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
717        AI != AE; ++AI) {
718     if (AI->valno != AValNo) continue;
719     IntB.addSegment(LiveInterval::Segment(AI->start, AI->end, ValNo));
720   }
721   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
722
723   IntA.removeValNo(AValNo);
724   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
725   ++numCommutes;
726   return true;
727 }
728
729 /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
730 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
731 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP,
732                                                 MachineInstr *CopyMI,
733                                                 bool &IsDefCopy) {
734   IsDefCopy = false;
735   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
736   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
737   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
738   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
739   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
740     return false;
741
742   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
743   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
744   VNInfo *ValNo = SrcInt.Query(CopyIdx).valueIn();
745   assert(ValNo && "CopyMI input register not live");
746   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
747     return false;
748   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
749   if (!DefMI)
750     return false;
751   if (DefMI->isCopyLike()) {
752     IsDefCopy = true;
753     return false;
754   }
755   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
756     return false;
757   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
758     return false;
759   bool SawStore = false;
760   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
761     return false;
762   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
763   if (MCID.getNumDefs() != 1)
764     return false;
765   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
766   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
767   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
768   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
769     return false;
770
771   // If both SrcIdx and DstIdx are set, correct rematerialization would widen
772   // the register substantially (beyond both source and dest size). This is bad
773   // for performance since it can cascade through a function, introducing many
774   // extra spills and fills (e.g. ARM can easily end up copying QQQQPR registers
775   // around after a few subreg copies).
776   if (SrcIdx && DstIdx)
777     return false;
778
779   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
780   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
781     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
782       unsigned NewDstReg = DstReg;
783
784       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
785                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
786       if (NewDstIdx)
787         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
788
789       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
790       // constructed later is permitted for the instruction.
791       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
792         return false;
793     } else {
794       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
795       // it hasn't actually happened.
796       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
797              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
798     }
799   }
800
801   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
802   MachineBasicBlock::iterator MII =
803     std::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
804   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, DefMI, *TRI);
805   MachineInstr *NewMI = std::prev(MII);
806
807   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
808   CopyMI->eraseFromParent();
809   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
810
811   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
812   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
813   // NewMI into SlotIndexes.
814   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
815   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
816          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
817     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
818     if (MO.isReg()) {
819       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
820              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
821       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
822     }
823   }
824
825   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
826     const TargetRegisterClass *NewRC = CP.getNewRC();
827     unsigned NewIdx = NewMI->getOperand(0).getSubReg();
828
829     if (NewIdx)
830       NewRC = TRI->getMatchingSuperRegClass(NewRC, DefRC, NewIdx);
831     else
832       NewRC = TRI->getCommonSubClass(NewRC, DefRC);
833
834     assert(NewRC && "subreg chosen for remat incompatible with instruction");
835     MRI->setRegClass(DstReg, NewRC);
836
837     updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
838     NewMI->getOperand(0).setSubReg(NewIdx);
839   } else if (NewMI->getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
840     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
841     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
842     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
843            "Only expect virtual or physical registers in remat");
844     NewMI->getOperand(0).setIsDead(true);
845     NewMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(CopyDstReg,
846                                                 true  /*IsDef*/,
847                                                 true  /*IsImp*/,
848                                                 false /*IsKill*/));
849     // Record small dead def live-ranges for all the subregisters
850     // of the destination register.
851     // Otherwise, variables that live through may miss some
852     // interferences, thus creating invalid allocation.
853     // E.g., i386 code:
854     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
855     // vreg2 = remat ; vreg2 GR32
856     // CL = COPY vreg2.sub_8bit
857     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
858     // =>
859     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
860     // ECX<def, dead> = remat ; CL<imp-def>
861     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
862     // vreg1 will see the inteferences with CL but not with CH since
863     // no live-ranges would have been created for ECX.
864     // Fix that!
865     SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
866     for (MCRegUnitIterator Units(NewMI->getOperand(0).getReg(), TRI);
867          Units.isValid(); ++Units)
868       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
869         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
870   }
871
872   if (NewMI->getOperand(0).getSubReg())
873     NewMI->getOperand(0).setIsUndef();
874
875   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
876   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
877   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
878          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
879     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
880     if (MO.isReg()) {
881       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
882       // Discard VReg implicit defs.
883       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
884         NewMI->addOperand(MO);
885       }
886     }
887   }
888
889   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
890   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
891     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
892     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
893       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
894         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
895   }
896
897   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
898   ++NumReMats;
899
900   // The source interval can become smaller because we removed a use.
901   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
902   if (!DeadDefs.empty())
903     eliminateDeadDefs();
904
905   return true;
906 }
907
908 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
909 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
910 ///
911 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
912 ///
913 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
914 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
915 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
916                                            const CoalescerPair &CP) {
917   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
918   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
919   if (SrcInt->liveAt(Idx))
920     return false;
921   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
922   if (DstInt->liveAt(Idx))
923     return false;
924
925   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
926   if (CP.isFlipped())
927     DstInt = SrcInt;
928   SrcInt = nullptr;
929
930   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
931   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
932   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
933
934   // Find new undef uses.
935   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_nodbg_operands(DstInt->reg)) {
936     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
937       continue;
938     MachineInstr *MI = MO.getParent();
939     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
940     if (DstInt->liveAt(Idx))
941       continue;
942     MO.setIsUndef(true);
943     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
944   }
945   return true;
946 }
947
948 /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
949 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
950 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
951 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
952 /// subregister.
953 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
954                                           unsigned DstReg,
955                                           unsigned SubIdx) {
956   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
957   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? nullptr : &LIS->getInterval(DstReg);
958
959   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
960   for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
961        I = MRI->reg_instr_begin(SrcReg), E = MRI->reg_instr_end();
962        I != E; ) {
963     MachineInstr *UseMI = &*(I++);
964
965     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
966     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
967     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
968     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
969     // operands mentioning the virtual register.
970     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI))
971       continue;
972
973     SmallVector<unsigned,8> Ops;
974     bool Reads, Writes;
975     std::tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
976
977     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
978     // because SrcReg is a sub-register.
979     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
980       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
981
982     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
983     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
984       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
985
986       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
987       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
988       // versa.
989       if (SubIdx && MO.isDef())
990         MO.setIsUndef(!Reads);
991
992       if (DstIsPhys)
993         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
994       else
995         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
996     }
997
998     DEBUG({
999         dbgs() << "\t\tupdated: ";
1000         if (!UseMI->isDebugValue())
1001           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
1002         dbgs() << *UseMI;
1003       });
1004   }
1005 }
1006
1007 /// canJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
1008 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
1009   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1010   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1011   /// always beneficial.
1012   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
1013     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
1014     return false;
1015   }
1016
1017   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1018   if (CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1019     return true;
1020
1021   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join defs into reserved register.\n");
1022   return false;
1023 }
1024
1025 /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1026 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1027 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1028 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1029 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1030 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1031
1032   Again = false;
1033   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1034
1035   CoalescerPair CP(*TRI);
1036   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1037     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1038     return false;
1039   }
1040
1041   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1042   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1043   // ranges.
1044   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1045     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1046     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1047     eliminateDeadDefs();
1048     return true;
1049   }
1050
1051   // Eliminate undefs.
1052   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
1053     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
1054     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1055     CopyMI->eraseFromParent();
1056     return false;  // Not coalescable.
1057   }
1058
1059   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1060   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1061   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1062   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1063     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1064     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1065     LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(CopyMI));
1066     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1067       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1068       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1069       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1070       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1071       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1072     }
1073     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1074     CopyMI->eraseFromParent();
1075     return true;
1076   }
1077
1078   // Enforce policies.
1079   if (CP.isPhys()) {
1080     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1081                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1082                  << '\n');
1083     if (!canJoinPhys(CP)) {
1084       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1085       // trivial computation, try rematerializing it.
1086       bool IsDefCopy;
1087       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1088         return true;
1089       if (IsDefCopy)
1090         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1091       return false;
1092     }
1093   } else {
1094     DEBUG({
1095       dbgs() << "\tConsidering merging to " << CP.getNewRC()->getName()
1096              << " with ";
1097       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1098         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
1099                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1100                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1101                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1102       else
1103         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1104                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1105     });
1106
1107     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1108     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).size() >
1109                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).size())
1110       CP.flip();
1111   }
1112
1113   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1114   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1115   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1116   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1117   if (!joinIntervals(CP)) {
1118     // Coalescing failed.
1119
1120     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1121     // rematerializing it.
1122     bool IsDefCopy;
1123     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1124       return true;
1125
1126     // If we can eliminate the copy without merging the live segments, do so
1127     // now.
1128     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1129       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1130           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1131         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1132         CopyMI->eraseFromParent();
1133         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1134         return true;
1135       }
1136     }
1137
1138     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1139     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1140     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1141     return false;
1142   }
1143
1144   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1145   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1146   if (CP.isCrossClass()) {
1147     ++numCrossRCs;
1148     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1149   }
1150
1151   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1152   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1153   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1154     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1155
1156   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1157   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1158   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1159   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1160
1161   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1162   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1163   if (CP.getDstIdx())
1164     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1165   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1166
1167   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1168   // being merged.
1169   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1170
1171   // Update regalloc hint.
1172   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1173
1174   DEBUG({
1175     dbgs() << "\tJoined. Result = ";
1176     if (CP.isPhys())
1177       dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1178     else
1179       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1180     dbgs() << '\n';
1181   });
1182
1183   ++numJoins;
1184   return true;
1185 }
1186
1187 /// Attempt joining with a reserved physreg.
1188 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1189   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1190   assert(MRI->isReserved(CP.getDstReg()) && "Not a reserved register");
1191   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1192   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS << '\n');
1193
1194   assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1195          "Invalid join with reserved register");
1196
1197   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1198   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of CP.DstReg().
1199   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1200   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1201
1202   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1203   // register live ranges to look like dead defs.
1204   for (MCRegUnitIterator UI(CP.getDstReg(), TRI); UI.isValid(); ++UI)
1205     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1206       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1207       return false;
1208     }
1209
1210   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1211   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1212   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1213   // defs are there.
1214
1215   // Delete the identity copy.
1216   MachineInstr *CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1217   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1218   CopyMI->eraseFromParent();
1219
1220   // We don't track kills for reserved registers.
1221   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1222
1223   return true;
1224 }
1225
1226 //===----------------------------------------------------------------------===//
1227 //                 Interference checking and interval joining
1228 //===----------------------------------------------------------------------===//
1229 //
1230 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1231 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1232 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1233 // resolved.
1234 //
1235 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1236 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1237 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1238 // overlapping values can be defined at the same index.
1239 //
1240 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1241 //
1242 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1243 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1244 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1245 //
1246 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1247 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1248 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1249 //
1250 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1251 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1252 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1253 //    can be erased after joining.
1254 //
1255 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1256 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1257 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1258 //    copy instruction:
1259 //
1260 //      %src = COPY %ext
1261 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1262 //
1263 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1264 //    defining one lane at a time:
1265 //
1266 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1267 //      %src = BAR
1268 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1269 //
1270 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1271 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1272 //    which was undef anyway.
1273 //
1274 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1275 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1276 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1277 //    new PHI values.
1278 //
1279 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1280 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1281 //    individual live ranges per lane.
1282 //
1283 //      %dst<def> = FOO
1284 //      %src = BAR
1285 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1286 //
1287 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1288 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1289
1290 namespace {
1291 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1292 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1293 /// side of the CoalescerPair.
1294 class JoinVals {
1295   LiveInterval &LI;
1296
1297   // Location of this register in the final joined register.
1298   // Either CP.DstIdx or CP.SrcIdx.
1299   unsigned SubIdx;
1300
1301   // Values that will be present in the final live range.
1302   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1303
1304   const CoalescerPair &CP;
1305   LiveIntervals *LIS;
1306   SlotIndexes *Indexes;
1307   const TargetRegisterInfo *TRI;
1308
1309   // Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in NewVNInfo.
1310   // This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1311   SmallVector<int, 8> Assignments;
1312
1313   // Conflict resolution for overlapping values.
1314   enum ConflictResolution {
1315     // No overlap, simply keep this value.
1316     CR_Keep,
1317
1318     // Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1319     // Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1320     // values.
1321     CR_Erase,
1322
1323     // Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1324     // This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1325     // instruction.
1326     CR_Merge,
1327
1328     // Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1329     // complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1330     // before and after this def.
1331     // Used when clobbering undefined or dead lanes.
1332     CR_Replace,
1333
1334     // Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1335     CR_Unresolved,
1336
1337     // Unresolvable conflict. Abort the join.
1338     CR_Impossible
1339   };
1340
1341   // Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1342   // joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1343   // DstReg.
1344   struct Val {
1345     ConflictResolution Resolution;
1346
1347     // Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1348     unsigned WriteLanes;
1349
1350     // Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1351     // safe to clobber.
1352     unsigned ValidLanes;
1353
1354     // Value in LI being redefined by this def.
1355     VNInfo *RedefVNI;
1356
1357     // Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1358     VNInfo *OtherVNI;
1359
1360     // Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
1361     //
1362     // IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
1363     // is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
1364     // safely erased if they are overlapping a live value in the other live
1365     // interval.
1366     //
1367     // Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
1368     // ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
1369     // longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
1370     // normal values.
1371     bool ErasableImplicitDef;
1372
1373     // True when the live range of this value will be pruned because of an
1374     // overlapping CR_Replace value in the other live range.
1375     bool Pruned;
1376
1377     // True once Pruned above has been computed.
1378     bool PrunedComputed;
1379
1380     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1381             RedefVNI(nullptr), OtherVNI(nullptr), ErasableImplicitDef(false),
1382             Pruned(false), PrunedComputed(false) {}
1383
1384     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1385   };
1386
1387   // One entry per value number in LI.
1388   SmallVector<Val, 8> Vals;
1389
1390   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef);
1391   VNInfo *stripCopies(VNInfo *VNI);
1392   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1393   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1394   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1395                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1396   bool usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned);
1397   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1398
1399 public:
1400   JoinVals(LiveInterval &li, unsigned subIdx,
1401            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo,
1402            const CoalescerPair &cp,
1403            LiveIntervals *lis,
1404            const TargetRegisterInfo *tri)
1405     : LI(li), SubIdx(subIdx), NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis),
1406       Indexes(LIS->getSlotIndexes()), TRI(tri),
1407       Assignments(LI.getNumValNums(), -1), Vals(LI.getNumValNums())
1408   {}
1409
1410   /// Analyze defs in LI and compute a value mapping in NewVNInfo.
1411   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1412   bool mapValues(JoinVals &Other);
1413
1414   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1415   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1416   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1417
1418   /// Prune the live range of values in Other.LI where they would conflict with
1419   /// CR_Replace values in LI. Collect end points for restoring the live range
1420   /// after joining.
1421   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints);
1422
1423   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1424   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1425   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1426   /// the erased instrs.
1427   void eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1428                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1429
1430   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1431   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1432 };
1433 } // end anonymous namespace
1434
1435 /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1436 /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1437 /// previous value of the register.
1438 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) {
1439   unsigned L = 0;
1440   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1441     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != LI.reg || !MO->isDef())
1442       continue;
1443     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1444            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1445     if (MO->readsReg())
1446       Redef = true;
1447   }
1448   return L;
1449 }
1450
1451 /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1452 VNInfo *JoinVals::stripCopies(VNInfo *VNI) {
1453   while (!VNI->isPHIDef()) {
1454     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1455     assert(MI && "No defining instruction");
1456     if (!MI->isFullCopy())
1457       break;
1458     unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1459     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1460       break;
1461     LiveQueryResult LRQ = LIS->getInterval(Reg).Query(VNI->def);
1462     if (!LRQ.valueIn())
1463       break;
1464     VNI = LRQ.valueIn();
1465   }
1466   return VNI;
1467 }
1468
1469 /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1470 /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1471 /// CR_Unresolved.
1472 /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1473 /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1474 /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1475 /// impossible.
1476 JoinVals::ConflictResolution
1477 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1478   Val &V = Vals[ValNo];
1479   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1480   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1481   if (VNI->isUnused()) {
1482     V.WriteLanes = ~0u;
1483     return CR_Keep;
1484   }
1485
1486   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1487   const MachineInstr *DefMI = nullptr;
1488   if (VNI->isPHIDef()) {
1489     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1490     V.ValidLanes = V.WriteLanes = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1491   } else {
1492     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1493     bool Redef = false;
1494     V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1495
1496     // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1497     // lanes than the ones written by this instruction.
1498     // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1499     // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1500     //
1501     // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1502     //
1503     //   %src:ssub1<def> = FOO
1504     //
1505     // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1506     //
1507     //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1508     //
1509     // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1510     // not important.
1511     if (Redef) {
1512       V.RedefVNI = LI.Query(VNI->def).valueIn();
1513       assert(V.RedefVNI && "Instruction is reading nonexistent value");
1514       computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1515       V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1516     }
1517
1518     // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1519     if (DefMI->isImplicitDef()) {
1520       // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
1521       // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
1522       // another block, this flag is cleared again.
1523       V.ErasableImplicitDef = true;
1524       V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1525     }
1526   }
1527
1528   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1529   LiveQueryResult OtherLRQ = Other.LI.Query(VNI->def);
1530
1531   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1532   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1533   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1534   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1535   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1536     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1537
1538     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1539     // one we see.
1540     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1541       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1542     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1543       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1544       // register. Not mergeable.
1545       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1546       return CR_Impossible;
1547     }
1548     V.OtherVNI = OtherVNI;
1549     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1550     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1551     if (!OtherV.isAnalyzed())
1552       return CR_Keep;
1553     // Both sides have been analyzed now.
1554     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1555     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1556     if (VNI->isPHIDef())
1557       return CR_Merge;
1558     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1559       // Overlapping lanes can't be resolved.
1560       return CR_Impossible;
1561     else
1562       return CR_Merge;
1563   }
1564
1565   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1566   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1567   if (!V.OtherVNI)
1568     // No overlap, no conflict.
1569     return CR_Keep;
1570
1571   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1572
1573   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1574   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1575   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1576   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1577
1578   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
1579   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
1580   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
1581   // technically.
1582   //
1583   // WHen it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
1584   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
1585   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
1586       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
1587     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
1588                  << " extends into BB#" << DefMI->getParent()->getNumber()
1589                  << ", keeping it.\n");
1590     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
1591   }
1592
1593   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1594   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1595   if (VNI->isPHIDef())
1596     return CR_Replace;
1597
1598   // Check for simple erasable conflicts.
1599   if (DefMI->isImplicitDef())
1600     return CR_Erase;
1601
1602   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1603   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1604   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1605     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1606     // here too.
1607     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1608     return CR_Erase;
1609   }
1610
1611   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1612   // VNI.
1613   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
1614     return CR_Keep;
1615
1616   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
1617   //
1618   //   %other = COPY %ext
1619   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
1620   //
1621   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial() &&
1622       stripCopies(VNI) == stripCopies(V.OtherVNI))
1623     return CR_Erase;
1624
1625   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
1626   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
1627   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
1628   //
1629   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
1630   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
1631   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
1632   //   4 BAZ %dst<kill>
1633   //   5 QUUX %src<kill>
1634   //
1635   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
1636   // handles this complex value mapping.
1637   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
1638     return CR_Replace;
1639
1640   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
1641   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
1642   //
1643   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
1644   //
1645   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
1646   // clobber def would clobber %src before it was read.
1647   if (OtherLRQ.isKill()) {
1648     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
1649     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
1650            "Only early clobber defs can overlap a kill");
1651     return CR_Impossible;
1652   }
1653
1654   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
1655   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
1656   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
1657   // Otherwise Other.LI wouldn't be live here.
1658   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
1659     return CR_Impossible;
1660
1661   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
1662   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
1663   // value to escape the basic block.
1664   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1665   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
1666     return CR_Impossible;
1667
1668   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
1669   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
1670   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
1671   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
1672   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
1673   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
1674   // dominator tree.
1675   return CR_Unresolved;
1676 }
1677
1678 /// Compute the value assignment for ValNo in LI.
1679 /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1680 /// the stack.
1681 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1682   Val &V = Vals[ValNo];
1683   if (V.isAnalyzed()) {
1684     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
1685     // supposed to reappear before it has been assigned.
1686     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
1687     return;
1688   }
1689   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
1690   case CR_Erase:
1691   case CR_Merge:
1692     // Merge this ValNo into OtherVNI.
1693     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
1694     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
1695     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
1696     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(LI.reg) << ':' << ValNo << '@'
1697                  << LI.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
1698                  << PrintReg(Other.LI.reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
1699                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
1700                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
1701     break;
1702   case CR_Replace:
1703   case CR_Unresolved:
1704     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
1705     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
1706     Other.Vals[V.OtherVNI->id].Pruned = true;
1707     // Fall through.
1708   default:
1709     // This value number needs to go in the final joined live range.
1710     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
1711     NewVNInfo.push_back(LI.getValNumInfo(ValNo));
1712     break;
1713   }
1714 }
1715
1716 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
1717   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1718     computeAssignment(i, Other);
1719     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
1720       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1721                    << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1722       return false;
1723     }
1724   }
1725   return true;
1726 }
1727
1728 /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LI, compute
1729 /// the extent of the tainted lanes in the block.
1730 ///
1731 /// Multiple values in Other.LI can be affected since partial redefinitions can
1732 /// preserve previously tainted lanes.
1733 ///
1734 ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
1735 ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
1736 ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
1737 ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
1738 ///
1739 /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
1740 /// entry to TaintedVals.
1741 ///
1742 /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
1743 bool JoinVals::
1744 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
1745             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
1746   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1747   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1748   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
1749
1750   // Scan Other.LI from VNI.def to MBBEnd.
1751   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LI.find(VNI->def);
1752   assert(OtherI != Other.LI.end() && "No conflict?");
1753   do {
1754     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
1755     // lanes escape the block.
1756     SlotIndex End = OtherI->end;
1757     if (End >= MBBEnd) {
1758       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1759                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
1760       return false;
1761     }
1762     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1763                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
1764                  << " to " << End << '\n');
1765     // A dead def is not a problem.
1766     if (End.isDead())
1767       break;
1768     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
1769
1770     // Check for another def in the MBB.
1771     if (++OtherI == Other.LI.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
1772       break;
1773
1774     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
1775     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
1776     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
1777     if (!OV.RedefVNI)
1778       break;
1779   } while (TaintedLanes);
1780   return true;
1781 }
1782
1783 /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
1784 /// This does not include partial redefinitions of Reg.
1785 bool JoinVals::usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
1786                          unsigned Lanes) {
1787   if (MI->isDebugValue())
1788     return false;
1789   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
1790     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
1791       continue;
1792     if (!MO->readsReg())
1793       continue;
1794     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1795                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
1796       return true;
1797   }
1798   return false;
1799 }
1800
1801 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
1802   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1803     Val &V = Vals[i];
1804     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
1805     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
1806       continue;
1807     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1808                  << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1809     ++NumLaneConflicts;
1810     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
1811     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
1812     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1813
1814     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
1815     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
1816     // the tainted lanes.
1817     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
1818     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
1819     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
1820       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
1821       return false;
1822
1823     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
1824
1825     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
1826     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1827     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
1828     if (!VNI->isPHIDef()) {
1829       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1830       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
1831       ++MI;
1832     }
1833     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
1834            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
1835     MachineInstr *LastMI =
1836       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
1837     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1838     unsigned TaintNum = 0;
1839     for(;;) {
1840       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
1841       if (usesLanes(MI, Other.LI.reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
1842         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
1843         return false;
1844       }
1845       // LastMI is the last instruction to use the current value.
1846       if (&*MI == LastMI) {
1847         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
1848           break;
1849         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
1850         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1851         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
1852       }
1853       ++MI;
1854     }
1855
1856     // The tainted lanes are unused.
1857     V.Resolution = CR_Replace;
1858     ++NumLaneResolves;
1859   }
1860   return true;
1861 }
1862
1863 // Determine if ValNo is a copy of a value number in LI or Other.LI that will
1864 // be pruned:
1865 //
1866 //   %dst = COPY %src
1867 //   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
1868 //   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
1869 //
1870 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1871   Val &V = Vals[ValNo];
1872   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
1873     return V.Pruned;
1874
1875   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
1876     return V.Pruned;
1877
1878   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
1879   // has been pruned.
1880   V.PrunedComputed = true;
1881   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
1882   return V.Pruned;
1883 }
1884
1885 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
1886                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints) {
1887   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1888     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1889     switch (Vals[i].Resolution) {
1890     case CR_Keep:
1891       break;
1892     case CR_Replace: {
1893       // This value takes precedence over the value in Other.LI.
1894       LIS->pruneValue(&Other.LI, Def, &EndPoints);
1895       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
1896       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
1897       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
1898       // has been replaced.
1899       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
1900       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
1901                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
1902       if (!Def.isBlock()) {
1903         // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
1904         // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
1905         // continue past this instruction.
1906         for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
1907              MO.isValid(); ++MO)
1908           if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == LI.reg) {
1909             MO->setIsUndef(EraseImpDef);
1910             MO->setIsDead(false);
1911           }
1912         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
1913         // the live range also reaches the instruction at Def.
1914         if (!EraseImpDef)
1915           EndPoints.push_back(Def);
1916       }
1917       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.LI.reg) << " at " << Def
1918                    << ": " << Other.LI << '\n');
1919       break;
1920     }
1921     case CR_Erase:
1922     case CR_Merge:
1923       if (isPrunedValue(i, Other)) {
1924         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LI or Other.LI.
1925         // We can no longer trust the value mapping computed by
1926         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
1927         // been replaced.
1928         LIS->pruneValue(&LI, Def, &EndPoints);
1929         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(LI.reg) << " at "
1930                      << Def << ": " << LI << '\n');
1931       }
1932       break;
1933     case CR_Unresolved:
1934     case CR_Impossible:
1935       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
1936     }
1937   }
1938 }
1939
1940 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1941                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
1942   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1943     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
1944     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1945     switch (Vals[i].Resolution) {
1946     case CR_Keep:
1947       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
1948       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
1949       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
1950       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
1951         break;
1952       // Remove value number i from LI. Note that this VNInfo is still present
1953       // in NewVNInfo, so it will appear as an unused value number in the final
1954       // joined interval.
1955       LI.getValNumInfo(i)->markUnused();
1956       LI.removeValNo(LI.getValNumInfo(i));
1957       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LI << '\n');
1958       // FALL THROUGH.
1959
1960     case CR_Erase: {
1961       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1962       assert(MI && "No instruction to erase");
1963       if (MI->isCopy()) {
1964         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1965         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1966             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
1967           ShrinkRegs.push_back(Reg);
1968       }
1969       ErasedInstrs.insert(MI);
1970       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
1971       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1972       MI->eraseFromParent();
1973       break;
1974     }
1975     default:
1976       break;
1977     }
1978   }
1979 }
1980
1981 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
1982   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1983   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1984   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1985   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1986   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1987
1988   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS
1989                << "\n\t\tLHS = " << LHS
1990                << '\n');
1991
1992   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
1993   // Detect impossible conflicts early.
1994   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
1995     return false;
1996
1997   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
1998   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
1999     return false;
2000
2001   // All clear, the live ranges can be merged.
2002
2003   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2004   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2005   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2006   // restore the live range after joining.
2007   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2008   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints);
2009   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints);
2010
2011   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
2012   // registers to require trimming.
2013   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
2014   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2015   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2016   while (!ShrinkRegs.empty())
2017     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
2018
2019   // Join RHS into LHS.
2020   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo);
2021
2022   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
2023   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
2024   // ranges. They are reinserted after register allocation.
2025   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
2026   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
2027
2028   if (EndPoints.empty())
2029     return true;
2030
2031   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2032   // CR_Replace conflicts.
2033   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2034                << " points: " << LHS << '\n');
2035   LIS->extendToIndices(LHS, EndPoints);
2036   return true;
2037 }
2038
2039 /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
2040 /// returns false.
2041 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
2042   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
2043 }
2044
2045 namespace {
2046 // Information concerning MBB coalescing priority.
2047 struct MBBPriorityInfo {
2048   MachineBasicBlock *MBB;
2049   unsigned Depth;
2050   bool IsSplit;
2051
2052   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
2053     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
2054 };
2055 }
2056
2057 // C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
2058 // block (the unsigned), and then on the MBB number.
2059 //
2060 // EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
2061 static int compareMBBPriority(const MBBPriorityInfo *LHS,
2062                               const MBBPriorityInfo *RHS) {
2063   // Deeper loops first
2064   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
2065     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
2066
2067   // Try to unsplit critical edges next.
2068   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
2069     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
2070
2071   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2072   // the most difficult copies first while intervals are short.
2073   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
2074   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
2075   if (cl != cr)
2076     return cl > cr ? -1 : 1;
2077
2078   // As a last resort, sort by block number.
2079   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
2080 }
2081
2082 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
2083 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
2084   if (!Copy->isCopy())
2085     return false;
2086
2087   if (Copy->getOperand(1).isUndef())
2088     return false;
2089
2090   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
2091   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
2092   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
2093       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2094     return false;
2095
2096   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
2097     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
2098 }
2099
2100 // Try joining WorkList copies starting from index From.
2101 // Null out any successful joins.
2102 bool RegisterCoalescer::
2103 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
2104   bool Progress = false;
2105   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
2106     if (!CurrList[i])
2107       continue;
2108     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
2109     // dead code elimination.
2110     if (ErasedInstrs.erase(CurrList[i])) {
2111       CurrList[i] = nullptr;
2112       continue;
2113     }
2114     bool Again = false;
2115     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
2116     Progress |= Success;
2117     if (Success || !Again)
2118       CurrList[i] = nullptr;
2119   }
2120   return Progress;
2121 }
2122
2123 void
2124 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
2125   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2126
2127   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
2128   // yet, it might invalidate the iterator.
2129   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
2130   if (JoinGlobalCopies) {
2131     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
2132     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
2133     // have local live range splitting. In particular this is required by
2134     // cmp+jmp macro fusion.
2135     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2136          MII != E; ++MII) {
2137       if (!MII->isCopyLike())
2138         continue;
2139       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS))
2140         LocalWorkList.push_back(&(*MII));
2141       else
2142         WorkList.push_back(&(*MII));
2143     }
2144   }
2145   else {
2146      for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2147           MII != E; ++MII)
2148        if (MII->isCopyLike())
2149          WorkList.push_back(MII);
2150   }
2151   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
2152   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
2153   // joinable on the first attempt.
2154   MutableArrayRef<MachineInstr*>
2155     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
2156   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
2157     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
2158                                (MachineInstr*)nullptr), WorkList.end());
2159 }
2160
2161 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
2162   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
2163   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
2164     if (LocalWorkList[j])
2165       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
2166   }
2167   LocalWorkList.clear();
2168 }
2169
2170 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
2171   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2172   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
2173
2174   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
2175   MBBs.reserve(MF->size());
2176   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
2177     MachineBasicBlock *MBB = I;
2178     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
2179                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
2180   }
2181   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
2182
2183   // Coalesce intervals in MBB priority order.
2184   unsigned CurrDepth = UINT_MAX;
2185   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
2186     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
2187     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
2188       coalesceLocals();
2189       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
2190     }
2191     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
2192   }
2193   coalesceLocals();
2194
2195   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2196   // until we make no progress.
2197   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
2198     /* empty */ ;
2199 }
2200
2201 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2202   ErasedInstrs.clear();
2203   WorkList.clear();
2204   DeadDefs.clear();
2205   InflateRegs.clear();
2206 }
2207
2208 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2209   MF = &fn;
2210   MRI = &fn.getRegInfo();
2211   TM = &fn.getTarget();
2212   TRI = TM->getRegisterInfo();
2213   TII = TM->getInstrInfo();
2214   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2215   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2216   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2217
2218   const TargetSubtargetInfo &ST = TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
2219   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
2220     JoinGlobalCopies = ST.useMachineScheduler();
2221   else
2222     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
2223
2224   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
2225   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
2226   // splitting optimization.
2227   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
2228
2229   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2230                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2231
2232   if (VerifyCoalescing)
2233     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2234
2235   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2236
2237   // Join (coalesce) intervals if requested.
2238   if (EnableJoining)
2239     joinAllIntervals();
2240
2241   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2242   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2243   // DPR inflation.
2244   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2245   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2246                     InflateRegs.end());
2247   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2248   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2249     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2250     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2251       continue;
2252     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2253       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2254                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
2255       ++NumInflated;
2256     }
2257   }
2258
2259   DEBUG(dump());
2260   if (VerifyCoalescing)
2261     MF->verify(this, "After register coalescing");
2262   return true;
2263 }
2264
2265 /// print - Implement the dump method.
2266 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2267    LIS->print(O, m);
2268 }