Re-apply the coalescer fix from r149147. Commit r149597 should have fixed the llvm...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegisterCoalescer.cpp
1 //===- RegisterCoalescer.cpp - Generic Register Coalescing Interface -------==//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the generic RegisterCoalescer interface which
11 // is used as the common interface used by all clients and
12 // implementations of register coalescing.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
17 #include "RegisterCoalescer.h"
18 #include "LiveDebugVariables.h"
19 #include "RegisterClassInfo.h"
20 #include "VirtRegMap.h"
21
22 #include "llvm/Pass.h"
23 #include "llvm/Value.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
30 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
36 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
37 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
38 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
39 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
40 #include "llvm/Support/Debug.h"
41 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
44 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
45 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
46 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
47 #include <algorithm>
48 #include <cmath>
49 using namespace llvm;
50
51 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
52 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
53 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
54 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
55 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
56 STATISTIC(numPeep     , "Number of identity moves eliminated after coalescing");
57 STATISTIC(numAborts   , "Number of times interval joining aborted");
58 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
59
60 static cl::opt<bool>
61 EnableJoining("join-liveintervals",
62               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
63               cl::init(true));
64
65 static cl::opt<bool>
66 DisableCrossClassJoin("disable-cross-class-join",
67                cl::desc("Avoid coalescing cross register class copies"),
68                cl::init(false), cl::Hidden);
69
70 static cl::opt<bool>
71 EnablePhysicalJoin("join-physregs",
72                    cl::desc("Join physical register copies"),
73                    cl::init(false), cl::Hidden);
74
75 static cl::opt<bool>
76 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
77          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
78          cl::Hidden);
79
80 namespace {
81   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass {
82     MachineFunction* MF;
83     MachineRegisterInfo* MRI;
84     const TargetMachine* TM;
85     const TargetRegisterInfo* TRI;
86     const TargetInstrInfo* TII;
87     LiveIntervals *LIS;
88     LiveDebugVariables *LDV;
89     const MachineLoopInfo* Loops;
90     AliasAnalysis *AA;
91     RegisterClassInfo RegClassInfo;
92
93     /// JoinedCopies - Keep track of copies eliminated due to coalescing.
94     ///
95     SmallPtrSet<MachineInstr*, 32> JoinedCopies;
96
97     /// ReMatCopies - Keep track of copies eliminated due to remat.
98     ///
99     SmallPtrSet<MachineInstr*, 32> ReMatCopies;
100
101     /// ReMatDefs - Keep track of definition instructions which have
102     /// been remat'ed.
103     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ReMatDefs;
104
105     /// joinIntervals - join compatible live intervals
106     void joinIntervals();
107
108     /// CopyCoalesceInMBB - Coalesce copies in the specified MBB, putting
109     /// copies that cannot yet be coalesced into the "TryAgain" list.
110     void CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
111                            std::vector<MachineInstr*> &TryAgain);
112
113     /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
114     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
115     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
116     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
117     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
118     /// 'Again'.
119     bool JoinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
120
121     /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
122     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
123     /// can use this information below to update aliases.
124     bool JoinIntervals(CoalescerPair &CP);
125
126     /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy. If
127     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
128     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
129     /// value number, eliminating a copy.
130     bool AdjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
131
132     /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
133     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
134     bool HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
135                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
136
137     /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy.
138     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
139     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
140     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
141     bool RemoveCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
142
143     /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a
144     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
145     /// If PreserveSrcInt is true, make sure SrcInt is valid after the call.
146     bool ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt, bool PreserveSrcInt,
147                                  unsigned DstReg, MachineInstr *CopyMI);
148
149     /// shouldJoinPhys - Return true if a physreg copy should be joined.
150     bool shouldJoinPhys(CoalescerPair &CP);
151
152     /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
153     /// two virtual registers from different register classes.
154     bool isWinToJoinCrossClass(unsigned SrcReg,
155                                unsigned DstReg,
156                                const TargetRegisterClass *SrcRC,
157                                const TargetRegisterClass *DstRC,
158                                const TargetRegisterClass *NewRC);
159
160     /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
161     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
162     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
163     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
164     /// subregister.
165     void UpdateRegDefsUses(const CoalescerPair &CP);
166
167     /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead,
168     /// remove the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove
169     /// it as well.
170     bool RemoveDeadDef(LiveInterval &li, MachineInstr *DefMI);
171
172     /// RemoveCopyFlag - If DstReg is no longer defined by CopyMI, clear the
173     /// VNInfo copy flag for DstReg and all aliases.
174     void RemoveCopyFlag(unsigned DstReg, const MachineInstr *CopyMI);
175
176     /// markAsJoined - Remember that CopyMI has already been joined.
177     void markAsJoined(MachineInstr *CopyMI);
178
179     /// eliminateUndefCopy - Handle copies of undef values.
180     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI, const CoalescerPair &CP);
181
182   public:
183     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
184     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
185       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
186     }
187
188     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
189
190     virtual void releaseMemory();
191
192     /// runOnMachineFunction - pass entry point
193     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
194
195     /// print - Implement the dump method.
196     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
197   };
198 } /// end anonymous namespace
199
200 char &llvm::RegisterCoalescerPassID = RegisterCoalescer::ID;
201
202 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
203                       "Simple Register Coalescing", false, false)
204 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
205 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveDebugVariables)
206 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
207 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
208 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StrongPHIElimination)
209 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(PHIElimination)
210 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TwoAddressInstructionPass)
211 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
212 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
213                     "Simple Register Coalescing", false, false)
214
215 char RegisterCoalescer::ID = 0;
216
217 static unsigned compose(const TargetRegisterInfo &tri, unsigned a, unsigned b) {
218   if (!a) return b;
219   if (!b) return a;
220   return tri.composeSubRegIndices(a, b);
221 }
222
223 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
224                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
225                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
226   if (MI->isCopy()) {
227     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
228     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
229     Src = MI->getOperand(1).getReg();
230     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
231   } else if (MI->isSubregToReg()) {
232     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
233     DstSub = compose(tri, MI->getOperand(0).getSubReg(),
234                      MI->getOperand(3).getImm());
235     Src = MI->getOperand(2).getReg();
236     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
237   } else
238     return false;
239   return true;
240 }
241
242 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
243   SrcReg = DstReg = SubIdx = 0;
244   NewRC = 0;
245   Flipped = CrossClass = false;
246
247   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
248   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
249     return false;
250   Partial = SrcSub || DstSub;
251
252   // If one register is a physreg, it must be Dst.
253   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
254     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
255       return false;
256     std::swap(Src, Dst);
257     std::swap(SrcSub, DstSub);
258     Flipped = true;
259   }
260
261   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
262
263   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
264     // Eliminate DstSub on a physreg.
265     if (DstSub) {
266       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
267       if (!Dst) return false;
268       DstSub = 0;
269     }
270
271     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
272     if (SrcSub) {
273       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
274       if (!Dst) return false;
275       SrcSub = 0;
276     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
277       return false;
278     }
279   } else {
280     // Both registers are virtual.
281
282     // Both registers have subreg indices.
283     if (SrcSub && DstSub) {
284       // For now we only handle the case of identical indices in commensurate
285       // registers: Dreg:ssub_1 + Dreg:ssub_1 -> Dreg
286       // FIXME: Handle Qreg:ssub_3 + Dreg:ssub_1 as QReg:dsub_1 + Dreg.
287       if (SrcSub != DstSub)
288         return false;
289       const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
290       const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
291       if (!TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC))
292         return false;
293       SrcSub = DstSub = 0;
294     }
295
296     // There can be no SrcSub.
297     if (SrcSub) {
298       std::swap(Src, Dst);
299       DstSub = SrcSub;
300       SrcSub = 0;
301       assert(!Flipped && "Unexpected flip");
302       Flipped = true;
303     }
304
305     // Find the new register class.
306     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
307     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
308     if (DstSub)
309       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
310     else
311       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
312     if (!NewRC)
313       return false;
314     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
315   }
316   // Check our invariants
317   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
318   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
319          "Cannot have a physical SubIdx");
320   SrcReg = Src;
321   DstReg = Dst;
322   SubIdx = DstSub;
323   return true;
324 }
325
326 bool CoalescerPair::flip() {
327   if (SubIdx || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
328     return false;
329   std::swap(SrcReg, DstReg);
330   Flipped = !Flipped;
331   return true;
332 }
333
334 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
335   if (!MI)
336     return false;
337   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
338   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
339     return false;
340
341   // Find the virtual register that is SrcReg.
342   if (Dst == SrcReg) {
343     std::swap(Src, Dst);
344     std::swap(SrcSub, DstSub);
345   } else if (Src != SrcReg) {
346     return false;
347   }
348
349   // Now check that Dst matches DstReg.
350   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
351     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
352       return false;
353     assert(!SubIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
354     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
355     if (DstSub)
356       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
357     // Full copy of Src.
358     if (!SrcSub)
359       return DstReg == Dst;
360     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
361     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
362   } else {
363     // DstReg is virtual.
364     if (DstReg != Dst)
365       return false;
366     // Registers match, do the subregisters line up?
367     return compose(TRI, SubIdx, SrcSub) == DstSub;
368   }
369 }
370
371 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
372   AU.setPreservesCFG();
373   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
374   AU.addRequired<LiveIntervals>();
375   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
376   AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
377   AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
378   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
379   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
380   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
381   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
382   AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
383   AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
384   AU.addPreservedID(TwoAddressInstructionPassID);
385   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
386 }
387
388 void RegisterCoalescer::markAsJoined(MachineInstr *CopyMI) {
389   /// Joined copies are not deleted immediately, but kept in JoinedCopies.
390   JoinedCopies.insert(CopyMI);
391
392   /// Mark all register operands of CopyMI as <undef> so they won't affect dead
393   /// code elimination.
394   for (MachineInstr::mop_iterator I = CopyMI->operands_begin(),
395        E = CopyMI->operands_end(); I != E; ++I)
396     if (I->isReg())
397       I->setIsUndef(true);
398 }
399
400 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
401 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
402 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
403 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
404 /// eliminating a copy.  For example:
405 ///
406 ///  A3 = B0
407 ///    ...
408 ///  B1 = A3      <- this copy
409 ///
410 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
411 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
412 ///
413 /// This returns true if an interval was modified.
414 ///
415 bool RegisterCoalescer::AdjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
416                                                     MachineInstr *CopyMI) {
417   // Bail if there is no dst interval - can happen when merging physical subreg
418   // operations.
419   if (!LIS->hasInterval(CP.getDstReg()))
420     return false;
421
422   LiveInterval &IntA =
423     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
424   LiveInterval &IntB =
425     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
426   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
427
428   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
429   // the example above.
430   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
431   if (BLR == IntB.end()) return false;
432   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
433
434   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
435   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
436   // can't process it.
437   if (!BValNo->isDefByCopy()) return false;
438   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
439
440   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
441   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
442   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
443   // The live range might not exist after fun with physreg coalescing.
444   if (ALR == IntA.end()) return false;
445   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
446   // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range, then
447   // it's not safe to eliminate the copy. FIXME: This is a temporary workaround.
448   // See PR3149:
449   // 172     %ECX<def> = MOV32rr %reg1039<kill>
450   // 180     INLINEASM <es:subl $5,$1
451   //         sbbl $3,$0>, 10, %EAX<def>, 14, %ECX<earlyclobber,def>, 9,
452   //         %EAX<kill>,
453   // 36, <fi#0>, 1, %reg0, 0, 9, %ECX<kill>, 36, <fi#1>, 1, %reg0, 0
454   // 188     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
455   // 196     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
456   // 204     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
457   // 212     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
458   // 220     %EAX<def> = MOV32rr %EAX
459   // 228     %reg1039<def> = MOV32rr %ECX<kill>
460   // The early clobber operand ties ECX input to the ECX def.
461   //
462   // The live interval of ECX is represented as this:
463   // %reg20,inf = [46,47:1)[174,230:0)  0@174-(230) 1@46-(47)
464   // The coalescer has no idea there was a def in the middle of [174,230].
465   if (AValNo->hasRedefByEC())
466     return false;
467
468   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
469   // Get the instruction that defines this value number.
470   if (!CP.isCoalescable(AValNo->getCopy()))
471     return false;
472
473   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
474   LiveInterval::iterator ValLR =
475     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
476   if (ValLR == IntB.end())
477     return false;
478
479   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
480   // CopyMI.
481   MachineInstr *ValLREndInst =
482     LIS->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
483   if (!ValLREndInst || ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
484     return false;
485
486   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
487   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
488   // IntB, we can merge them.
489   if (ValLR+1 != BLR) return false;
490
491   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
492   // of its aliases is overlapping the live interval of the virtual register.
493   // If so, do not coalesce.
494   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
495     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(IntB.reg); *AS; ++AS)
496       if (LIS->hasInterval(*AS) && IntA.overlaps(LIS->getInterval(*AS))) {
497         DEBUG({
498             dbgs() << "\t\tInterfere with alias ";
499             LIS->getInterval(*AS).print(dbgs(), TRI);
500           });
501         return false;
502       }
503   }
504
505   DEBUG({
506       dbgs() << "Extending: ";
507       IntB.print(dbgs(), TRI);
508     });
509
510   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
511   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
512   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
513   // instruction #.
514   BValNo->def  = FillerStart;
515   BValNo->setCopy(0);
516
517   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
518   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
519   // two value numbers.
520   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
521
522   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
523   // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
524   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
525     for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
526       if (!LIS->hasInterval(*SR))
527         continue;
528       LiveInterval &SRLI = LIS->getInterval(*SR);
529       SRLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
530                               SRLI.getNextValue(FillerStart, 0,
531                                                 LIS->getVNInfoAllocator())));
532     }
533   }
534
535   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
536   if (BValNo != ValLR->valno) {
537     // If B1 is killed by a PHI, then the merged live range must also be killed
538     // by the same PHI, as B0 and B1 can not overlap.
539     bool HasPHIKill = BValNo->hasPHIKill();
540     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
541     if (HasPHIKill)
542       ValLR->valno->setHasPHIKill(true);
543   }
544   DEBUG({
545       dbgs() << "   result = ";
546       IntB.print(dbgs(), TRI);
547       dbgs() << "\n";
548     });
549
550   // If the source instruction was killing the source register before the
551   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
552   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
553   if (UIdx != -1) {
554     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
555   }
556   
557   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
558   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
559   // will also add the isKill marker.
560   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, CP.getSubIdx(),
561                              *TRI);
562   if (ALR->end == CopyIdx)
563     LIS->shrinkToUses(&IntA);
564
565   ++numExtends;
566   return true;
567 }
568
569 /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
570 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
571 bool RegisterCoalescer::HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
572                                                     LiveInterval &IntB,
573                                                     VNInfo *AValNo,
574                                                     VNInfo *BValNo) {
575   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
576        AI != AE; ++AI) {
577     if (AI->valno != AValNo) continue;
578     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
579       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
580     if (BI != IntB.ranges.begin())
581       --BI;
582     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
583       if (BI->valno == BValNo)
584         continue;
585       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
586         return true;
587       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
588         return true;
589     }
590   }
591   return false;
592 }
593
594 /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
595 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
596 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
597 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
598 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
599 /// definition. For example,
600 ///
601 ///  A3 = op A2 B0<kill>
602 ///    ...
603 ///  B1 = A3      <- this copy
604 ///    ...
605 ///     = op A3   <- more uses
606 ///
607 /// ==>
608 ///
609 ///  B2 = op B0 A2<kill>
610 ///    ...
611 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
612 ///    ...
613 ///     = op B2   <- more uses
614 ///
615 /// This returns true if an interval was modified.
616 ///
617 bool RegisterCoalescer::RemoveCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
618                                                         MachineInstr *CopyMI) {
619   // FIXME: For now, only eliminate the copy by commuting its def when the
620   // source register is a virtual register. We want to guard against cases
621   // where the copy is a back edge copy and commuting the def lengthen the
622   // live interval of the source register to the entire loop.
623   if (CP.isPhys() && CP.isFlipped())
624     return false;
625
626   // Bail if there is no dst interval.
627   if (!LIS->hasInterval(CP.getDstReg()))
628     return false;
629
630   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
631
632   LiveInterval &IntA =
633     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
634   LiveInterval &IntB =
635     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
636
637   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
638   // the example above.
639   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
640   if (!BValNo || !BValNo->isDefByCopy())
641     return false;
642
643   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
644
645   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
646   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
647   assert(AValNo && "COPY source not live");
648
649   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
650   // the optimization.
651   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused() || AValNo->hasPHIKill())
652     return false;
653   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
654   if (!DefMI)
655     return false;
656   if (!DefMI->isCommutable())
657     return false;
658   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
659   // destination register.
660   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
661   assert(DefIdx != -1);
662   unsigned UseOpIdx;
663   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
664     return false;
665   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
666   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
667     return false;
668   if (Op1 == UseOpIdx)
669     NewDstIdx = Op2;
670   else if (Op2 == UseOpIdx)
671     NewDstIdx = Op1;
672   else
673     return false;
674
675   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
676   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
677   if (NewReg != IntB.reg || !NewDstMO.isKill())
678     return false;
679
680   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
681   // uses which the new definition can reach.
682   if (HasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
683     return false;
684
685   // Abort if the aliases of IntB.reg have values that are not simply the
686   // clobbers from the superreg.
687   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg))
688     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(IntB.reg); *AS; ++AS)
689       if (LIS->hasInterval(*AS) &&
690           HasOtherReachingDefs(IntA, LIS->getInterval(*AS), AValNo, 0))
691         return false;
692
693   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
694   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
695   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI =
696          MRI->use_nodbg_begin(IntA.reg),
697        UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
698     MachineInstr *UseMI = &*UI;
699     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
700     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
701     if (ULR == IntA.end())
702       continue;
703     if (ULR->valno == AValNo && JoinedCopies.count(UseMI))
704       return false;
705   }
706
707   DEBUG(dbgs() << "\tRemoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
708                << *DefMI);
709
710   // At this point we have decided that it is legal to do this
711   // transformation.  Start by commuting the instruction.
712   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
713   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
714   if (!NewMI)
715     return false;
716   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
717       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
718       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
719     return false;
720   if (NewMI != DefMI) {
721     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
722     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
723     MBB->insert(Pos, NewMI);
724     MBB->erase(DefMI);
725   }
726   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
727   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
728
729   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
730   // A = or A, B
731   // ...
732   // B = A
733   // ...
734   // C = A<kill>
735   // ...
736   //   = B
737
738   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
739   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
740          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
741     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
742     MachineInstr *UseMI = &*UI;
743     ++UI;
744     if (JoinedCopies.count(UseMI))
745       continue;
746     if (UseMI->isDebugValue()) {
747       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
748       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
749       UseMO.setReg(NewReg);
750       continue;
751     }
752     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
753     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
754     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
755       continue;
756     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
757       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
758     else
759       UseMO.setReg(NewReg);
760     if (UseMI == CopyMI)
761       continue;
762     if (!UseMI->isCopy())
763       continue;
764     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
765         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
766       continue;
767
768     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
769     // BValNo.
770     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
771     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
772     if (!DVNI)
773       continue;
774     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
775     assert(DVNI->def == DefIdx);
776     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
777     markAsJoined(UseMI);
778   }
779
780   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
781   // is updated.
782   VNInfo *ValNo = BValNo;
783   ValNo->def = AValNo->def;
784   ValNo->setCopy(0);
785   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
786        AI != AE; ++AI) {
787     if (AI->valno != AValNo) continue;
788     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, AI->end, ValNo));
789   }
790   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
791
792   IntA.removeValNo(AValNo);
793   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
794   ++numCommutes;
795   return true;
796 }
797
798 /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
799 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
800 bool RegisterCoalescer::ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
801                                                        bool preserveSrcInt,
802                                                        unsigned DstReg,
803                                                        MachineInstr *CopyMI) {
804   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot(true);
805   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
806   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
807   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
808   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
809     return false;
810   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
811   if (!DefMI)
812     return false;
813   assert(DefMI && "Defining instruction disappeared");
814   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
815     return false;
816   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
817     return false;
818   bool SawStore = false;
819   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
820     return false;
821   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
822   if (MCID.getNumDefs() != 1)
823     return false;
824   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
825     // Make sure the copy destination register class fits the instruction
826     // definition register class. The mismatch can happen as a result of earlier
827     // extract_subreg, insert_subreg, subreg_to_reg coalescing.
828     const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI);
829     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
830       if (MRI->getRegClass(DstReg) != RC)
831         return false;
832     } else if (!RC->contains(DstReg))
833       return false;
834   }
835
836   RemoveCopyFlag(DstReg, CopyMI);
837
838   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
839   MachineBasicBlock::iterator MII =
840     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
841   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, 0, DefMI, *TRI);
842   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
843
844   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
845   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
846   // NewMI into SlotIndexes.
847   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
848   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
849          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
850     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
851     if (MO.isReg()) {
852       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead());
853       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
854     }
855   }
856
857   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
858   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
859   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
860          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
861     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
862     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
863       NewMI->addOperand(MO);
864     if (MO.isDef())
865       RemoveCopyFlag(MO.getReg(), CopyMI);
866   }
867
868   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
869
870   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
871   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
872     unsigned reg = NewMIImplDefs[i];
873     LiveInterval &li = LIS->getInterval(reg);
874     VNInfo *DeadDefVN = li.getNextValue(NewMIIdx.getRegSlot(), 0,
875                                         LIS->getVNInfoAllocator());
876     LiveRange lr(NewMIIdx.getRegSlot(), NewMIIdx.getDeadSlot(), DeadDefVN);
877     li.addRange(lr);
878   }
879
880   NewMI->copyImplicitOps(CopyMI);
881   CopyMI->eraseFromParent();
882   ReMatCopies.insert(CopyMI);
883   ReMatDefs.insert(DefMI);
884   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
885   ++NumReMats;
886
887   // The source interval can become smaller because we removed a use.
888   if (preserveSrcInt)
889     LIS->shrinkToUses(&SrcInt);
890
891   return true;
892 }
893
894 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
895 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
896 ///
897 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
898 ///
899 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
900 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
901 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
902                                            const CoalescerPair &CP) {
903   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
904   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
905   if (SrcInt->liveAt(Idx))
906     return false;
907   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
908   if (DstInt->liveAt(Idx))
909     return false;
910
911   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
912   if (CP.isFlipped())
913     DstInt = SrcInt;
914   SrcInt = 0;
915
916   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
917   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
918   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
919
920   // Find new undef uses.
921   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
922          I = MRI->reg_nodbg_begin(DstInt->reg), E = MRI->reg_nodbg_end();
923        I != E; ++I) {
924     MachineOperand &MO = I.getOperand();
925     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
926       continue;
927     MachineInstr *MI = MO.getParent();
928     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
929     if (DstInt->liveAt(Idx))
930       continue;
931     MO.setIsUndef(true);
932     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
933   }
934   return true;
935 }
936
937 /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
938 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
939 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
940 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
941 /// subregister.
942 void
943 RegisterCoalescer::UpdateRegDefsUses(const CoalescerPair &CP) {
944   bool DstIsPhys = CP.isPhys();
945   unsigned SrcReg = CP.getSrcReg();
946   unsigned DstReg = CP.getDstReg();
947   unsigned SubIdx = CP.getSubIdx();
948
949   // Update LiveDebugVariables.
950   LDV->renameRegister(SrcReg, DstReg, SubIdx);
951
952   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(SrcReg);
953        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
954     // A PhysReg copy that won't be coalesced can perhaps be rematerialized
955     // instead.
956     if (DstIsPhys) {
957       if (UseMI->isFullCopy() &&
958           UseMI->getOperand(1).getReg() == SrcReg &&
959           UseMI->getOperand(0).getReg() != SrcReg &&
960           UseMI->getOperand(0).getReg() != DstReg &&
961           !JoinedCopies.count(UseMI) &&
962           ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(SrcReg), false,
963                                   UseMI->getOperand(0).getReg(), UseMI))
964         continue;
965     }
966
967     SmallVector<unsigned,8> Ops;
968     bool Reads, Writes;
969     tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
970     bool Kills = false, Deads = false;
971
972     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
973     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
974       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
975       Kills |= MO.isKill();
976       Deads |= MO.isDead();
977
978       // Make sure we don't create read-modify-write defs accidentally.  We
979       // assume here that a SrcReg def cannot be joined into a live DstReg.  If
980       // RegisterCoalescer starts tracking partially live registers, we will
981       // need to check the actual LiveInterval to determine if DstReg is live
982       // here.
983       if (SubIdx && !Reads)
984         MO.setIsUndef();
985
986       if (DstIsPhys)
987         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
988       else
989         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
990     }
991
992     // This instruction is a copy that will be removed.
993     if (JoinedCopies.count(UseMI))
994       continue;
995
996     if (SubIdx) {
997       // If UseMI was a simple SrcReg def, make sure we didn't turn it into a
998       // read-modify-write of DstReg.
999       if (Deads)
1000         UseMI->addRegisterDead(DstReg, TRI);
1001       else if (!Reads && Writes)
1002         UseMI->addRegisterDefined(DstReg, TRI);
1003
1004       // Kill flags apply to the whole physical register.
1005       if (DstIsPhys && Kills)
1006         UseMI->addRegisterKilled(DstReg, TRI);
1007     }
1008
1009     DEBUG({
1010         dbgs() << "\t\tupdated: ";
1011         if (!UseMI->isDebugValue())
1012           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
1013         dbgs() << *UseMI;
1014       });
1015   }
1016 }
1017
1018 /// removeIntervalIfEmpty - Check if the live interval of a physical register
1019 /// is empty, if so remove it and also remove the empty intervals of its
1020 /// sub-registers. Return true if live interval is removed.
1021 static bool removeIntervalIfEmpty(LiveInterval &li, LiveIntervals *LIS,
1022                                   const TargetRegisterInfo *TRI) {
1023   if (li.empty()) {
1024     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg))
1025       for (const unsigned* SR = TRI->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
1026         if (!LIS->hasInterval(*SR))
1027           continue;
1028         LiveInterval &sli = LIS->getInterval(*SR);
1029         if (sli.empty())
1030           LIS->removeInterval(*SR);
1031       }
1032     LIS->removeInterval(li.reg);
1033     return true;
1034   }
1035   return false;
1036 }
1037
1038 /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead, remove
1039 /// the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove it as well.
1040 bool RegisterCoalescer::RemoveDeadDef(LiveInterval &li,
1041                                              MachineInstr *DefMI) {
1042   SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(DefMI).getRegSlot();
1043   LiveInterval::iterator MLR = li.FindLiveRangeContaining(DefIdx);
1044   if (DefIdx != MLR->valno->def)
1045     return false;
1046   li.removeValNo(MLR->valno);
1047   return removeIntervalIfEmpty(li, LIS, TRI);
1048 }
1049
1050 void RegisterCoalescer::RemoveCopyFlag(unsigned DstReg,
1051                                               const MachineInstr *CopyMI) {
1052   SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
1053   if (LIS->hasInterval(DstReg)) {
1054     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(DstReg);
1055     if (const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx))
1056       if (LR->valno->def == DefIdx)
1057         LR->valno->setCopy(0);
1058   }
1059   if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
1060     return;
1061   for (const unsigned* AS = TRI->getAliasSet(DstReg); *AS; ++AS) {
1062     if (!LIS->hasInterval(*AS))
1063       continue;
1064     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(*AS);
1065     if (const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx))
1066       if (LR->valno->def == DefIdx)
1067         LR->valno->setCopy(0);
1068   }
1069 }
1070
1071 /// shouldJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
1072 /// We need to be careful about coalescing a source physical register with a
1073 /// virtual register. Once the coalescing is done, it cannot be broken and these
1074 /// are not spillable! If the destination interval uses are far away, think
1075 /// twice about coalescing them!
1076 bool RegisterCoalescer::shouldJoinPhys(CoalescerPair &CP) {
1077   bool Allocatable = LIS->isAllocatable(CP.getDstReg());
1078   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1079
1080   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1081   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1082   /// always beneficial.
1083   if (!Allocatable && CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1084     return true;
1085
1086   if (!EnablePhysicalJoin) {
1087     DEBUG(dbgs() << "\tPhysreg joins disabled.\n");
1088     return false;
1089   }
1090
1091   // Only coalesce to allocatable physreg, we don't want to risk modifying
1092   // reserved registers.
1093   if (!Allocatable) {
1094     DEBUG(dbgs() << "\tRegister is an unallocatable physreg.\n");
1095     return false;  // Not coalescable.
1096   }
1097
1098   // Don't join with physregs that have a ridiculous number of live
1099   // ranges. The data structure performance is really bad when that
1100   // happens.
1101   if (LIS->hasInterval(CP.getDstReg()) &&
1102       LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size() > 1000) {
1103     ++numAborts;
1104     DEBUG(dbgs()
1105           << "\tPhysical register live interval too complicated, abort!\n");
1106     return false;
1107   }
1108
1109   // FIXME: Why are we skipping this test for partial copies?
1110   //        CodeGen/X86/phys_subreg_coalesce-3.ll needs it.
1111   if (!CP.isPartial()) {
1112     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CP.getSrcReg());
1113     unsigned Threshold = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(RC) * 2;
1114     unsigned Length = LIS->getApproximateInstructionCount(JoinVInt);
1115     if (Length > Threshold) {
1116       ++numAborts;
1117       DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1118       return false;
1119     }
1120   }
1121   return true;
1122 }
1123
1124 /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
1125 /// two virtual registers from different register classes.
1126 bool
1127 RegisterCoalescer::isWinToJoinCrossClass(unsigned SrcReg,
1128                                              unsigned DstReg,
1129                                              const TargetRegisterClass *SrcRC,
1130                                              const TargetRegisterClass *DstRC,
1131                                              const TargetRegisterClass *NewRC) {
1132   unsigned NewRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(NewRC);
1133   // This heuristics is good enough in practice, but it's obviously not *right*.
1134   // 4 is a magic number that works well enough for x86, ARM, etc. It filter
1135   // out all but the most restrictive register classes.
1136   if (NewRCCount > 4 ||
1137       // Early exit if the function is fairly small, coalesce aggressively if
1138       // that's the case. For really special register classes with 3 or
1139       // fewer registers, be a bit more careful.
1140       (LIS->getFuncInstructionCount() / NewRCCount) < 8)
1141     return true;
1142   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
1143   LiveInterval &DstInt = LIS->getInterval(DstReg);
1144   unsigned SrcSize = LIS->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
1145   unsigned DstSize = LIS->getApproximateInstructionCount(DstInt);
1146
1147   // Coalesce aggressively if the intervals are small compared to the number of
1148   // registers in the new class. The number 4 is fairly arbitrary, chosen to be
1149   // less aggressive than the 8 used for the whole function size.
1150   const unsigned ThresSize = 4 * NewRCCount;
1151   if (SrcSize <= ThresSize && DstSize <= ThresSize)
1152     return true;
1153
1154   // Estimate *register use density*. If it doubles or more, abort.
1155   unsigned SrcUses = std::distance(MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1156                                    MRI->use_nodbg_end());
1157   unsigned DstUses = std::distance(MRI->use_nodbg_begin(DstReg),
1158                                    MRI->use_nodbg_end());
1159   unsigned NewUses = SrcUses + DstUses;
1160   unsigned NewSize = SrcSize + DstSize;
1161   if (SrcRC != NewRC && SrcSize > ThresSize) {
1162     unsigned SrcRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(SrcRC);
1163     if (NewUses*SrcSize*SrcRCCount > 2*SrcUses*NewSize*NewRCCount)
1164       return false;
1165   }
1166   if (DstRC != NewRC && DstSize > ThresSize) {
1167     unsigned DstRCCount = RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(DstRC);
1168     if (NewUses*DstSize*DstRCCount > 2*DstUses*NewSize*NewRCCount)
1169       return false;
1170   }
1171   return true;
1172 }
1173
1174
1175 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1176 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1177 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1178 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1179 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1180 bool RegisterCoalescer::JoinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1181
1182   Again = false;
1183   if (JoinedCopies.count(CopyMI) || ReMatCopies.count(CopyMI))
1184     return false; // Already done.
1185
1186   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1187
1188   CoalescerPair CP(*TII, *TRI);
1189   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1190     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1191     return false;
1192   }
1193
1194   // If they are already joined we continue.
1195   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1196     markAsJoined(CopyMI);
1197     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced.\n");
1198     return false;  // Not coalescable.
1199   }
1200
1201   // Eliminate undefs.
1202   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
1203     markAsJoined(CopyMI);
1204     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
1205     return false;  // Not coalescable.
1206   }
1207
1208   DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1209                << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSubIdx())
1210                << "\n");
1211
1212   // Enforce policies.
1213   if (CP.isPhys()) {
1214     if (!shouldJoinPhys(CP)) {
1215       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1216       // trivial computation, try rematerializing it.
1217       if (!CP.isFlipped() &&
1218           ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()), true,
1219                                   CP.getDstReg(), CopyMI))
1220         return true;
1221       return false;
1222     }
1223   } else {
1224     // Avoid constraining virtual register regclass too much.
1225     if (CP.isCrossClass()) {
1226       DEBUG(dbgs() << "\tCross-class to " << CP.getNewRC()->getName() << ".\n");
1227       if (DisableCrossClassJoin) {
1228         DEBUG(dbgs() << "\tCross-class joins disabled.\n");
1229         return false;
1230       }
1231       if (!isWinToJoinCrossClass(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(),
1232                                  MRI->getRegClass(CP.getSrcReg()),
1233                                  MRI->getRegClass(CP.getDstReg()),
1234                                  CP.getNewRC())) {
1235         DEBUG(dbgs() << "\tAvoid coalescing to constrained register class.\n");
1236         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1237         return false;
1238       }
1239     }
1240
1241     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1242     if (!CP.getSubIdx() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).ranges.size() >
1243                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size())
1244       CP.flip();
1245   }
1246
1247   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1248   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1249   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1250   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1251   if (!JoinIntervals(CP)) {
1252     // Coalescing failed.
1253
1254     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1255     // rematerializing it.
1256     if (!CP.isFlipped() &&
1257         ReMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()), true,
1258                                 CP.getDstReg(), CopyMI))
1259       return true;
1260
1261     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1262     if (!CP.isPartial()) {
1263       if (AdjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1264           RemoveCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1265         markAsJoined(CopyMI);
1266         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1267         return true;
1268       }
1269     }
1270
1271     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1272     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1273     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1274     return false;
1275   }
1276
1277   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1278   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1279   if (CP.isCrossClass()) {
1280     ++numCrossRCs;
1281     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1282   }
1283
1284   // Remember to delete the copy instruction.
1285   markAsJoined(CopyMI);
1286
1287   UpdateRegDefsUses(CP);
1288
1289   // If we have extended the live range of a physical register, make sure we
1290   // update live-in lists as well.
1291   if (CP.isPhys()) {
1292     SmallVector<MachineBasicBlock*, 16> BlockSeq;
1293     // JoinIntervals invalidates the VNInfos in SrcInt, but we only need the
1294     // ranges for this, and they are preserved.
1295     LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1296     for (LiveInterval::const_iterator I = SrcInt.begin(), E = SrcInt.end();
1297          I != E; ++I ) {
1298       LIS->findLiveInMBBs(I->start, I->end, BlockSeq);
1299       for (unsigned idx = 0, size = BlockSeq.size(); idx != size; ++idx) {
1300         MachineBasicBlock &block = *BlockSeq[idx];
1301         if (!block.isLiveIn(CP.getDstReg()))
1302           block.addLiveIn(CP.getDstReg());
1303       }
1304       BlockSeq.clear();
1305     }
1306   }
1307
1308   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1309   // being merged.
1310   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1311
1312   // Update regalloc hint.
1313   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1314
1315   DEBUG({
1316     LiveInterval &DstInt = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1317     dbgs() << "\tJoined. Result = ";
1318     DstInt.print(dbgs(), TRI);
1319     dbgs() << "\n";
1320   });
1321
1322   ++numJoins;
1323   return true;
1324 }
1325
1326 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
1327 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
1328 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
1329 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
1330 ///
1331 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
1332 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
1333 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
1334 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
1335 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
1336 /// already been assigned.
1337 ///
1338 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
1339 /// contains the value number the copy is from.
1340 ///
1341 static unsigned ComputeUltimateVN(VNInfo *VNI,
1342                                   SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
1343                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &ThisFromOther,
1344                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &OtherFromThis,
1345                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
1346                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments) {
1347   unsigned VN = VNI->id;
1348
1349   // If the VN has already been computed, just return it.
1350   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
1351     return ThisValNoAssignments[VN];
1352   assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic value numbers");
1353
1354   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
1355   // number in the destination.
1356   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = ThisFromOther.find(VNI);
1357   if (I == ThisFromOther.end()) {
1358     NewVNInfo.push_back(VNI);
1359     return ThisValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1360   }
1361   VNInfo *OtherValNo = I->second;
1362
1363   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
1364   // been computed, return it.
1365   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo->id] >= 0)
1366     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo->id];
1367
1368   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
1369   // ultimate value # of the other value is.
1370   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
1371   unsigned UltimateVN =
1372     ComputeUltimateVN(OtherValNo, NewVNInfo, OtherFromThis, ThisFromOther,
1373                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments);
1374   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
1375 }
1376
1377
1378 // Find out if we have something like
1379 // A = X
1380 // B = X
1381 // if so, we can pretend this is actually
1382 // A = X
1383 // B = A
1384 // which allows us to coalesce A and B.
1385 // VNI is the definition of B. LR is the life range of A that includes
1386 // the slot just before B. If we return true, we add "B = X" to DupCopies.
1387 // This implies that A dominates B.
1388 static bool RegistersDefinedFromSameValue(LiveIntervals &li,
1389                                           const TargetRegisterInfo &tri,
1390                                           CoalescerPair &CP,
1391                                           VNInfo *VNI,
1392                                           LiveRange *LR,
1393                                      SmallVector<MachineInstr*, 8> &DupCopies) {
1394   // FIXME: This is very conservative. For example, we don't handle
1395   // physical registers.
1396
1397   MachineInstr *MI = VNI->getCopy();
1398
1399   if (!MI->isFullCopy() || CP.isPartial() || CP.isPhys())
1400     return false;
1401
1402   unsigned Dst = MI->getOperand(0).getReg();
1403   unsigned Src = MI->getOperand(1).getReg();
1404
1405   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) ||
1406       !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Dst))
1407     return false;
1408
1409   unsigned A = CP.getDstReg();
1410   unsigned B = CP.getSrcReg();
1411
1412   if (B == Dst)
1413     std::swap(A, B);
1414   assert(Dst == A);
1415
1416   VNInfo *Other = LR->valno;
1417   if (!Other->isDefByCopy())
1418     return false;
1419   const MachineInstr *OtherMI = Other->getCopy();
1420
1421   if (!OtherMI->isFullCopy())
1422     return false;
1423
1424   unsigned OtherDst = OtherMI->getOperand(0).getReg();
1425   unsigned OtherSrc = OtherMI->getOperand(1).getReg();
1426
1427   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(OtherSrc) ||
1428       !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(OtherDst))
1429     return false;
1430
1431   assert(OtherDst == B);
1432
1433   if (Src != OtherSrc)
1434     return false;
1435
1436   // If the copies use two different value numbers of X, we cannot merge
1437   // A and B.
1438   LiveInterval &SrcInt = li.getInterval(Src);
1439   // getVNInfoBefore returns NULL for undef copies. In this case, the
1440   // optimization is still safe.
1441   if (SrcInt.getVNInfoBefore(Other->def) != SrcInt.getVNInfoBefore(VNI->def))
1442     return false;
1443
1444   DupCopies.push_back(MI);
1445
1446   return true;
1447 }
1448
1449 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
1450 /// returns false.
1451 bool RegisterCoalescer::JoinIntervals(CoalescerPair &CP) {
1452   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1453   DEBUG({ dbgs() << "\t\tRHS = "; RHS.print(dbgs(), TRI); dbgs() << "\n"; });
1454
1455   // If a live interval is a physical register, check for interference with any
1456   // aliases. The interference check implemented here is a bit more conservative
1457   // than the full interfeence check below. We allow overlapping live ranges
1458   // only when one is a copy of the other.
1459   if (CP.isPhys()) {
1460     // Optimization for reserved registers like ESP.
1461     // We can only merge with a reserved physreg if RHS has a single value that
1462     // is a copy of CP.DstReg().  The live range of the reserved register will
1463     // look like a set of dead defs - we don't properly track the live range of
1464     // reserved registers.
1465     if (RegClassInfo.isReserved(CP.getDstReg())) {
1466       assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1467              "Invalid join with reserved register");
1468       // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1469       // register live ranges to look like dead defs.
1470       for (const unsigned *AS = TRI->getOverlaps(CP.getDstReg()); *AS; ++AS) {
1471         if (!LIS->hasInterval(*AS))
1472           continue;
1473         if (RHS.overlaps(LIS->getInterval(*AS))) {
1474           DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintReg(*AS, TRI) << '\n');
1475           return false;
1476         }
1477       }
1478       // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1479       // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1480       // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1481       // defs are there.
1482       return true;
1483     }
1484
1485     for (const unsigned *AS = TRI->getAliasSet(CP.getDstReg()); *AS; ++AS){
1486       if (!LIS->hasInterval(*AS))
1487         continue;
1488       const LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(*AS);
1489       LiveInterval::const_iterator LI = LHS.begin();
1490       for (LiveInterval::const_iterator RI = RHS.begin(), RE = RHS.end();
1491            RI != RE; ++RI) {
1492         LI = std::lower_bound(LI, LHS.end(), RI->start);
1493         // Does LHS have an overlapping live range starting before RI?
1494         if ((LI != LHS.begin() && LI[-1].end > RI->start) &&
1495             (RI->start != RI->valno->def ||
1496              !CP.isCoalescable(LIS->getInstructionFromIndex(RI->start)))) {
1497           DEBUG({
1498             dbgs() << "\t\tInterference from alias: ";
1499             LHS.print(dbgs(), TRI);
1500             dbgs() << "\n\t\tOverlap at " << RI->start << " and no copy.\n";
1501           });
1502           return false;
1503         }
1504
1505         // Check that LHS ranges beginning in this range are copies.
1506         for (; LI != LHS.end() && LI->start < RI->end; ++LI) {
1507           if (LI->start != LI->valno->def ||
1508               !CP.isCoalescable(LIS->getInstructionFromIndex(LI->start))) {
1509             DEBUG({
1510               dbgs() << "\t\tInterference from alias: ";
1511               LHS.print(dbgs(), TRI);
1512               dbgs() << "\n\t\tDef at " << LI->start << " is not a copy.\n";
1513             });
1514             return false;
1515           }
1516         }
1517       }
1518     }
1519   }
1520
1521   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
1522   // coalesced.
1523   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
1524   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
1525   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> LHSValsDefinedFromRHS;
1526   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> RHSValsDefinedFromLHS;
1527   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1528
1529   SmallVector<MachineInstr*, 8> DupCopies;
1530
1531   LiveInterval &LHS = LIS->getOrCreateInterval(CP.getDstReg());
1532   DEBUG({ dbgs() << "\t\tLHS = "; LHS.print(dbgs(), TRI); dbgs() << "\n"; });
1533
1534   // Loop over the value numbers of the LHS, seeing if any are defined from
1535   // the RHS.
1536   for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1537        i != e; ++i) {
1538     VNInfo *VNI = *i;
1539     if (VNI->isUnused() || !VNI->isDefByCopy())  // Src not defined by a copy?
1540       continue;
1541
1542     // Never join with a register that has EarlyClobber redefs.
1543     if (VNI->hasRedefByEC())
1544       return false;
1545
1546     // Figure out the value # from the RHS.
1547     LiveRange *lr = RHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
1548     // The copy could be to an aliased physreg.
1549     if (!lr) continue;
1550
1551     // DstReg is known to be a register in the LHS interval.  If the src is
1552     // from the RHS interval, we can use its value #.
1553     MachineInstr *MI = VNI->getCopy();
1554     if (!CP.isCoalescable(MI) &&
1555         !RegistersDefinedFromSameValue(*LIS, *TRI, CP, VNI, lr, DupCopies))
1556       continue;
1557
1558     LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = lr->valno;
1559   }
1560
1561   // Loop over the value numbers of the RHS, seeing if any are defined from
1562   // the LHS.
1563   for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
1564        i != e; ++i) {
1565     VNInfo *VNI = *i;
1566     if (VNI->isUnused() || !VNI->isDefByCopy())  // Src not defined by a copy?
1567       continue;
1568
1569     // Never join with a register that has EarlyClobber redefs.
1570     if (VNI->hasRedefByEC())
1571       return false;
1572
1573     // Figure out the value # from the LHS.
1574     LiveRange *lr = LHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
1575     // The copy could be to an aliased physreg.
1576     if (!lr) continue;
1577
1578     // DstReg is known to be a register in the RHS interval.  If the src is
1579     // from the LHS interval, we can use its value #.
1580     MachineInstr *MI = VNI->getCopy();
1581     if (!CP.isCoalescable(MI) &&
1582         !RegistersDefinedFromSameValue(*LIS, *TRI, CP, VNI, lr, DupCopies))
1583         continue;
1584
1585     RHSValsDefinedFromLHS[VNI] = lr->valno;
1586   }
1587
1588   LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1589   RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1590   NewVNInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
1591
1592   for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1593        i != e; ++i) {
1594     VNInfo *VNI = *i;
1595     unsigned VN = VNI->id;
1596     if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
1597       continue;
1598     ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1599                       LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
1600                       LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments);
1601   }
1602   for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
1603        i != e; ++i) {
1604     VNInfo *VNI = *i;
1605     unsigned VN = VNI->id;
1606     if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
1607       continue;
1608     // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
1609     if (RHSValsDefinedFromLHS.find(VNI) == RHSValsDefinedFromLHS.end()) {
1610       NewVNInfo.push_back(VNI);
1611       RHSValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1612       continue;
1613     }
1614
1615     ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1616                       RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
1617                       RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments);
1618   }
1619
1620   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
1621   // interval lists to see if these intervals are coalescable.
1622   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
1623   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
1624   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
1625   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
1626
1627   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
1628   if (I != IE && J != JE) {
1629     if (I->start < J->start) {
1630       I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
1631       if (I != LHS.begin()) --I;
1632     } else if (J->start < I->start) {
1633       J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
1634       if (J != RHS.begin()) --J;
1635     }
1636   }
1637
1638   while (I != IE && J != JE) {
1639     // Determine if these two live ranges overlap.
1640     bool Overlaps;
1641     if (I->start < J->start) {
1642       Overlaps = I->end > J->start;
1643     } else {
1644       Overlaps = J->end > I->start;
1645     }
1646
1647     // If so, check value # info to determine if they are really different.
1648     if (Overlaps) {
1649       // If the live range overlap will map to the same value number in the
1650       // result liverange, we can still coalesce them.  If not, we can't.
1651       if (LHSValNoAssignments[I->valno->id] !=
1652           RHSValNoAssignments[J->valno->id])
1653         return false;
1654       // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
1655       // then conservatively abort coalescing.
1656       if (NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]]->hasRedefByEC())
1657         return false;
1658     }
1659
1660     if (I->end < J->end)
1661       ++I;
1662     else
1663       ++J;
1664   }
1665
1666   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1667   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = LHSValsDefinedFromRHS.begin(),
1668          E = LHSValsDefinedFromRHS.end(); I != E; ++I) {
1669     VNInfo *VNI = I->first;
1670     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[VNI->id];
1671     if (VNI->hasPHIKill())
1672       NewVNInfo[LHSValID]->setHasPHIKill(true);
1673   }
1674
1675   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1676   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = RHSValsDefinedFromLHS.begin(),
1677          E = RHSValsDefinedFromLHS.end(); I != E; ++I) {
1678     VNInfo *VNI = I->first;
1679     unsigned RHSValID = RHSValNoAssignments[VNI->id];
1680     if (VNI->hasPHIKill())
1681       NewVNInfo[RHSValID]->setHasPHIKill(true);
1682   }
1683
1684   if (LHSValNoAssignments.empty())
1685     LHSValNoAssignments.push_back(-1);
1686   if (RHSValNoAssignments.empty())
1687     RHSValNoAssignments.push_back(-1);
1688
1689   SmallVector<unsigned, 8> SourceRegisters;
1690   for (SmallVector<MachineInstr*, 8>::iterator I = DupCopies.begin(),
1691          E = DupCopies.end(); I != E; ++I) {
1692     MachineInstr *MI = *I;
1693
1694     // We have pretended that the assignment to B in
1695     // A = X
1696     // B = X
1697     // was actually a copy from A. Now that we decided to coalesce A and B,
1698     // transform the code into
1699     // A = X
1700     // X = X
1701     // and mark the X as coalesced to keep the illusion.
1702     unsigned Src = MI->getOperand(1).getReg();
1703     SourceRegisters.push_back(Src);
1704     MI->getOperand(0).substVirtReg(Src, 0, *TRI);
1705
1706     markAsJoined(MI);
1707   }
1708
1709   // If B = X was the last use of X in a liverange, we have to shrink it now
1710   // that B = X is gone.
1711   for (SmallVector<unsigned, 8>::iterator I = SourceRegisters.begin(),
1712          E = SourceRegisters.end(); I != E; ++I) {
1713     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(*I));
1714   }
1715
1716   // If we get here, we know that we can coalesce the live ranges.  Ask the
1717   // intervals to coalesce themselves now.
1718   LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
1719            MRI);
1720   return true;
1721 }
1722
1723 namespace {
1724   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
1725   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
1726   struct DepthMBBCompare {
1727     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
1728     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
1729       // Deeper loops first
1730       if (LHS.first != RHS.first)
1731         return LHS.first > RHS.first;
1732
1733       // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
1734       // the most difficult copies first while intervals are short.
1735       unsigned cl = LHS.second->pred_size() + LHS.second->succ_size();
1736       unsigned cr = RHS.second->pred_size() + RHS.second->succ_size();
1737       if (cl != cr)
1738         return cl > cr;
1739
1740       // As a last resort, sort by block number.
1741       return LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
1742     }
1743   };
1744 }
1745
1746 void RegisterCoalescer::CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
1747                                             std::vector<MachineInstr*> &TryAgain) {
1748   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
1749
1750   SmallVector<MachineInstr*, 8> VirtCopies;
1751   SmallVector<MachineInstr*, 8> PhysCopies;
1752   SmallVector<MachineInstr*, 8> ImpDefCopies;
1753   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
1754        MII != E;) {
1755     MachineInstr *Inst = MII++;
1756
1757     // If this isn't a copy nor a extract_subreg, we can't join intervals.
1758     unsigned SrcReg, DstReg;
1759     if (Inst->isCopy()) {
1760       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1761       SrcReg = Inst->getOperand(1).getReg();
1762     } else if (Inst->isSubregToReg()) {
1763       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1764       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
1765     } else
1766       continue;
1767
1768     bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1769     bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1770     if (LIS->hasInterval(SrcReg) && LIS->getInterval(SrcReg).empty())
1771       ImpDefCopies.push_back(Inst);
1772     else if (SrcIsPhys || DstIsPhys)
1773       PhysCopies.push_back(Inst);
1774     else
1775       VirtCopies.push_back(Inst);
1776   }
1777
1778   // Try coalescing implicit copies and insert_subreg <undef> first,
1779   // followed by copies to / from physical registers, then finally copies
1780   // from virtual registers to virtual registers.
1781   for (unsigned i = 0, e = ImpDefCopies.size(); i != e; ++i) {
1782     MachineInstr *TheCopy = ImpDefCopies[i];
1783     bool Again = false;
1784     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1785       if (Again)
1786         TryAgain.push_back(TheCopy);
1787   }
1788   for (unsigned i = 0, e = PhysCopies.size(); i != e; ++i) {
1789     MachineInstr *TheCopy = PhysCopies[i];
1790     bool Again = false;
1791     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1792       if (Again)
1793         TryAgain.push_back(TheCopy);
1794   }
1795   for (unsigned i = 0, e = VirtCopies.size(); i != e; ++i) {
1796     MachineInstr *TheCopy = VirtCopies[i];
1797     bool Again = false;
1798     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
1799       if (Again)
1800         TryAgain.push_back(TheCopy);
1801   }
1802 }
1803
1804 void RegisterCoalescer::joinIntervals() {
1805   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
1806
1807   std::vector<MachineInstr*> TryAgainList;
1808   if (Loops->empty()) {
1809     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
1810     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();
1811          I != E; ++I)
1812       CopyCoalesceInMBB(I, TryAgainList);
1813   } else {
1814     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
1815     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
1816     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
1817
1818     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
1819     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
1820     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
1821     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
1822       MachineBasicBlock *MBB = I;
1823       MBBs.push_back(std::make_pair(Loops->getLoopDepth(MBB), I));
1824     }
1825
1826     // Sort by loop depth.
1827     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
1828
1829     // Finally, join intervals in loop nest order.
1830     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
1831       CopyCoalesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
1832   }
1833
1834   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
1835   // until we make no progress.
1836   bool ProgressMade = true;
1837   while (ProgressMade) {
1838     ProgressMade = false;
1839
1840     for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
1841       MachineInstr *&TheCopy = TryAgainList[i];
1842       if (!TheCopy)
1843         continue;
1844
1845       bool Again = false;
1846       bool Success = JoinCopy(TheCopy, Again);
1847       if (Success || !Again) {
1848         TheCopy= 0;   // Mark this one as done.
1849         ProgressMade = true;
1850       }
1851     }
1852   }
1853 }
1854
1855 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
1856   JoinedCopies.clear();
1857   ReMatCopies.clear();
1858   ReMatDefs.clear();
1859 }
1860
1861 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
1862   MF = &fn;
1863   MRI = &fn.getRegInfo();
1864   TM = &fn.getTarget();
1865   TRI = TM->getRegisterInfo();
1866   TII = TM->getInstrInfo();
1867   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1868   LDV = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
1869   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1870   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1871
1872   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
1873                << "********** Function: "
1874                << ((Value*)MF->getFunction())->getName() << '\n');
1875
1876   if (VerifyCoalescing)
1877     MF->verify(this, "Before register coalescing");
1878
1879   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
1880
1881   // Join (coalesce) intervals if requested.
1882   if (EnableJoining) {
1883     joinIntervals();
1884     DEBUG({
1885         dbgs() << "********** INTERVALS POST JOINING **********\n";
1886         for (LiveIntervals::iterator I = LIS->begin(), E = LIS->end();
1887              I != E; ++I){
1888           I->second->print(dbgs(), TRI);
1889           dbgs() << "\n";
1890         }
1891       });
1892   }
1893
1894   // Perform a final pass over the instructions and compute spill weights
1895   // and remove identity moves.
1896   SmallVector<unsigned, 4> DeadDefs, InflateRegs;
1897   for (MachineFunction::iterator mbbi = MF->begin(), mbbe = MF->end();
1898        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
1899     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
1900     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
1901          mii != mie; ) {
1902       MachineInstr *MI = mii;
1903       if (JoinedCopies.count(MI)) {
1904         // Delete all coalesced copies.
1905         bool DoDelete = true;
1906         assert(MI->isCopyLike() && "Unrecognized copy instruction");
1907         unsigned SrcReg = MI->getOperand(MI->isSubregToReg() ? 2 : 1).getReg();
1908         unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1909
1910         // Collect candidates for register class inflation.
1911         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1912             RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(SrcReg)))
1913           InflateRegs.push_back(SrcReg);
1914         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
1915             RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(DstReg)))
1916           InflateRegs.push_back(DstReg);
1917
1918         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) &&
1919             MI->getNumOperands() > 2)
1920           // Do not delete extract_subreg, insert_subreg of physical
1921           // registers unless the definition is dead. e.g.
1922           // %DO<def> = INSERT_SUBREG %D0<undef>, %S0<kill>, 1
1923           // or else the scavenger may complain. LowerSubregs will
1924           // delete them later.
1925           DoDelete = false;
1926
1927         if (MI->allDefsAreDead()) {
1928           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1929               LIS->hasInterval(SrcReg))
1930             LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(SrcReg));
1931           DoDelete = true;
1932         }
1933         if (!DoDelete) {
1934           // We need the instruction to adjust liveness, so make it a KILL.
1935           if (MI->isSubregToReg()) {
1936             MI->RemoveOperand(3);
1937             MI->RemoveOperand(1);
1938           }
1939           MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::KILL));
1940           mii = llvm::next(mii);
1941         } else {
1942           LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1943           mii = mbbi->erase(mii);
1944           ++numPeep;
1945         }
1946         continue;
1947       }
1948
1949       // Now check if this is a remat'ed def instruction which is now dead.
1950       if (ReMatDefs.count(MI)) {
1951         bool isDead = true;
1952         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1953           const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1954           if (!MO.isReg())
1955             continue;
1956           unsigned Reg = MO.getReg();
1957           if (!Reg)
1958             continue;
1959           DeadDefs.push_back(Reg);
1960           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
1961             // Remat may also enable register class inflation.
1962             if (RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg)))
1963               InflateRegs.push_back(Reg);
1964           }
1965           if (MO.isDead())
1966             continue;
1967           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
1968               !MRI->use_nodbg_empty(Reg)) {
1969             isDead = false;
1970             break;
1971           }
1972         }
1973         if (isDead) {
1974           while (!DeadDefs.empty()) {
1975             unsigned DeadDef = DeadDefs.back();
1976             DeadDefs.pop_back();
1977             RemoveDeadDef(LIS->getInterval(DeadDef), MI);
1978           }
1979           LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
1980           mii = mbbi->erase(mii);
1981           continue;
1982         } else
1983           DeadDefs.clear();
1984       }
1985
1986       ++mii;
1987
1988       // Check for now unnecessary kill flags.
1989       if (LIS->isNotInMIMap(MI)) continue;
1990       SlotIndex DefIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
1991       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1992         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1993         if (!MO.isReg() || !MO.isKill()) continue;
1994         unsigned reg = MO.getReg();
1995         if (!reg || !LIS->hasInterval(reg)) continue;
1996         if (!LIS->getInterval(reg).killedAt(DefIdx)) {
1997           MO.setIsKill(false);
1998           continue;
1999         }
2000         // When leaving a kill flag on a physreg, check if any subregs should
2001         // remain alive.
2002         if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
2003           continue;
2004         for (const unsigned *SR = TRI->getSubRegisters(reg);
2005              unsigned S = *SR; ++SR)
2006           if (LIS->hasInterval(S) && LIS->getInterval(S).liveAt(DefIdx))
2007             MI->addRegisterDefined(S, TRI);
2008       }
2009     }
2010   }
2011
2012   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2013   // Removing sub-register opreands may alow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2014   // DPR inflation.
2015   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2016   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2017                     InflateRegs.end());
2018   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2019   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2020     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2021     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2022       continue;
2023     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2024       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2025                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
2026       ++NumInflated;
2027     }
2028   }
2029
2030   DEBUG(dump());
2031   DEBUG(LDV->dump());
2032   if (VerifyCoalescing)
2033     MF->verify(this, "After register coalescing");
2034   return true;
2035 }
2036
2037 /// print - Implement the dump method.
2038 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2039    LIS->print(O, m);
2040 }