ScheduleDAGInstrs: In functions with tail calls PseudoSourceValues are not non-aliasi...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ScheduleDAGInstrs.cpp
1 //===---- ScheduleDAGInstrs.cpp - MachineInstr Rescheduling ---------------===//
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 implements the ScheduleDAGInstrs class, which implements re-scheduling
11 // of MachineInstrs.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
16 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
29 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
30 #include "llvm/IR/Operator.h"
31 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/Format.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 <queue>
41
42 using namespace llvm;
43
44 #define DEBUG_TYPE "misched"
45
46 static cl::opt<bool> EnableAASchedMI("enable-aa-sched-mi", cl::Hidden,
47     cl::ZeroOrMore, cl::init(false),
48     cl::desc("Enable use of AA during MI DAG construction"));
49
50 static cl::opt<bool> UseTBAA("use-tbaa-in-sched-mi", cl::Hidden,
51     cl::init(true), cl::desc("Enable use of TBAA during MI DAG construction"));
52
53 ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineFunction &mf,
54                                      const MachineLoopInfo *mli,
55                                      bool IsPostRAFlag, bool RemoveKillFlags,
56                                      LiveIntervals *lis)
57     : ScheduleDAG(mf), MLI(mli), MFI(mf.getFrameInfo()), LIS(lis),
58       IsPostRA(IsPostRAFlag), RemoveKillFlags(RemoveKillFlags),
59       CanHandleTerminators(false), FirstDbgValue(nullptr) {
60   assert((IsPostRA || LIS) && "PreRA scheduling requires LiveIntervals");
61   DbgValues.clear();
62   assert(!(IsPostRA && MRI.getNumVirtRegs()) &&
63          "Virtual registers must be removed prior to PostRA scheduling");
64
65   const TargetSubtargetInfo &ST = mf.getSubtarget();
66   SchedModel.init(ST.getSchedModel(), &ST, TII);
67 }
68
69 /// getUnderlyingObjectFromInt - This is the function that does the work of
70 /// looking through basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
71 static const Value *getUnderlyingObjectFromInt(const Value *V) {
72   do {
73     if (const Operator *U = dyn_cast<Operator>(V)) {
74       // If we find a ptrtoint, we can transfer control back to the
75       // regular getUnderlyingObjectFromInt.
76       if (U->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
77         return U->getOperand(0);
78       // If we find an add of a constant, a multiplied value, or a phi, it's
79       // likely that the other operand will lead us to the base
80       // object. We don't have to worry about the case where the
81       // object address is somehow being computed by the multiply,
82       // because our callers only care when the result is an
83       // identifiable object.
84       if (U->getOpcode() != Instruction::Add ||
85           (!isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
86            Operator::getOpcode(U->getOperand(1)) != Instruction::Mul &&
87            !isa<PHINode>(U->getOperand(1))))
88         return V;
89       V = U->getOperand(0);
90     } else {
91       return V;
92     }
93     assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Unexpected operand type!");
94   } while (1);
95 }
96
97 /// getUnderlyingObjects - This is a wrapper around GetUnderlyingObjects
98 /// and adds support for basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
99 static void getUnderlyingObjects(const Value *V,
100                                  SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
101                                  const DataLayout &DL) {
102   SmallPtrSet<const Value *, 16> Visited;
103   SmallVector<const Value *, 4> Working(1, V);
104   do {
105     V = Working.pop_back_val();
106
107     SmallVector<Value *, 4> Objs;
108     GetUnderlyingObjects(const_cast<Value *>(V), Objs, DL);
109
110     for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
111          I != IE; ++I) {
112       V = *I;
113       if (!Visited.insert(V).second)
114         continue;
115       if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::IntToPtr) {
116         const Value *O =
117           getUnderlyingObjectFromInt(cast<User>(V)->getOperand(0));
118         if (O->getType()->isPointerTy()) {
119           Working.push_back(O);
120           continue;
121         }
122       }
123       Objects.push_back(const_cast<Value *>(V));
124     }
125   } while (!Working.empty());
126 }
127
128 typedef PointerUnion<const Value *, const PseudoSourceValue *> ValueType;
129 typedef SmallVector<PointerIntPair<ValueType, 1, bool>, 4>
130 UnderlyingObjectsVector;
131
132 /// getUnderlyingObjectsForInstr - If this machine instr has memory reference
133 /// information and it can be tracked to a normal reference to a known
134 /// object, return the Value for that object.
135 static void getUnderlyingObjectsForInstr(const MachineInstr *MI,
136                                          const MachineFrameInfo *MFI,
137                                          UnderlyingObjectsVector &Objects,
138                                          const DataLayout &DL) {
139   if (!MI->hasOneMemOperand() ||
140       (!(*MI->memoperands_begin())->getValue() &&
141        !(*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) ||
142       (*MI->memoperands_begin())->isVolatile())
143     return;
144
145   if (const PseudoSourceValue *PSV =
146       (*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
147     // Function that contain tail calls don't have unique PseudoSourceValue
148     // objects. Two PseudoSourceValues might refer to the same or overlapping
149     // locations. The client code calling this function assumes this is not the
150     // case. So return a conservative answer of no known object.
151     if (MFI->hasTailCall())
152       return;
153
154     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
155     // because the code that uses this function has no way to cope with
156     // such aliases.
157     if (!PSV->isAliased(MFI)) {
158       bool MayAlias = PSV->mayAlias(MFI);
159       Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(PSV, MayAlias));
160     }
161     return;
162   }
163
164   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
165   if (!V)
166     return;
167
168   SmallVector<Value *, 4> Objs;
169   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
170
171   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
172          I != IE; ++I) {
173     V = *I;
174
175     if (!isIdentifiedObject(V)) {
176       Objects.clear();
177       return;
178     }
179
180     Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(V, true));
181   }
182 }
183
184 void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
185   BB = bb;
186 }
187
188 void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
189   // Subclasses should no longer refer to the old block.
190   BB = nullptr;
191 }
192
193 /// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
194 /// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
195 /// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
196 /// region.
197 void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
198                                     MachineBasicBlock::iterator begin,
199                                     MachineBasicBlock::iterator end,
200                                     unsigned regioninstrs) {
201   assert(bb == BB && "startBlock should set BB");
202   RegionBegin = begin;
203   RegionEnd = end;
204   NumRegionInstrs = regioninstrs;
205 }
206
207 /// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
208 /// driver wants to refer to the previous scheduling region.
209 void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
210   // Nothing to do.
211 }
212
213 /// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
214 /// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
215 /// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
216 /// make sure instructions which define registers that are either used by
217 /// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
218 /// especially important when the definition latency of the return value(s)
219 /// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
220 /// used by instructions in the fallthrough block.
221 void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
222   MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : nullptr;
223   ExitSU.setInstr(ExitMI);
224   bool AllDepKnown = ExitMI &&
225     (ExitMI->isCall() || ExitMI->isBarrier());
226   if (ExitMI && AllDepKnown) {
227     // If it's a call or a barrier, add dependencies on the defs and uses of
228     // instruction.
229     for (unsigned i = 0, e = ExitMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
230       const MachineOperand &MO = ExitMI->getOperand(i);
231       if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
232       unsigned Reg = MO.getReg();
233       if (Reg == 0) continue;
234
235       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
236         Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
237       else {
238         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered after regalloc.");
239         if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
240           addVRegUseDeps(&ExitSU, i);
241       }
242     }
243   } else {
244     // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
245     // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
246     assert(Uses.empty() && "Uses in set before adding deps?");
247     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
248            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
249       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
250              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
251         unsigned Reg = *I;
252         if (!Uses.contains(Reg))
253           Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
254       }
255   }
256 }
257
258 /// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
259 /// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
260 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
261   const MachineOperand &MO = SU->getInstr()->getOperand(OperIdx);
262   assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
263
264   // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
265   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
266
267   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
268        Alias.isValid(); ++Alias) {
269     if (!Uses.contains(*Alias))
270       continue;
271     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Uses.find(*Alias); I != Uses.end(); ++I) {
272       SUnit *UseSU = I->SU;
273       if (UseSU == SU)
274         continue;
275
276       // Adjust the dependence latency using operand def/use information,
277       // then allow the target to perform its own adjustments.
278       int UseOp = I->OpIdx;
279       MachineInstr *RegUse = nullptr;
280       SDep Dep;
281       if (UseOp < 0)
282         Dep = SDep(SU, SDep::Artificial);
283       else {
284         // Set the hasPhysRegDefs only for physreg defs that have a use within
285         // the scheduling region.
286         SU->hasPhysRegDefs = true;
287         Dep = SDep(SU, SDep::Data, *Alias);
288         RegUse = UseSU->getInstr();
289       }
290       Dep.setLatency(
291         SchedModel.computeOperandLatency(SU->getInstr(), OperIdx, RegUse,
292                                          UseOp));
293
294       ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
295       UseSU->addPred(Dep);
296     }
297   }
298 }
299
300 /// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
301 /// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
302 /// depend the physical register referenced at OperIdx.
303 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
304   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
305   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
306
307   // Optionally add output and anti dependencies. For anti
308   // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
309   // target we want to allow the defining instruction to issue
310   // in the same cycle as the using instruction.
311   // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
312   //       there's no cost for reusing registers.
313   SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
314   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
315        Alias.isValid(); ++Alias) {
316     if (!Defs.contains(*Alias))
317       continue;
318     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Defs.find(*Alias); I != Defs.end(); ++I) {
319       SUnit *DefSU = I->SU;
320       if (DefSU == &ExitSU)
321         continue;
322       if (DefSU != SU &&
323           (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
324            !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
325         if (Kind == SDep::Anti)
326           DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias));
327         else {
328           SDep Dep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias);
329           Dep.setLatency(
330             SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
331           DefSU->addPred(Dep);
332         }
333       }
334     }
335   }
336
337   if (!MO.isDef()) {
338     SU->hasPhysRegUses = true;
339     // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
340     // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
341     // Push this SUnit on the use list.
342     Uses.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, MO.getReg()));
343     if (RemoveKillFlags)
344       MO.setIsKill(false);
345   }
346   else {
347     addPhysRegDataDeps(SU, OperIdx);
348     unsigned Reg = MO.getReg();
349
350     // clear this register's use list
351     if (Uses.contains(Reg))
352       Uses.eraseAll(Reg);
353
354     if (!MO.isDead()) {
355       Defs.eraseAll(Reg);
356     } else if (SU->isCall) {
357       // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
358       // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
359       // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
360       // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
361       // DefList.
362       Reg2SUnitsMap::RangePair P = Defs.equal_range(Reg);
363       Reg2SUnitsMap::iterator B = P.first;
364       Reg2SUnitsMap::iterator I = P.second;
365       for (bool isBegin = I == B; !isBegin; /* empty */) {
366         isBegin = (--I) == B;
367         if (!I->SU->isCall)
368           break;
369         I = Defs.erase(I);
370       }
371     }
372
373     // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
374     Defs.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
375   }
376 }
377
378 /// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
379 /// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
380 /// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
381 ///
382 /// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
383 /// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
384 void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
385   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
386   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
387
388   // Singly defined vregs do not have output/anti dependencies.
389   // The current operand is a def, so we have at least one.
390   // Check here if there are any others...
391   if (MRI.hasOneDef(Reg))
392     return;
393
394   // Add output dependence to the next nearest def of this vreg.
395   //
396   // Unless this definition is dead, the output dependence should be
397   // transitively redundant with antidependencies from this definition's
398   // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
399   // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
400   // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
401   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
402   if (DefI == VRegDefs.end())
403     VRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
404   else {
405     SUnit *DefSU = DefI->SU;
406     if (DefSU != SU && DefSU != &ExitSU) {
407       SDep Dep(SU, SDep::Output, Reg);
408       Dep.setLatency(
409         SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
410       DefSU->addPred(Dep);
411     }
412     DefI->SU = SU;
413   }
414 }
415
416 /// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
417 /// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
418 /// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
419 /// the same scheduling region if they write the virtual register.
420 ///
421 /// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
422 void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
423   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
424   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
425
426   // Record this local VReg use.
427   VReg2UseMap::iterator UI = VRegUses.find(Reg);
428   for (; UI != VRegUses.end(); ++UI) {
429     if (UI->SU == SU)
430       break;
431   }
432   if (UI == VRegUses.end())
433     VRegUses.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
434
435   // Lookup this operand's reaching definition.
436   assert(LIS && "vreg dependencies requires LiveIntervals");
437   LiveQueryResult LRQ
438     = LIS->getInterval(Reg).Query(LIS->getInstructionIndex(MI));
439   VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
440
441   // VNI will be valid because MachineOperand::readsReg() is checked by caller.
442   assert(VNI && "No value to read by operand");
443   MachineInstr *Def = LIS->getInstructionFromIndex(VNI->def);
444   // Phis and other noninstructions (after coalescing) have a NULL Def.
445   if (Def) {
446     SUnit *DefSU = getSUnit(Def);
447     if (DefSU) {
448       // The reaching Def lives within this scheduling region.
449       // Create a data dependence.
450       SDep dep(DefSU, SDep::Data, Reg);
451       // Adjust the dependence latency using operand def/use information, then
452       // allow the target to perform its own adjustments.
453       int DefOp = Def->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
454       dep.setLatency(SchedModel.computeOperandLatency(Def, DefOp, MI, OperIdx));
455
456       const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
457       ST.adjustSchedDependency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
458       SU->addPred(dep);
459     }
460   }
461
462   // Add antidependence to the following def of the vreg it uses.
463   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
464   if (DefI != VRegDefs.end() && DefI->SU != SU)
465     DefI->SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, Reg));
466 }
467
468 /// Return true if MI is an instruction we are unable to reason about
469 /// (like a call or something with unmodeled side effects).
470 static inline bool isGlobalMemoryObject(AliasAnalysis *AA, MachineInstr *MI) {
471   if (MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
472       (MI->hasOrderedMemoryRef() &&
473        (!MI->mayLoad() || !MI->isInvariantLoad(AA))))
474     return true;
475   return false;
476 }
477
478 // This MI might have either incomplete info, or known to be unsafe
479 // to deal with (i.e. volatile object).
480 static inline bool isUnsafeMemoryObject(MachineInstr *MI,
481                                         const MachineFrameInfo *MFI,
482                                         const DataLayout &DL) {
483   if (!MI || MI->memoperands_empty())
484     return true;
485   // We purposefully do no check for hasOneMemOperand() here
486   // in hope to trigger an assert downstream in order to
487   // finish implementation.
488   if ((*MI->memoperands_begin())->isVolatile() ||
489        MI->hasUnmodeledSideEffects())
490     return true;
491
492   if ((*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
493     // Similarly to getUnderlyingObjectForInstr:
494     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
495     // because the code that uses this function has no way to cope with
496     // such aliases.
497     return true;
498   }
499
500   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
501   if (!V)
502     return true;
503
504   SmallVector<Value *, 4> Objs;
505   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
506   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(),
507          IE = Objs.end(); I != IE; ++I) {
508     // Does this pointer refer to a distinct and identifiable object?
509     if (!isIdentifiedObject(*I))
510       return true;
511   }
512
513   return false;
514 }
515
516 /// This returns true if the two MIs need a chain edge betwee them.
517 /// If these are not even memory operations, we still may need
518 /// chain deps between them. The question really is - could
519 /// these two MIs be reordered during scheduling from memory dependency
520 /// point of view.
521 static bool MIsNeedChainEdge(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
522                              const DataLayout &DL, MachineInstr *MIa,
523                              MachineInstr *MIb) {
524   const MachineFunction *MF = MIa->getParent()->getParent();
525   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
526
527   // Cover a trivial case - no edge is need to itself.
528   if (MIa == MIb)
529     return false;
530  
531   // Let the target decide if memory accesses cannot possibly overlap.
532   if ((MIa->mayLoad() || MIa->mayStore()) &&
533       (MIb->mayLoad() || MIb->mayStore()))
534     if (TII->areMemAccessesTriviallyDisjoint(MIa, MIb, AA))
535       return false;
536
537   // FIXME: Need to handle multiple memory operands to support all targets.
538   if (!MIa->hasOneMemOperand() || !MIb->hasOneMemOperand())
539     return true;
540
541   if (isUnsafeMemoryObject(MIa, MFI, DL) || isUnsafeMemoryObject(MIb, MFI, DL))
542     return true;
543
544   // If we are dealing with two "normal" loads, we do not need an edge
545   // between them - they could be reordered.
546   if (!MIa->mayStore() && !MIb->mayStore())
547     return false;
548
549   // To this point analysis is generic. From here on we do need AA.
550   if (!AA)
551     return true;
552
553   MachineMemOperand *MMOa = *MIa->memoperands_begin();
554   MachineMemOperand *MMOb = *MIb->memoperands_begin();
555
556   if (!MMOa->getValue() || !MMOb->getValue())
557     return true;
558
559   // The following interface to AA is fashioned after DAGCombiner::isAlias
560   // and operates with MachineMemOperand offset with some important
561   // assumptions:
562   //   - LLVM fundamentally assumes flat address spaces.
563   //   - MachineOperand offset can *only* result from legalization and
564   //     cannot affect queries other than the trivial case of overlap
565   //     checking.
566   //   - These offsets never wrap and never step outside
567   //     of allocated objects.
568   //   - There should never be any negative offsets here.
569   //
570   // FIXME: Modify API to hide this math from "user"
571   // FIXME: Even before we go to AA we can reason locally about some
572   // memory objects. It can save compile time, and possibly catch some
573   // corner cases not currently covered.
574
575   assert ((MMOa->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
576   assert ((MMOb->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
577
578   int64_t MinOffset = std::min(MMOa->getOffset(), MMOb->getOffset());
579   int64_t Overlapa = MMOa->getSize() + MMOa->getOffset() - MinOffset;
580   int64_t Overlapb = MMOb->getSize() + MMOb->getOffset() - MinOffset;
581
582   AliasAnalysis::AliasResult AAResult = AA->alias(
583       AliasAnalysis::Location(MMOa->getValue(), Overlapa,
584                               UseTBAA ? MMOa->getAAInfo() : AAMDNodes()),
585       AliasAnalysis::Location(MMOb->getValue(), Overlapb,
586                               UseTBAA ? MMOb->getAAInfo() : AAMDNodes()));
587
588   return (AAResult != AliasAnalysis::NoAlias);
589 }
590
591 /// This recursive function iterates over chain deps of SUb looking for
592 /// "latest" node that needs a chain edge to SUa.
593 static unsigned iterateChainSucc(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
594                                  const DataLayout &DL, SUnit *SUa, SUnit *SUb,
595                                  SUnit *ExitSU, unsigned *Depth,
596                                  SmallPtrSetImpl<const SUnit *> &Visited) {
597   if (!SUa || !SUb || SUb == ExitSU)
598     return *Depth;
599
600   // Remember visited nodes.
601   if (!Visited.insert(SUb).second)
602       return *Depth;
603   // If there is _some_ dependency already in place, do not
604   // descend any further.
605   // TODO: Need to make sure that if that dependency got eliminated or ignored
606   // for any reason in the future, we would not violate DAG topology.
607   // Currently it does not happen, but makes an implicit assumption about
608   // future implementation.
609   //
610   // Independently, if we encounter node that is some sort of global
611   // object (like a call) we already have full set of dependencies to it
612   // and we can stop descending.
613   if (SUa->isSucc(SUb) ||
614       isGlobalMemoryObject(AA, SUb->getInstr()))
615     return *Depth;
616
617   // If we do need an edge, or we have exceeded depth budget,
618   // add that edge to the predecessors chain of SUb,
619   // and stop descending.
620   if (*Depth > 200 ||
621       MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
622     SUb->addPred(SDep(SUa, SDep::MayAliasMem));
623     return *Depth;
624   }
625   // Track current depth.
626   (*Depth)++;
627   // Iterate over memory dependencies only.
628   for (SUnit::const_succ_iterator I = SUb->Succs.begin(), E = SUb->Succs.end();
629        I != E; ++I)
630     if (I->isNormalMemoryOrBarrier())
631       iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SUa, I->getSUnit(), ExitSU, Depth, Visited);
632   return *Depth;
633 }
634
635 /// This function assumes that "downward" from SU there exist
636 /// tail/leaf of already constructed DAG. It iterates downward and
637 /// checks whether SU can be aliasing any node dominated
638 /// by it.
639 static void adjustChainDeps(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
640                             const DataLayout &DL, SUnit *SU, SUnit *ExitSU,
641                             std::set<SUnit *> &CheckList,
642                             unsigned LatencyToLoad) {
643   if (!SU)
644     return;
645
646   SmallPtrSet<const SUnit*, 16> Visited;
647   unsigned Depth = 0;
648
649   for (std::set<SUnit *>::iterator I = CheckList.begin(), IE = CheckList.end();
650        I != IE; ++I) {
651     if (SU == *I)
652       continue;
653     if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SU->getInstr(), (*I)->getInstr())) {
654       SDep Dep(SU, SDep::MayAliasMem);
655       Dep.setLatency(((*I)->getInstr()->mayLoad()) ? LatencyToLoad : 0);
656       (*I)->addPred(Dep);
657     }
658
659     // Iterate recursively over all previously added memory chain
660     // successors. Keep track of visited nodes.
661     for (SUnit::const_succ_iterator J = (*I)->Succs.begin(),
662          JE = (*I)->Succs.end(); J != JE; ++J)
663       if (J->isNormalMemoryOrBarrier())
664         iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SU, J->getSUnit(), ExitSU, &Depth,
665                          Visited);
666   }
667 }
668
669 /// Check whether two objects need a chain edge, if so, add it
670 /// otherwise remember the rejected SU.
671 static inline void addChainDependency(AliasAnalysis *AA,
672                                       const MachineFrameInfo *MFI,
673                                       const DataLayout &DL, SUnit *SUa,
674                                       SUnit *SUb, std::set<SUnit *> &RejectList,
675                                       unsigned TrueMemOrderLatency = 0,
676                                       bool isNormalMemory = false) {
677   // If this is a false dependency,
678   // do not add the edge, but rememeber the rejected node.
679   if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
680     SDep Dep(SUa, isNormalMemory ? SDep::MayAliasMem : SDep::Barrier);
681     Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
682     SUb->addPred(Dep);
683   }
684   else {
685     // Duplicate entries should be ignored.
686     RejectList.insert(SUb);
687     DEBUG(dbgs() << "\tReject chain dep between SU("
688           << SUa->NodeNum << ") and SU("
689           << SUb->NodeNum << ")\n");
690   }
691 }
692
693 /// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down toplological
694 /// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
695 ///
696 /// Map each real instruction to its SUnit.
697 ///
698 /// After initSUnits, the SUnits vector cannot be resized and the scheduler may
699 /// hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit IDs
700 /// instead of pointers.
701 ///
702 /// MachineScheduler relies on initSUnits numbering the nodes by their order in
703 /// the original instruction list.
704 void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
705   // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
706   // which is contained within a basic block.
707   SUnits.reserve(NumRegionInstrs);
708
709   for (MachineBasicBlock::iterator I = RegionBegin; I != RegionEnd; ++I) {
710     MachineInstr *MI = I;
711     if (MI->isDebugValue())
712       continue;
713
714     SUnit *SU = newSUnit(MI);
715     MISUnitMap[MI] = SU;
716
717     SU->isCall = MI->isCall();
718     SU->isCommutable = MI->isCommutable();
719
720     // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
721     SU->Latency = SchedModel.computeInstrLatency(SU->getInstr());
722
723     // If this SUnit uses a reserved or unbuffered resource, mark it as such.
724     //
725     // Reserved resources block an instruction from issuing and stall the
726     // entire pipeline. These are identified by BufferSize=0.
727     //
728     // Unbuffered resources prevent execution of subsequent instructions that
729     // require the same resources. This is used for in-order execution pipelines
730     // within an out-of-order core. These are identified by BufferSize=1.
731     if (SchedModel.hasInstrSchedModel()) {
732       const MCSchedClassDesc *SC = getSchedClass(SU);
733       for (TargetSchedModel::ProcResIter
734              PI = SchedModel.getWriteProcResBegin(SC),
735              PE = SchedModel.getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
736         switch (SchedModel.getProcResource(PI->ProcResourceIdx)->BufferSize) {
737         case 0:
738           SU->hasReservedResource = true;
739           break;
740         case 1:
741           SU->isUnbuffered = true;
742           break;
743         default:
744           break;
745         }
746       }
747     }
748   }
749 }
750
751 /// If RegPressure is non-null, compute register pressure as a side effect. The
752 /// DAG builder is an efficient place to do it because it already visits
753 /// operands.
754 void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA,
755                                         RegPressureTracker *RPTracker,
756                                         PressureDiffs *PDiffs) {
757   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
758   bool UseAA = EnableAASchedMI.getNumOccurrences() > 0 ? EnableAASchedMI
759                                                        : ST.useAA();
760   AliasAnalysis *AAForDep = UseAA ? AA : nullptr;
761
762   MISUnitMap.clear();
763   ScheduleDAG::clearDAG();
764
765   // Create an SUnit for each real instruction.
766   initSUnits();
767
768   if (PDiffs)
769     PDiffs->init(SUnits.size());
770
771   // We build scheduling units by walking a block's instruction list from bottom
772   // to top.
773
774   // Remember where a generic side-effecting instruction is as we procede.
775   SUnit *BarrierChain = nullptr, *AliasChain = nullptr;
776
777   // Memory references to specific known memory locations are tracked
778   // so that they can be given more precise dependencies. We track
779   // separately the known memory locations that may alias and those
780   // that are known not to alias
781   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemDefs, NonAliasMemDefs;
782   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemUses, NonAliasMemUses;
783   std::set<SUnit*> RejectMemNodes;
784
785   // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
786   // without emitting the info from the previous call.
787   DbgValues.clear();
788   FirstDbgValue = nullptr;
789
790   assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
791          "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
792   Defs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
793   Uses.setUniverse(TRI->getNumRegs());
794
795   assert(VRegDefs.empty() && "Only BuildSchedGraph may access VRegDefs");
796   VRegUses.clear();
797   VRegDefs.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
798   VRegUses.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
799
800   // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
801   // ExitSU.
802   addSchedBarrierDeps();
803
804   // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
805   MachineInstr *DbgMI = nullptr;
806   for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
807        MII != MIE; --MII) {
808     MachineInstr *MI = std::prev(MII);
809     if (MI && DbgMI) {
810       DbgValues.push_back(std::make_pair(DbgMI, MI));
811       DbgMI = nullptr;
812     }
813
814     if (MI->isDebugValue()) {
815       DbgMI = MI;
816       continue;
817     }
818     SUnit *SU = MISUnitMap[MI];
819     assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
820
821     if (RPTracker) {
822       PressureDiff *PDiff = PDiffs ? &(*PDiffs)[SU->NodeNum] : nullptr;
823       RPTracker->recede(/*LiveUses=*/nullptr, PDiff);
824       assert(RPTracker->getPos() == std::prev(MII) &&
825              "RPTracker can't find MI");
826     }
827
828     assert(
829         (CanHandleTerminators || (!MI->isTerminator() && !MI->isPosition())) &&
830         "Cannot schedule terminators or labels!");
831
832     // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
833     bool HasVRegDef = false;
834     for (unsigned j = 0, n = MI->getNumOperands(); j != n; ++j) {
835       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
836       if (!MO.isReg()) continue;
837       unsigned Reg = MO.getReg();
838       if (Reg == 0) continue;
839
840       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
841         addPhysRegDeps(SU, j);
842       else {
843         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered!");
844         if (MO.isDef()) {
845           HasVRegDef = true;
846           addVRegDefDeps(SU, j);
847         }
848         else if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
849           addVRegUseDeps(SU, j);
850       }
851     }
852     // If we haven't seen any uses in this scheduling region, create a
853     // dependence edge to ExitSU to model the live-out latency. This is required
854     // for vreg defs with no in-region use, and prefetches with no vreg def.
855     //
856     // FIXME: NumDataSuccs would be more precise than NumSuccs here. This
857     // check currently relies on being called before adding chain deps.
858     if (SU->NumSuccs == 0 && SU->Latency > 1
859         && (HasVRegDef || MI->mayLoad())) {
860       SDep Dep(SU, SDep::Artificial);
861       Dep.setLatency(SU->Latency - 1);
862       ExitSU.addPred(Dep);
863     }
864
865     // Add chain dependencies.
866     // Chain dependencies used to enforce memory order should have
867     // latency of 0 (except for true dependency of Store followed by
868     // aliased Load... we estimate that with a single cycle of latency
869     // assuming the hardware will bypass)
870     // Note that isStoreToStackSlot and isLoadFromStackSLot are not usable
871     // after stack slots are lowered to actual addresses.
872     // TODO: Use an AliasAnalysis and do real alias-analysis queries, and
873     // produce more precise dependence information.
874     unsigned TrueMemOrderLatency = MI->mayStore() ? 1 : 0;
875     if (isGlobalMemoryObject(AA, MI)) {
876       // Be conservative with these and add dependencies on all memory
877       // references, even those that are known to not alias.
878       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
879              NonAliasMemDefs.begin(), E = NonAliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
880         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
881           I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
882         }
883       }
884       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
885              NonAliasMemUses.begin(), E = NonAliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
886         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
887           SDep Dep(SU, SDep::Barrier);
888           Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
889           I->second[i]->addPred(Dep);
890         }
891       }
892       // Add SU to the barrier chain.
893       if (BarrierChain)
894         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
895       BarrierChain = SU;
896       // This is a barrier event that acts as a pivotal node in the DAG,
897       // so it is safe to clear list of exposed nodes.
898       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
899                       TrueMemOrderLatency);
900       RejectMemNodes.clear();
901       NonAliasMemDefs.clear();
902       NonAliasMemUses.clear();
903
904       // fall-through
905     new_alias_chain:
906       // Chain all possibly aliasing memory references through SU.
907       if (AliasChain) {
908         unsigned ChainLatency = 0;
909         if (AliasChain->getInstr()->mayLoad())
910           ChainLatency = TrueMemOrderLatency;
911         addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
912                            RejectMemNodes, ChainLatency);
913       }
914       AliasChain = SU;
915       for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
916         addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
917                            PendingLoads[k], RejectMemNodes,
918                            TrueMemOrderLatency);
919       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
920            AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
921         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
922           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
923                              I->second[i], RejectMemNodes);
924       }
925       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
926            AliasMemUses.begin(), E = AliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
927         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
928           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
929                              I->second[i], RejectMemNodes, TrueMemOrderLatency);
930       }
931       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
932                       TrueMemOrderLatency);
933       PendingLoads.clear();
934       AliasMemDefs.clear();
935       AliasMemUses.clear();
936     } else if (MI->mayStore()) {
937       // Add dependence on barrier chain, if needed.
938       // There is no point to check aliasing on barrier event. Even if
939       // SU and barrier _could_ be reordered, they should not. In addition,
940       // we have lost all RejectMemNodes below barrier.
941       if (BarrierChain)
942         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
943
944       UnderlyingObjectsVector Objs;
945       getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, *TM.getDataLayout());
946
947       if (Objs.empty()) {
948         // Treat all other stores conservatively.
949         goto new_alias_chain;
950       }
951
952       bool MayAlias = false;
953       for (UnderlyingObjectsVector::iterator K = Objs.begin(), KE = Objs.end();
954            K != KE; ++K) {
955         ValueType V = K->getPointer();
956         bool ThisMayAlias = K->getInt();
957         if (ThisMayAlias)
958           MayAlias = true;
959
960         // A store to a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
961         // Record the def in MemDefs, first adding a dep if there is
962         // an existing def.
963         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
964           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
965         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
966           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
967         if (I != IE) {
968           for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
969             addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
970                                I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
971
972           // If we're not using AA, then we only need one store per object.
973           if (!AAForDep)
974             I->second.clear();
975           I->second.push_back(SU);
976         } else {
977           if (ThisMayAlias) {
978             if (!AAForDep)
979               AliasMemDefs[V].clear();
980             AliasMemDefs[V].push_back(SU);
981           } else {
982             if (!AAForDep)
983               NonAliasMemDefs[V].clear();
984             NonAliasMemDefs[V].push_back(SU);
985           }
986         }
987         // Handle the uses in MemUses, if there are any.
988         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator J =
989           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.find(V) : NonAliasMemUses.find(V));
990         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator JE =
991           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.end() : NonAliasMemUses.end());
992         if (J != JE) {
993           for (unsigned i = 0, e = J->second.size(); i != e; ++i)
994             addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
995                                J->second[i], RejectMemNodes,
996                                TrueMemOrderLatency, true);
997           J->second.clear();
998         }
999       }
1000       if (MayAlias) {
1001         // Add dependencies from all the PendingLoads, i.e. loads
1002         // with no underlying object.
1003         for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
1004           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
1005                              PendingLoads[k], RejectMemNodes,
1006                              TrueMemOrderLatency);
1007         // Add dependence on alias chain, if needed.
1008         if (AliasChain)
1009           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1010                              RejectMemNodes);
1011       }
1012       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
1013                       TrueMemOrderLatency);
1014     } else if (MI->mayLoad()) {
1015       bool MayAlias = true;
1016       if (MI->isInvariantLoad(AA)) {
1017         // Invariant load, no chain dependencies needed!
1018       } else {
1019         UnderlyingObjectsVector Objs;
1020         getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, *TM.getDataLayout());
1021
1022         if (Objs.empty()) {
1023           // A load with no underlying object. Depend on all
1024           // potentially aliasing stores.
1025           for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1026                  AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I)
1027             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1028               addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
1029                                  I->second[i], RejectMemNodes);
1030
1031           PendingLoads.push_back(SU);
1032           MayAlias = true;
1033         } else {
1034           MayAlias = false;
1035         }
1036
1037         for (UnderlyingObjectsVector::iterator
1038              J = Objs.begin(), JE = Objs.end(); J != JE; ++J) {
1039           ValueType V = J->getPointer();
1040           bool ThisMayAlias = J->getInt();
1041
1042           if (ThisMayAlias)
1043             MayAlias = true;
1044
1045           // A load from a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
1046           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1047             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
1048           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
1049             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
1050           if (I != IE)
1051             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1052               addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
1053                                  I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
1054           if (ThisMayAlias)
1055             AliasMemUses[V].push_back(SU);
1056           else
1057             NonAliasMemUses[V].push_back(SU);
1058         }
1059         if (MayAlias)
1060           adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU,
1061                           RejectMemNodes, /*Latency=*/0);
1062         // Add dependencies on alias and barrier chains, if needed.
1063         if (MayAlias && AliasChain)
1064           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1065                              RejectMemNodes);
1066         if (BarrierChain)
1067           BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
1068       }
1069     }
1070   }
1071   if (DbgMI)
1072     FirstDbgValue = DbgMI;
1073
1074   Defs.clear();
1075   Uses.clear();
1076   VRegDefs.clear();
1077   PendingLoads.clear();
1078 }
1079
1080 /// \brief Initialize register live-range state for updating kills.
1081 void ScheduleDAGInstrs::startBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
1082   // Start with no live registers.
1083   LiveRegs.reset();
1084
1085   // Examine the live-in regs of all successors.
1086   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
1087        SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1088     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
1089          E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
1090       unsigned Reg = *I;
1091       // Repeat, for reg and all subregs.
1092       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1093            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1094         LiveRegs.set(*SubRegs);
1095     }
1096   }
1097 }
1098
1099 /// \brief If we change a kill flag on the bundle instruction implicit register
1100 /// operands, then we also need to propagate that to any instructions inside
1101 /// the bundle which had the same kill state.
1102 static void toggleBundleKillFlag(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
1103                                  bool NewKillState) {
1104   if (MI->getOpcode() != TargetOpcode::BUNDLE)
1105     return;
1106
1107   // Walk backwards from the last instruction in the bundle to the first.
1108   // Once we set a kill flag on an instruction, we bail out, as otherwise we
1109   // might set it on too many operands.  We will clear as many flags as we
1110   // can though.
1111   MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI;
1112   MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(MI);
1113   while (Begin != End) {
1114     for (MIOperands MO(--End); MO.isValid(); ++MO) {
1115       if (!MO->isReg() || MO->isDef() || Reg != MO->getReg())
1116         continue;
1117
1118       // If the register has the internal flag then it could be killing an
1119       // internal def of the register.  In this case, just skip.  We only want
1120       // to toggle the flag on operands visible outside the bundle.
1121       if (MO->isInternalRead())
1122         continue;
1123
1124       if (MO->isKill() == NewKillState)
1125         continue;
1126       MO->setIsKill(NewKillState);
1127       if (NewKillState)
1128         return;
1129     }
1130   }
1131 }
1132
1133 bool ScheduleDAGInstrs::toggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO) {
1134   // Setting kill flag...
1135   if (!MO.isKill()) {
1136     MO.setIsKill(true);
1137     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true);
1138     return false;
1139   }
1140
1141   // If MO itself is live, clear the kill flag...
1142   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
1143     MO.setIsKill(false);
1144     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false);
1145     return false;
1146   }
1147
1148   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
1149   // subreg and keep MO marked as killed.
1150   MO.setIsKill(false);
1151   toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false);
1152   bool AllDead = true;
1153   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
1154   MachineInstrBuilder MIB(MF, MI);
1155   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1156     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1157       MIB.addReg(*SubRegs, RegState::ImplicitDefine);
1158       AllDead = false;
1159     }
1160   }
1161
1162   if(AllDead) {
1163     MO.setIsKill(true);
1164     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true);
1165   }
1166   return false;
1167 }
1168
1169 // FIXME: Reuse the LivePhysRegs utility for this.
1170 void ScheduleDAGInstrs::fixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
1171   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
1172
1173   LiveRegs.resize(TRI->getNumRegs());
1174   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
1175
1176   startBlockForKills(MBB);
1177
1178   // Examine block from end to start...
1179   unsigned Count = MBB->size();
1180   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
1181        I != E; --Count) {
1182     MachineInstr *MI = --I;
1183     if (MI->isDebugValue())
1184       continue;
1185
1186     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
1187     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
1188     // are completely defined.
1189     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1190       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1191       if (MO.isRegMask())
1192         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
1193       if (!MO.isReg()) continue;
1194       unsigned Reg = MO.getReg();
1195       if (Reg == 0) continue;
1196       if (!MO.isDef()) continue;
1197       // Ignore two-addr defs.
1198       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
1199
1200       // Repeat for reg and all subregs.
1201       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1202            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1203         LiveRegs.reset(*SubRegs);
1204     }
1205
1206     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
1207     // register is used multiple times we only set the kill flag on
1208     // the first use. Don't set kill flags on undef operands.
1209     killedRegs.reset();
1210     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1211       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1212       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1213       unsigned Reg = MO.getReg();
1214       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1215
1216       bool kill = false;
1217       if (!killedRegs.test(Reg)) {
1218         kill = true;
1219         // A register is not killed if any subregs are live...
1220         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1221           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1222             kill = false;
1223             break;
1224           }
1225         }
1226
1227         // If subreg is not live, then register is killed if it became
1228         // live in this instruction
1229         if (kill)
1230           kill = !LiveRegs.test(Reg);
1231       }
1232
1233       if (MO.isKill() != kill) {
1234         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
1235         // Warning: toggleKillFlag may invalidate MO.
1236         toggleKillFlag(MI, MO);
1237         DEBUG(MI->dump());
1238         DEBUG(if (MI->getOpcode() == TargetOpcode::BUNDLE) {
1239           MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI;
1240           MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(MI);
1241           while (++Begin != End)
1242             DEBUG(Begin->dump());
1243         });
1244       }
1245
1246       killedRegs.set(Reg);
1247     }
1248
1249     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
1250     // now live...
1251     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1252       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1253       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1254       unsigned Reg = MO.getReg();
1255       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1256
1257       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1258            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1259         LiveRegs.set(*SubRegs);
1260     }
1261   }
1262 }
1263
1264 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
1265 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1266   SU->getInstr()->dump();
1267 #endif
1268 }
1269
1270 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
1271   std::string s;
1272   raw_string_ostream oss(s);
1273   if (SU == &EntrySU)
1274     oss << "<entry>";
1275   else if (SU == &ExitSU)
1276     oss << "<exit>";
1277   else
1278     SU->getInstr()->print(oss, /*SkipOpers=*/true);
1279   return oss.str();
1280 }
1281
1282 /// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
1283 /// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
1284 std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
1285   return "dag." + BB->getFullName();
1286 }
1287
1288 //===----------------------------------------------------------------------===//
1289 // SchedDFSResult Implementation
1290 //===----------------------------------------------------------------------===//
1291
1292 namespace llvm {
1293 /// \brief Internal state used to compute SchedDFSResult.
1294 class SchedDFSImpl {
1295   SchedDFSResult &R;
1296
1297   /// Join DAG nodes into equivalence classes by their subtree.
1298   IntEqClasses SubtreeClasses;
1299   /// List PredSU, SuccSU pairs that represent data edges between subtrees.
1300   std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> > ConnectionPairs;
1301
1302   struct RootData {
1303     unsigned NodeID;
1304     unsigned ParentNodeID;  // Parent node (member of the parent subtree).
1305     unsigned SubInstrCount; // Instr count in this tree only, not children.
1306
1307     RootData(unsigned id): NodeID(id),
1308                            ParentNodeID(SchedDFSResult::InvalidSubtreeID),
1309                            SubInstrCount(0) {}
1310
1311     unsigned getSparseSetIndex() const { return NodeID; }
1312   };
1313
1314   SparseSet<RootData> RootSet;
1315
1316 public:
1317   SchedDFSImpl(SchedDFSResult &r): R(r), SubtreeClasses(R.DFSNodeData.size()) {
1318     RootSet.setUniverse(R.DFSNodeData.size());
1319   }
1320
1321   /// Return true if this node been visited by the DFS traversal.
1322   ///
1323   /// During visitPostorderNode the Node's SubtreeID is assigned to the Node
1324   /// ID. Later, SubtreeID is updated but remains valid.
1325   bool isVisited(const SUnit *SU) const {
1326     return R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID
1327       != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID;
1328   }
1329
1330   /// Initialize this node's instruction count. We don't need to flag the node
1331   /// visited until visitPostorder because the DAG cannot have cycles.
1332   void visitPreorder(const SUnit *SU) {
1333     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount =
1334       SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1335   }
1336
1337   /// Called once for each node after all predecessors are visited. Revisit this
1338   /// node's predecessors and potentially join them now that we know the ILP of
1339   /// the other predecessors.
1340   void visitPostorderNode(const SUnit *SU) {
1341     // Mark this node as the root of a subtree. It may be joined with its
1342     // successors later.
1343     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID = SU->NodeNum;
1344     RootData RData(SU->NodeNum);
1345     RData.SubInstrCount = SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1346
1347     // If any predecessors are still in their own subtree, they either cannot be
1348     // joined or are large enough to remain separate. If this parent node's
1349     // total instruction count is not greater than a child subtree by at least
1350     // the subtree limit, then try to join it now since splitting subtrees is
1351     // only useful if multiple high-pressure paths are possible.
1352     unsigned InstrCount = R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount;
1353     for (SUnit::const_pred_iterator
1354            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1355       if (PI->getKind() != SDep::Data)
1356         continue;
1357       unsigned PredNum = PI->getSUnit()->NodeNum;
1358       if ((InstrCount - R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount) < R.SubtreeLimit)
1359         joinPredSubtree(*PI, SU, /*CheckLimit=*/false);
1360
1361       // Either link or merge the TreeData entry from the child to the parent.
1362       if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID == PredNum) {
1363         // If the predecessor's parent is invalid, this is a tree edge and the
1364         // current node is the parent.
1365         if (RootSet[PredNum].ParentNodeID == SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1366           RootSet[PredNum].ParentNodeID = SU->NodeNum;
1367       }
1368       else if (RootSet.count(PredNum)) {
1369         // The predecessor is not a root, but is still in the root set. This
1370         // must be the new parent that it was just joined to. Note that
1371         // RootSet[PredNum].ParentNodeID may either be invalid or may still be
1372         // set to the original parent.
1373         RData.SubInstrCount += RootSet[PredNum].SubInstrCount;
1374         RootSet.erase(PredNum);
1375       }
1376     }
1377     RootSet[SU->NodeNum] = RData;
1378   }
1379
1380   /// Called once for each tree edge after calling visitPostOrderNode on the
1381   /// predecessor. Increment the parent node's instruction count and
1382   /// preemptively join this subtree to its parent's if it is small enough.
1383   void visitPostorderEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1384     R.DFSNodeData[Succ->NodeNum].InstrCount
1385       += R.DFSNodeData[PredDep.getSUnit()->NodeNum].InstrCount;
1386     joinPredSubtree(PredDep, Succ);
1387   }
1388
1389   /// Add a connection for cross edges.
1390   void visitCrossEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1391     ConnectionPairs.push_back(std::make_pair(PredDep.getSUnit(), Succ));
1392   }
1393
1394   /// Set each node's subtree ID to the representative ID and record connections
1395   /// between trees.
1396   void finalize() {
1397     SubtreeClasses.compress();
1398     R.DFSTreeData.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1399     assert(SubtreeClasses.getNumClasses() == RootSet.size()
1400            && "number of roots should match trees");
1401     for (SparseSet<RootData>::const_iterator
1402            RI = RootSet.begin(), RE = RootSet.end(); RI != RE; ++RI) {
1403       unsigned TreeID = SubtreeClasses[RI->NodeID];
1404       if (RI->ParentNodeID != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1405         R.DFSTreeData[TreeID].ParentTreeID = SubtreeClasses[RI->ParentNodeID];
1406       R.DFSTreeData[TreeID].SubInstrCount = RI->SubInstrCount;
1407       // Note that SubInstrCount may be greater than InstrCount if we joined
1408       // subtrees across a cross edge. InstrCount will be attributed to the
1409       // original parent, while SubInstrCount will be attributed to the joined
1410       // parent.
1411     }
1412     R.SubtreeConnections.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1413     R.SubtreeConnectLevels.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1414     DEBUG(dbgs() << R.getNumSubtrees() << " subtrees:\n");
1415     for (unsigned Idx = 0, End = R.DFSNodeData.size(); Idx != End; ++Idx) {
1416       R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID = SubtreeClasses[Idx];
1417       DEBUG(dbgs() << "  SU(" << Idx << ") in tree "
1418             << R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID << '\n');
1419     }
1420     for (std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> >::const_iterator
1421            I = ConnectionPairs.begin(), E = ConnectionPairs.end();
1422          I != E; ++I) {
1423       unsigned PredTree = SubtreeClasses[I->first->NodeNum];
1424       unsigned SuccTree = SubtreeClasses[I->second->NodeNum];
1425       if (PredTree == SuccTree)
1426         continue;
1427       unsigned Depth = I->first->getDepth();
1428       addConnection(PredTree, SuccTree, Depth);
1429       addConnection(SuccTree, PredTree, Depth);
1430     }
1431   }
1432
1433 protected:
1434   /// Join the predecessor subtree with the successor that is its DFS
1435   /// parent. Apply some heuristics before joining.
1436   bool joinPredSubtree(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ,
1437                        bool CheckLimit = true) {
1438     assert(PredDep.getKind() == SDep::Data && "Subtrees are for data edges");
1439
1440     // Check if the predecessor is already joined.
1441     const SUnit *PredSU = PredDep.getSUnit();
1442     unsigned PredNum = PredSU->NodeNum;
1443     if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID != PredNum)
1444       return false;
1445
1446     // Four is the magic number of successors before a node is considered a
1447     // pinch point.
1448     unsigned NumDataSucs = 0;
1449     for (SUnit::const_succ_iterator SI = PredSU->Succs.begin(),
1450            SE = PredSU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1451       if (SI->getKind() == SDep::Data) {
1452         if (++NumDataSucs >= 4)
1453           return false;
1454       }
1455     }
1456     if (CheckLimit && R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount > R.SubtreeLimit)
1457       return false;
1458     R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID = Succ->NodeNum;
1459     SubtreeClasses.join(Succ->NodeNum, PredNum);
1460     return true;
1461   }
1462
1463   /// Called by finalize() to record a connection between trees.
1464   void addConnection(unsigned FromTree, unsigned ToTree, unsigned Depth) {
1465     if (!Depth)
1466       return;
1467
1468     do {
1469       SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection> &Connections =
1470         R.SubtreeConnections[FromTree];
1471       for (SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection>::iterator
1472              I = Connections.begin(), E = Connections.end(); I != E; ++I) {
1473         if (I->TreeID == ToTree) {
1474           I->Level = std::max(I->Level, Depth);
1475           return;
1476         }
1477       }
1478       Connections.push_back(SchedDFSResult::Connection(ToTree, Depth));
1479       FromTree = R.DFSTreeData[FromTree].ParentTreeID;
1480     } while (FromTree != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID);
1481   }
1482 };
1483 } // namespace llvm
1484
1485 namespace {
1486 /// \brief Manage the stack used by a reverse depth-first search over the DAG.
1487 class SchedDAGReverseDFS {
1488   std::vector<std::pair<const SUnit*, SUnit::const_pred_iterator> > DFSStack;
1489 public:
1490   bool isComplete() const { return DFSStack.empty(); }
1491
1492   void follow(const SUnit *SU) {
1493     DFSStack.push_back(std::make_pair(SU, SU->Preds.begin()));
1494   }
1495   void advance() { ++DFSStack.back().second; }
1496
1497   const SDep *backtrack() {
1498     DFSStack.pop_back();
1499     return DFSStack.empty() ? nullptr : std::prev(DFSStack.back().second);
1500   }
1501
1502   const SUnit *getCurr() const { return DFSStack.back().first; }
1503
1504   SUnit::const_pred_iterator getPred() const { return DFSStack.back().second; }
1505
1506   SUnit::const_pred_iterator getPredEnd() const {
1507     return getCurr()->Preds.end();
1508   }
1509 };
1510 } // anonymous
1511
1512 static bool hasDataSucc(const SUnit *SU) {
1513   for (SUnit::const_succ_iterator
1514          SI = SU->Succs.begin(), SE = SU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1515     if (SI->getKind() == SDep::Data && !SI->getSUnit()->isBoundaryNode())
1516       return true;
1517   }
1518   return false;
1519 }
1520
1521 /// Compute an ILP metric for all nodes in the subDAG reachable via depth-first
1522 /// search from this root.
1523 void SchedDFSResult::compute(ArrayRef<SUnit> SUnits) {
1524   if (!IsBottomUp)
1525     llvm_unreachable("Top-down ILP metric is unimplemnted");
1526
1527   SchedDFSImpl Impl(*this);
1528   for (ArrayRef<SUnit>::const_iterator
1529          SI = SUnits.begin(), SE = SUnits.end(); SI != SE; ++SI) {
1530     const SUnit *SU = &*SI;
1531     if (Impl.isVisited(SU) || hasDataSucc(SU))
1532       continue;
1533
1534     SchedDAGReverseDFS DFS;
1535     Impl.visitPreorder(SU);
1536     DFS.follow(SU);
1537     for (;;) {
1538       // Traverse the leftmost path as far as possible.
1539       while (DFS.getPred() != DFS.getPredEnd()) {
1540         const SDep &PredDep = *DFS.getPred();
1541         DFS.advance();
1542         // Ignore non-data edges.
1543         if (PredDep.getKind() != SDep::Data
1544             || PredDep.getSUnit()->isBoundaryNode()) {
1545           continue;
1546         }
1547         // An already visited edge is a cross edge, assuming an acyclic DAG.
1548         if (Impl.isVisited(PredDep.getSUnit())) {
1549           Impl.visitCrossEdge(PredDep, DFS.getCurr());
1550           continue;
1551         }
1552         Impl.visitPreorder(PredDep.getSUnit());
1553         DFS.follow(PredDep.getSUnit());
1554       }
1555       // Visit the top of the stack in postorder and backtrack.
1556       const SUnit *Child = DFS.getCurr();
1557       const SDep *PredDep = DFS.backtrack();
1558       Impl.visitPostorderNode(Child);
1559       if (PredDep)
1560         Impl.visitPostorderEdge(*PredDep, DFS.getCurr());
1561       if (DFS.isComplete())
1562         break;
1563     }
1564   }
1565   Impl.finalize();
1566 }
1567
1568 /// The root of the given SubtreeID was just scheduled. For all subtrees
1569 /// connected to this tree, record the depth of the connection so that the
1570 /// nearest connected subtrees can be prioritized.
1571 void SchedDFSResult::scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
1572   for (SmallVectorImpl<Connection>::const_iterator
1573          I = SubtreeConnections[SubtreeID].begin(),
1574          E = SubtreeConnections[SubtreeID].end(); I != E; ++I) {
1575     SubtreeConnectLevels[I->TreeID] =
1576       std::max(SubtreeConnectLevels[I->TreeID], I->Level);
1577     DEBUG(dbgs() << "  Tree: " << I->TreeID
1578           << " @" << SubtreeConnectLevels[I->TreeID] << '\n');
1579   }
1580 }
1581
1582 LLVM_DUMP_METHOD
1583 void ILPValue::print(raw_ostream &OS) const {
1584   OS << InstrCount << " / " << Length << " = ";
1585   if (!Length)
1586     OS << "BADILP";
1587   else
1588     OS << format("%g", ((double)InstrCount / Length));
1589 }
1590
1591 LLVM_DUMP_METHOD
1592 void ILPValue::dump() const {
1593   dbgs() << *this << '\n';
1594 }
1595
1596 namespace llvm {
1597
1598 LLVM_DUMP_METHOD
1599 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ILPValue &Val) {
1600   Val.print(OS);
1601   return OS;
1602 }
1603
1604 } // namespace llvm