AsmPrinter: Stop creating DebugLocs
[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/MachineInstrBuilder.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
27 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
28 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
29 #include "llvm/IR/Operator.h"
30 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include "llvm/Support/Format.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
36 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
37 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
38 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
39 #include <queue>
40
41 using namespace llvm;
42
43 #define DEBUG_TYPE "misched"
44
45 static cl::opt<bool> EnableAASchedMI("enable-aa-sched-mi", cl::Hidden,
46     cl::ZeroOrMore, cl::init(false),
47     cl::desc("Enable use of AA during MI DAG construction"));
48
49 static cl::opt<bool> UseTBAA("use-tbaa-in-sched-mi", cl::Hidden,
50     cl::init(true), cl::desc("Enable use of TBAA during MI DAG construction"));
51
52 ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineFunction &mf,
53                                      const MachineLoopInfo *mli,
54                                      bool IsPostRAFlag, bool RemoveKillFlags,
55                                      LiveIntervals *lis)
56     : ScheduleDAG(mf), MLI(mli), MFI(mf.getFrameInfo()), LIS(lis),
57       IsPostRA(IsPostRAFlag), RemoveKillFlags(RemoveKillFlags),
58       CanHandleTerminators(false), FirstDbgValue(nullptr) {
59   assert((IsPostRA || LIS) && "PreRA scheduling requires LiveIntervals");
60   DbgValues.clear();
61   assert(!(IsPostRA && MRI.getNumVirtRegs()) &&
62          "Virtual registers must be removed prior to PostRA scheduling");
63
64   const TargetSubtargetInfo &ST = mf.getSubtarget();
65   SchedModel.init(ST.getSchedModel(), &ST, TII);
66 }
67
68 /// getUnderlyingObjectFromInt - This is the function that does the work of
69 /// looking through basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
70 static const Value *getUnderlyingObjectFromInt(const Value *V) {
71   do {
72     if (const Operator *U = dyn_cast<Operator>(V)) {
73       // If we find a ptrtoint, we can transfer control back to the
74       // regular getUnderlyingObjectFromInt.
75       if (U->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
76         return U->getOperand(0);
77       // If we find an add of a constant, a multiplied value, or a phi, it's
78       // likely that the other operand will lead us to the base
79       // object. We don't have to worry about the case where the
80       // object address is somehow being computed by the multiply,
81       // because our callers only care when the result is an
82       // identifiable object.
83       if (U->getOpcode() != Instruction::Add ||
84           (!isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
85            Operator::getOpcode(U->getOperand(1)) != Instruction::Mul &&
86            !isa<PHINode>(U->getOperand(1))))
87         return V;
88       V = U->getOperand(0);
89     } else {
90       return V;
91     }
92     assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Unexpected operand type!");
93   } while (1);
94 }
95
96 /// getUnderlyingObjects - This is a wrapper around GetUnderlyingObjects
97 /// and adds support for basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
98 static void getUnderlyingObjects(const Value *V,
99                                  SmallVectorImpl<Value *> &Objects) {
100   SmallPtrSet<const Value *, 16> Visited;
101   SmallVector<const Value *, 4> Working(1, V);
102   do {
103     V = Working.pop_back_val();
104
105     SmallVector<Value *, 4> Objs;
106     GetUnderlyingObjects(const_cast<Value *>(V), Objs);
107
108     for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
109          I != IE; ++I) {
110       V = *I;
111       if (!Visited.insert(V).second)
112         continue;
113       if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::IntToPtr) {
114         const Value *O =
115           getUnderlyingObjectFromInt(cast<User>(V)->getOperand(0));
116         if (O->getType()->isPointerTy()) {
117           Working.push_back(O);
118           continue;
119         }
120       }
121       Objects.push_back(const_cast<Value *>(V));
122     }
123   } while (!Working.empty());
124 }
125
126 typedef PointerUnion<const Value *, const PseudoSourceValue *> ValueType;
127 typedef SmallVector<PointerIntPair<ValueType, 1, bool>, 4>
128 UnderlyingObjectsVector;
129
130 /// getUnderlyingObjectsForInstr - If this machine instr has memory reference
131 /// information and it can be tracked to a normal reference to a known
132 /// object, return the Value for that object.
133 static void getUnderlyingObjectsForInstr(const MachineInstr *MI,
134                                          const MachineFrameInfo *MFI,
135                                          UnderlyingObjectsVector &Objects) {
136   if (!MI->hasOneMemOperand() ||
137       (!(*MI->memoperands_begin())->getValue() &&
138        !(*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) ||
139       (*MI->memoperands_begin())->isVolatile())
140     return;
141
142   if (const PseudoSourceValue *PSV =
143       (*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
144     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
145     // because the code that uses this function has no way to cope with
146     // such aliases.
147     if (!PSV->isAliased(MFI)) {
148       bool MayAlias = PSV->mayAlias(MFI);
149       Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(PSV, MayAlias));
150     }
151     return;
152   }
153
154   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
155   if (!V)
156     return;
157
158   SmallVector<Value *, 4> Objs;
159   getUnderlyingObjects(V, Objs);
160
161   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
162          I != IE; ++I) {
163     V = *I;
164
165     if (!isIdentifiedObject(V)) {
166       Objects.clear();
167       return;
168     }
169
170     Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(V, true));
171   }
172 }
173
174 void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
175   BB = bb;
176 }
177
178 void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
179   // Subclasses should no longer refer to the old block.
180   BB = nullptr;
181 }
182
183 /// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
184 /// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
185 /// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
186 /// region.
187 void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
188                                     MachineBasicBlock::iterator begin,
189                                     MachineBasicBlock::iterator end,
190                                     unsigned regioninstrs) {
191   assert(bb == BB && "startBlock should set BB");
192   RegionBegin = begin;
193   RegionEnd = end;
194   NumRegionInstrs = regioninstrs;
195 }
196
197 /// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
198 /// driver wants to refer to the previous scheduling region.
199 void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
200   // Nothing to do.
201 }
202
203 /// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
204 /// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
205 /// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
206 /// make sure instructions which define registers that are either used by
207 /// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
208 /// especially important when the definition latency of the return value(s)
209 /// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
210 /// used by instructions in the fallthrough block.
211 void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
212   MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : nullptr;
213   ExitSU.setInstr(ExitMI);
214   bool AllDepKnown = ExitMI &&
215     (ExitMI->isCall() || ExitMI->isBarrier());
216   if (ExitMI && AllDepKnown) {
217     // If it's a call or a barrier, add dependencies on the defs and uses of
218     // instruction.
219     for (unsigned i = 0, e = ExitMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
220       const MachineOperand &MO = ExitMI->getOperand(i);
221       if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
222       unsigned Reg = MO.getReg();
223       if (Reg == 0) continue;
224
225       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
226         Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
227       else {
228         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered after regalloc.");
229         if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
230           addVRegUseDeps(&ExitSU, i);
231       }
232     }
233   } else {
234     // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
235     // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
236     assert(Uses.empty() && "Uses in set before adding deps?");
237     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
238            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
239       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
240              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
241         unsigned Reg = *I;
242         if (!Uses.contains(Reg))
243           Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
244       }
245   }
246 }
247
248 /// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
249 /// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
250 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
251   const MachineOperand &MO = SU->getInstr()->getOperand(OperIdx);
252   assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
253
254   // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
255   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
256
257   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
258        Alias.isValid(); ++Alias) {
259     if (!Uses.contains(*Alias))
260       continue;
261     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Uses.find(*Alias); I != Uses.end(); ++I) {
262       SUnit *UseSU = I->SU;
263       if (UseSU == SU)
264         continue;
265
266       // Adjust the dependence latency using operand def/use information,
267       // then allow the target to perform its own adjustments.
268       int UseOp = I->OpIdx;
269       MachineInstr *RegUse = nullptr;
270       SDep Dep;
271       if (UseOp < 0)
272         Dep = SDep(SU, SDep::Artificial);
273       else {
274         // Set the hasPhysRegDefs only for physreg defs that have a use within
275         // the scheduling region.
276         SU->hasPhysRegDefs = true;
277         Dep = SDep(SU, SDep::Data, *Alias);
278         RegUse = UseSU->getInstr();
279       }
280       Dep.setLatency(
281         SchedModel.computeOperandLatency(SU->getInstr(), OperIdx, RegUse,
282                                          UseOp));
283
284       ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
285       UseSU->addPred(Dep);
286     }
287   }
288 }
289
290 /// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
291 /// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
292 /// depend the physical register referenced at OperIdx.
293 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
294   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
295   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
296
297   // Optionally add output and anti dependencies. For anti
298   // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
299   // target we want to allow the defining instruction to issue
300   // in the same cycle as the using instruction.
301   // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
302   //       there's no cost for reusing registers.
303   SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
304   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
305        Alias.isValid(); ++Alias) {
306     if (!Defs.contains(*Alias))
307       continue;
308     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Defs.find(*Alias); I != Defs.end(); ++I) {
309       SUnit *DefSU = I->SU;
310       if (DefSU == &ExitSU)
311         continue;
312       if (DefSU != SU &&
313           (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
314            !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
315         if (Kind == SDep::Anti)
316           DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias));
317         else {
318           SDep Dep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias);
319           Dep.setLatency(
320             SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
321           DefSU->addPred(Dep);
322         }
323       }
324     }
325   }
326
327   if (!MO.isDef()) {
328     SU->hasPhysRegUses = true;
329     // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
330     // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
331     // Push this SUnit on the use list.
332     Uses.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, MO.getReg()));
333     if (RemoveKillFlags)
334       MO.setIsKill(false);
335   }
336   else {
337     addPhysRegDataDeps(SU, OperIdx);
338     unsigned Reg = MO.getReg();
339
340     // clear this register's use list
341     if (Uses.contains(Reg))
342       Uses.eraseAll(Reg);
343
344     if (!MO.isDead()) {
345       Defs.eraseAll(Reg);
346     } else if (SU->isCall) {
347       // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
348       // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
349       // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
350       // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
351       // DefList.
352       Reg2SUnitsMap::RangePair P = Defs.equal_range(Reg);
353       Reg2SUnitsMap::iterator B = P.first;
354       Reg2SUnitsMap::iterator I = P.second;
355       for (bool isBegin = I == B; !isBegin; /* empty */) {
356         isBegin = (--I) == B;
357         if (!I->SU->isCall)
358           break;
359         I = Defs.erase(I);
360       }
361     }
362
363     // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
364     Defs.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
365   }
366 }
367
368 /// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
369 /// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
370 /// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
371 ///
372 /// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
373 /// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
374 void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
375   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
376   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
377
378   // Singly defined vregs do not have output/anti dependencies.
379   // The current operand is a def, so we have at least one.
380   // Check here if there are any others...
381   if (MRI.hasOneDef(Reg))
382     return;
383
384   // Add output dependence to the next nearest def of this vreg.
385   //
386   // Unless this definition is dead, the output dependence should be
387   // transitively redundant with antidependencies from this definition's
388   // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
389   // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
390   // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
391   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
392   if (DefI == VRegDefs.end())
393     VRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
394   else {
395     SUnit *DefSU = DefI->SU;
396     if (DefSU != SU && DefSU != &ExitSU) {
397       SDep Dep(SU, SDep::Output, Reg);
398       Dep.setLatency(
399         SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
400       DefSU->addPred(Dep);
401     }
402     DefI->SU = SU;
403   }
404 }
405
406 /// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
407 /// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
408 /// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
409 /// the same scheduling region if they write the virtual register.
410 ///
411 /// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
412 void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
413   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
414   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
415
416   // Record this local VReg use.
417   VReg2UseMap::iterator UI = VRegUses.find(Reg);
418   for (; UI != VRegUses.end(); ++UI) {
419     if (UI->SU == SU)
420       break;
421   }
422   if (UI == VRegUses.end())
423     VRegUses.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
424
425   // Lookup this operand's reaching definition.
426   assert(LIS && "vreg dependencies requires LiveIntervals");
427   LiveQueryResult LRQ
428     = LIS->getInterval(Reg).Query(LIS->getInstructionIndex(MI));
429   VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
430
431   // VNI will be valid because MachineOperand::readsReg() is checked by caller.
432   assert(VNI && "No value to read by operand");
433   MachineInstr *Def = LIS->getInstructionFromIndex(VNI->def);
434   // Phis and other noninstructions (after coalescing) have a NULL Def.
435   if (Def) {
436     SUnit *DefSU = getSUnit(Def);
437     if (DefSU) {
438       // The reaching Def lives within this scheduling region.
439       // Create a data dependence.
440       SDep dep(DefSU, SDep::Data, Reg);
441       // Adjust the dependence latency using operand def/use information, then
442       // allow the target to perform its own adjustments.
443       int DefOp = Def->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
444       dep.setLatency(SchedModel.computeOperandLatency(Def, DefOp, MI, OperIdx));
445
446       const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
447       ST.adjustSchedDependency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
448       SU->addPred(dep);
449     }
450   }
451
452   // Add antidependence to the following def of the vreg it uses.
453   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
454   if (DefI != VRegDefs.end() && DefI->SU != SU)
455     DefI->SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, Reg));
456 }
457
458 /// Return true if MI is an instruction we are unable to reason about
459 /// (like a call or something with unmodeled side effects).
460 static inline bool isGlobalMemoryObject(AliasAnalysis *AA, MachineInstr *MI) {
461   if (MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
462       (MI->hasOrderedMemoryRef() &&
463        (!MI->mayLoad() || !MI->isInvariantLoad(AA))))
464     return true;
465   return false;
466 }
467
468 // This MI might have either incomplete info, or known to be unsafe
469 // to deal with (i.e. volatile object).
470 static inline bool isUnsafeMemoryObject(MachineInstr *MI,
471                                         const MachineFrameInfo *MFI) {
472   if (!MI || MI->memoperands_empty())
473     return true;
474   // We purposefully do no check for hasOneMemOperand() here
475   // in hope to trigger an assert downstream in order to
476   // finish implementation.
477   if ((*MI->memoperands_begin())->isVolatile() ||
478        MI->hasUnmodeledSideEffects())
479     return true;
480
481   if ((*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
482     // Similarly to getUnderlyingObjectForInstr:
483     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
484     // because the code that uses this function has no way to cope with
485     // such aliases.
486     return true;
487   }
488
489   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
490   if (!V)
491     return true;
492
493   SmallVector<Value *, 4> Objs;
494   getUnderlyingObjects(V, Objs);
495   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(),
496          IE = Objs.end(); I != IE; ++I) {
497     // Does this pointer refer to a distinct and identifiable object?
498     if (!isIdentifiedObject(*I))
499       return true;
500   }
501
502   return false;
503 }
504
505 /// This returns true if the two MIs need a chain edge betwee them.
506 /// If these are not even memory operations, we still may need
507 /// chain deps between them. The question really is - could
508 /// these two MIs be reordered during scheduling from memory dependency
509 /// point of view.
510 static bool MIsNeedChainEdge(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
511                              MachineInstr *MIa,
512                              MachineInstr *MIb) {
513   const MachineFunction *MF = MIa->getParent()->getParent();
514   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
515
516   // Cover a trivial case - no edge is need to itself.
517   if (MIa == MIb)
518     return false;
519  
520   // Let the target decide if memory accesses cannot possibly overlap.
521   if ((MIa->mayLoad() || MIa->mayStore()) &&
522       (MIb->mayLoad() || MIb->mayStore()))
523     if (TII->areMemAccessesTriviallyDisjoint(MIa, MIb, AA))
524       return false;
525
526   // FIXME: Need to handle multiple memory operands to support all targets.
527   if (!MIa->hasOneMemOperand() || !MIb->hasOneMemOperand())
528     return true;
529
530   if (isUnsafeMemoryObject(MIa, MFI) || isUnsafeMemoryObject(MIb, MFI))
531     return true;
532
533   // If we are dealing with two "normal" loads, we do not need an edge
534   // between them - they could be reordered.
535   if (!MIa->mayStore() && !MIb->mayStore())
536     return false;
537
538   // To this point analysis is generic. From here on we do need AA.
539   if (!AA)
540     return true;
541
542   MachineMemOperand *MMOa = *MIa->memoperands_begin();
543   MachineMemOperand *MMOb = *MIb->memoperands_begin();
544
545   if (!MMOa->getValue() || !MMOb->getValue())
546     return true;
547
548   // The following interface to AA is fashioned after DAGCombiner::isAlias
549   // and operates with MachineMemOperand offset with some important
550   // assumptions:
551   //   - LLVM fundamentally assumes flat address spaces.
552   //   - MachineOperand offset can *only* result from legalization and
553   //     cannot affect queries other than the trivial case of overlap
554   //     checking.
555   //   - These offsets never wrap and never step outside
556   //     of allocated objects.
557   //   - There should never be any negative offsets here.
558   //
559   // FIXME: Modify API to hide this math from "user"
560   // FIXME: Even before we go to AA we can reason locally about some
561   // memory objects. It can save compile time, and possibly catch some
562   // corner cases not currently covered.
563
564   assert ((MMOa->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
565   assert ((MMOb->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
566
567   int64_t MinOffset = std::min(MMOa->getOffset(), MMOb->getOffset());
568   int64_t Overlapa = MMOa->getSize() + MMOa->getOffset() - MinOffset;
569   int64_t Overlapb = MMOb->getSize() + MMOb->getOffset() - MinOffset;
570
571   AliasAnalysis::AliasResult AAResult = AA->alias(
572       AliasAnalysis::Location(MMOa->getValue(), Overlapa,
573                               UseTBAA ? MMOa->getAAInfo() : AAMDNodes()),
574       AliasAnalysis::Location(MMOb->getValue(), Overlapb,
575                               UseTBAA ? MMOb->getAAInfo() : AAMDNodes()));
576
577   return (AAResult != AliasAnalysis::NoAlias);
578 }
579
580 /// This recursive function iterates over chain deps of SUb looking for
581 /// "latest" node that needs a chain edge to SUa.
582 static unsigned
583 iterateChainSucc(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
584                  SUnit *SUa, SUnit *SUb, SUnit *ExitSU, unsigned *Depth,
585                  SmallPtrSetImpl<const SUnit*> &Visited) {
586   if (!SUa || !SUb || SUb == ExitSU)
587     return *Depth;
588
589   // Remember visited nodes.
590   if (!Visited.insert(SUb).second)
591       return *Depth;
592   // If there is _some_ dependency already in place, do not
593   // descend any further.
594   // TODO: Need to make sure that if that dependency got eliminated or ignored
595   // for any reason in the future, we would not violate DAG topology.
596   // Currently it does not happen, but makes an implicit assumption about
597   // future implementation.
598   //
599   // Independently, if we encounter node that is some sort of global
600   // object (like a call) we already have full set of dependencies to it
601   // and we can stop descending.
602   if (SUa->isSucc(SUb) ||
603       isGlobalMemoryObject(AA, SUb->getInstr()))
604     return *Depth;
605
606   // If we do need an edge, or we have exceeded depth budget,
607   // add that edge to the predecessors chain of SUb,
608   // and stop descending.
609   if (*Depth > 200 ||
610       MIsNeedChainEdge(AA, MFI, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
611     SUb->addPred(SDep(SUa, SDep::MayAliasMem));
612     return *Depth;
613   }
614   // Track current depth.
615   (*Depth)++;
616   // Iterate over memory dependencies only.
617   for (SUnit::const_succ_iterator I = SUb->Succs.begin(), E = SUb->Succs.end();
618        I != E; ++I)
619     if (I->isNormalMemoryOrBarrier())
620       iterateChainSucc (AA, MFI, SUa, I->getSUnit(), ExitSU, Depth, Visited);
621   return *Depth;
622 }
623
624 /// This function assumes that "downward" from SU there exist
625 /// tail/leaf of already constructed DAG. It iterates downward and
626 /// checks whether SU can be aliasing any node dominated
627 /// by it.
628 static void adjustChainDeps(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
629                             SUnit *SU, SUnit *ExitSU, std::set<SUnit *> &CheckList,
630                             unsigned LatencyToLoad) {
631   if (!SU)
632     return;
633
634   SmallPtrSet<const SUnit*, 16> Visited;
635   unsigned Depth = 0;
636
637   for (std::set<SUnit *>::iterator I = CheckList.begin(), IE = CheckList.end();
638        I != IE; ++I) {
639     if (SU == *I)
640       continue;
641     if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, SU->getInstr(), (*I)->getInstr())) {
642       SDep Dep(SU, SDep::MayAliasMem);
643       Dep.setLatency(((*I)->getInstr()->mayLoad()) ? LatencyToLoad : 0);
644       (*I)->addPred(Dep);
645     }
646
647     // Iterate recursively over all previously added memory chain
648     // successors. Keep track of visited nodes.
649     for (SUnit::const_succ_iterator J = (*I)->Succs.begin(),
650          JE = (*I)->Succs.end(); J != JE; ++J)
651       if (J->isNormalMemoryOrBarrier())
652         iterateChainSucc (AA, MFI, SU, J->getSUnit(),
653                           ExitSU, &Depth, Visited);
654   }
655 }
656
657 /// Check whether two objects need a chain edge, if so, add it
658 /// otherwise remember the rejected SU.
659 static inline
660 void addChainDependency (AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
661                          SUnit *SUa, SUnit *SUb,
662                          std::set<SUnit *> &RejectList,
663                          unsigned TrueMemOrderLatency = 0,
664                          bool isNormalMemory = false) {
665   // If this is a false dependency,
666   // do not add the edge, but rememeber the rejected node.
667   if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
668     SDep Dep(SUa, isNormalMemory ? SDep::MayAliasMem : SDep::Barrier);
669     Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
670     SUb->addPred(Dep);
671   }
672   else {
673     // Duplicate entries should be ignored.
674     RejectList.insert(SUb);
675     DEBUG(dbgs() << "\tReject chain dep between SU("
676           << SUa->NodeNum << ") and SU("
677           << SUb->NodeNum << ")\n");
678   }
679 }
680
681 /// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down toplological
682 /// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
683 ///
684 /// Map each real instruction to its SUnit.
685 ///
686 /// After initSUnits, the SUnits vector cannot be resized and the scheduler may
687 /// hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit IDs
688 /// instead of pointers.
689 ///
690 /// MachineScheduler relies on initSUnits numbering the nodes by their order in
691 /// the original instruction list.
692 void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
693   // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
694   // which is contained within a basic block.
695   SUnits.reserve(NumRegionInstrs);
696
697   for (MachineBasicBlock::iterator I = RegionBegin; I != RegionEnd; ++I) {
698     MachineInstr *MI = I;
699     if (MI->isDebugValue())
700       continue;
701
702     SUnit *SU = newSUnit(MI);
703     MISUnitMap[MI] = SU;
704
705     SU->isCall = MI->isCall();
706     SU->isCommutable = MI->isCommutable();
707
708     // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
709     SU->Latency = SchedModel.computeInstrLatency(SU->getInstr());
710
711     // If this SUnit uses a reserved or unbuffered resource, mark it as such.
712     //
713     // Reserved resources block an instruction from issuing and stall the
714     // entire pipeline. These are identified by BufferSize=0.
715     //
716     // Unbuffered resources prevent execution of subsequent instructions that
717     // require the same resources. This is used for in-order execution pipelines
718     // within an out-of-order core. These are identified by BufferSize=1.
719     if (SchedModel.hasInstrSchedModel()) {
720       const MCSchedClassDesc *SC = getSchedClass(SU);
721       for (TargetSchedModel::ProcResIter
722              PI = SchedModel.getWriteProcResBegin(SC),
723              PE = SchedModel.getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
724         switch (SchedModel.getProcResource(PI->ProcResourceIdx)->BufferSize) {
725         case 0:
726           SU->hasReservedResource = true;
727           break;
728         case 1:
729           SU->isUnbuffered = true;
730           break;
731         default:
732           break;
733         }
734       }
735     }
736   }
737 }
738
739 /// If RegPressure is non-null, compute register pressure as a side effect. The
740 /// DAG builder is an efficient place to do it because it already visits
741 /// operands.
742 void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA,
743                                         RegPressureTracker *RPTracker,
744                                         PressureDiffs *PDiffs) {
745   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
746   bool UseAA = EnableAASchedMI.getNumOccurrences() > 0 ? EnableAASchedMI
747                                                        : ST.useAA();
748   AliasAnalysis *AAForDep = UseAA ? AA : nullptr;
749
750   MISUnitMap.clear();
751   ScheduleDAG::clearDAG();
752
753   // Create an SUnit for each real instruction.
754   initSUnits();
755
756   if (PDiffs)
757     PDiffs->init(SUnits.size());
758
759   // We build scheduling units by walking a block's instruction list from bottom
760   // to top.
761
762   // Remember where a generic side-effecting instruction is as we procede.
763   SUnit *BarrierChain = nullptr, *AliasChain = nullptr;
764
765   // Memory references to specific known memory locations are tracked
766   // so that they can be given more precise dependencies. We track
767   // separately the known memory locations that may alias and those
768   // that are known not to alias
769   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemDefs, NonAliasMemDefs;
770   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemUses, NonAliasMemUses;
771   std::set<SUnit*> RejectMemNodes;
772
773   // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
774   // without emitting the info from the previous call.
775   DbgValues.clear();
776   FirstDbgValue = nullptr;
777
778   assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
779          "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
780   Defs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
781   Uses.setUniverse(TRI->getNumRegs());
782
783   assert(VRegDefs.empty() && "Only BuildSchedGraph may access VRegDefs");
784   VRegUses.clear();
785   VRegDefs.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
786   VRegUses.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
787
788   // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
789   // ExitSU.
790   addSchedBarrierDeps();
791
792   // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
793   MachineInstr *DbgMI = nullptr;
794   for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
795        MII != MIE; --MII) {
796     MachineInstr *MI = std::prev(MII);
797     if (MI && DbgMI) {
798       DbgValues.push_back(std::make_pair(DbgMI, MI));
799       DbgMI = nullptr;
800     }
801
802     if (MI->isDebugValue()) {
803       DbgMI = MI;
804       continue;
805     }
806     SUnit *SU = MISUnitMap[MI];
807     assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
808
809     if (RPTracker) {
810       PressureDiff *PDiff = PDiffs ? &(*PDiffs)[SU->NodeNum] : nullptr;
811       RPTracker->recede(/*LiveUses=*/nullptr, PDiff);
812       assert(RPTracker->getPos() == std::prev(MII) &&
813              "RPTracker can't find MI");
814     }
815
816     assert(
817         (CanHandleTerminators || (!MI->isTerminator() && !MI->isPosition())) &&
818         "Cannot schedule terminators or labels!");
819
820     // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
821     bool HasVRegDef = false;
822     for (unsigned j = 0, n = MI->getNumOperands(); j != n; ++j) {
823       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
824       if (!MO.isReg()) continue;
825       unsigned Reg = MO.getReg();
826       if (Reg == 0) continue;
827
828       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
829         addPhysRegDeps(SU, j);
830       else {
831         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered!");
832         if (MO.isDef()) {
833           HasVRegDef = true;
834           addVRegDefDeps(SU, j);
835         }
836         else if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
837           addVRegUseDeps(SU, j);
838       }
839     }
840     // If we haven't seen any uses in this scheduling region, create a
841     // dependence edge to ExitSU to model the live-out latency. This is required
842     // for vreg defs with no in-region use, and prefetches with no vreg def.
843     //
844     // FIXME: NumDataSuccs would be more precise than NumSuccs here. This
845     // check currently relies on being called before adding chain deps.
846     if (SU->NumSuccs == 0 && SU->Latency > 1
847         && (HasVRegDef || MI->mayLoad())) {
848       SDep Dep(SU, SDep::Artificial);
849       Dep.setLatency(SU->Latency - 1);
850       ExitSU.addPred(Dep);
851     }
852
853     // Add chain dependencies.
854     // Chain dependencies used to enforce memory order should have
855     // latency of 0 (except for true dependency of Store followed by
856     // aliased Load... we estimate that with a single cycle of latency
857     // assuming the hardware will bypass)
858     // Note that isStoreToStackSlot and isLoadFromStackSLot are not usable
859     // after stack slots are lowered to actual addresses.
860     // TODO: Use an AliasAnalysis and do real alias-analysis queries, and
861     // produce more precise dependence information.
862     unsigned TrueMemOrderLatency = MI->mayStore() ? 1 : 0;
863     if (isGlobalMemoryObject(AA, MI)) {
864       // Be conservative with these and add dependencies on all memory
865       // references, even those that are known to not alias.
866       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
867              NonAliasMemDefs.begin(), E = NonAliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
868         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
869           I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
870         }
871       }
872       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
873              NonAliasMemUses.begin(), E = NonAliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
874         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
875           SDep Dep(SU, SDep::Barrier);
876           Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
877           I->second[i]->addPred(Dep);
878         }
879       }
880       // Add SU to the barrier chain.
881       if (BarrierChain)
882         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
883       BarrierChain = SU;
884       // This is a barrier event that acts as a pivotal node in the DAG,
885       // so it is safe to clear list of exposed nodes.
886       adjustChainDeps(AA, MFI, SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
887                       TrueMemOrderLatency);
888       RejectMemNodes.clear();
889       NonAliasMemDefs.clear();
890       NonAliasMemUses.clear();
891
892       // fall-through
893     new_alias_chain:
894       // Chain all possibly aliasing memory references through SU.
895       if (AliasChain) {
896         unsigned ChainLatency = 0;
897         if (AliasChain->getInstr()->mayLoad())
898           ChainLatency = TrueMemOrderLatency;
899         addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, AliasChain, RejectMemNodes,
900                            ChainLatency);
901       }
902       AliasChain = SU;
903       for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
904         addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, PendingLoads[k], RejectMemNodes,
905                            TrueMemOrderLatency);
906       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
907            AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
908         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
909           addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, I->second[i], RejectMemNodes);
910       }
911       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
912            AliasMemUses.begin(), E = AliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
913         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
914           addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, I->second[i], RejectMemNodes,
915                              TrueMemOrderLatency);
916       }
917       adjustChainDeps(AA, MFI, SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
918                       TrueMemOrderLatency);
919       PendingLoads.clear();
920       AliasMemDefs.clear();
921       AliasMemUses.clear();
922     } else if (MI->mayStore()) {
923       // Add dependence on barrier chain, if needed.
924       // There is no point to check aliasing on barrier event. Even if
925       // SU and barrier _could_ be reordered, they should not. In addition,
926       // we have lost all RejectMemNodes below barrier.
927       if (BarrierChain)
928         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
929
930       UnderlyingObjectsVector Objs;
931       getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs);
932
933       if (Objs.empty()) {
934         // Treat all other stores conservatively.
935         goto new_alias_chain;
936       }
937
938       bool MayAlias = false;
939       for (UnderlyingObjectsVector::iterator K = Objs.begin(), KE = Objs.end();
940            K != KE; ++K) {
941         ValueType V = K->getPointer();
942         bool ThisMayAlias = K->getInt();
943         if (ThisMayAlias)
944           MayAlias = true;
945
946         // A store to a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
947         // Record the def in MemDefs, first adding a dep if there is
948         // an existing def.
949         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
950           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
951         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
952           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
953         if (I != IE) {
954           for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
955             addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, I->second[i], RejectMemNodes,
956                                0, true);
957
958           // If we're not using AA, then we only need one store per object.
959           if (!AAForDep)
960             I->second.clear();
961           I->second.push_back(SU);
962         } else {
963           if (ThisMayAlias) {
964             if (!AAForDep)
965               AliasMemDefs[V].clear();
966             AliasMemDefs[V].push_back(SU);
967           } else {
968             if (!AAForDep)
969               NonAliasMemDefs[V].clear();
970             NonAliasMemDefs[V].push_back(SU);
971           }
972         }
973         // Handle the uses in MemUses, if there are any.
974         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator J =
975           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.find(V) : NonAliasMemUses.find(V));
976         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator JE =
977           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.end() : NonAliasMemUses.end());
978         if (J != JE) {
979           for (unsigned i = 0, e = J->second.size(); i != e; ++i)
980             addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, J->second[i], RejectMemNodes,
981                                TrueMemOrderLatency, true);
982           J->second.clear();
983         }
984       }
985       if (MayAlias) {
986         // Add dependencies from all the PendingLoads, i.e. loads
987         // with no underlying object.
988         for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
989           addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, PendingLoads[k], RejectMemNodes,
990                              TrueMemOrderLatency);
991         // Add dependence on alias chain, if needed.
992         if (AliasChain)
993           addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, AliasChain, RejectMemNodes);
994       }
995       adjustChainDeps(AA, MFI, SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
996                       TrueMemOrderLatency);
997     } else if (MI->mayLoad()) {
998       bool MayAlias = true;
999       if (MI->isInvariantLoad(AA)) {
1000         // Invariant load, no chain dependencies needed!
1001       } else {
1002         UnderlyingObjectsVector Objs;
1003         getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs);
1004
1005         if (Objs.empty()) {
1006           // A load with no underlying object. Depend on all
1007           // potentially aliasing stores.
1008           for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1009                  AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I)
1010             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1011               addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, I->second[i],
1012                                  RejectMemNodes);
1013
1014           PendingLoads.push_back(SU);
1015           MayAlias = true;
1016         } else {
1017           MayAlias = false;
1018         }
1019
1020         for (UnderlyingObjectsVector::iterator
1021              J = Objs.begin(), JE = Objs.end(); J != JE; ++J) {
1022           ValueType V = J->getPointer();
1023           bool ThisMayAlias = J->getInt();
1024
1025           if (ThisMayAlias)
1026             MayAlias = true;
1027
1028           // A load from a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
1029           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1030             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
1031           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
1032             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
1033           if (I != IE)
1034             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1035               addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, I->second[i],
1036                                  RejectMemNodes, 0, true);
1037           if (ThisMayAlias)
1038             AliasMemUses[V].push_back(SU);
1039           else
1040             NonAliasMemUses[V].push_back(SU);
1041         }
1042         if (MayAlias)
1043           adjustChainDeps(AA, MFI, SU, &ExitSU, RejectMemNodes, /*Latency=*/0);
1044         // Add dependencies on alias and barrier chains, if needed.
1045         if (MayAlias && AliasChain)
1046           addChainDependency(AAForDep, MFI, SU, AliasChain, RejectMemNodes);
1047         if (BarrierChain)
1048           BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
1049       }
1050     }
1051   }
1052   if (DbgMI)
1053     FirstDbgValue = DbgMI;
1054
1055   Defs.clear();
1056   Uses.clear();
1057   VRegDefs.clear();
1058   PendingLoads.clear();
1059 }
1060
1061 /// \brief Initialize register live-range state for updating kills.
1062 void ScheduleDAGInstrs::startBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
1063   // Start with no live registers.
1064   LiveRegs.reset();
1065
1066   // Examine the live-in regs of all successors.
1067   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
1068        SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1069     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
1070          E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
1071       unsigned Reg = *I;
1072       // Repeat, for reg and all subregs.
1073       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1074            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1075         LiveRegs.set(*SubRegs);
1076     }
1077   }
1078 }
1079
1080 bool ScheduleDAGInstrs::toggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO) {
1081   // Setting kill flag...
1082   if (!MO.isKill()) {
1083     MO.setIsKill(true);
1084     return false;
1085   }
1086
1087   // If MO itself is live, clear the kill flag...
1088   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
1089     MO.setIsKill(false);
1090     return false;
1091   }
1092
1093   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
1094   // subreg and keep MO marked as killed.
1095   MO.setIsKill(false);
1096   bool AllDead = true;
1097   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
1098   MachineInstrBuilder MIB(MF, MI);
1099   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1100     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1101       MIB.addReg(*SubRegs, RegState::ImplicitDefine);
1102       AllDead = false;
1103     }
1104   }
1105
1106   if(AllDead)
1107     MO.setIsKill(true);
1108   return false;
1109 }
1110
1111 // FIXME: Reuse the LivePhysRegs utility for this.
1112 void ScheduleDAGInstrs::fixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
1113   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
1114
1115   LiveRegs.resize(TRI->getNumRegs());
1116   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
1117
1118   startBlockForKills(MBB);
1119
1120   // Examine block from end to start...
1121   unsigned Count = MBB->size();
1122   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
1123        I != E; --Count) {
1124     MachineInstr *MI = --I;
1125     if (MI->isDebugValue())
1126       continue;
1127
1128     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
1129     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
1130     // are completely defined.
1131     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1132       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1133       if (MO.isRegMask())
1134         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
1135       if (!MO.isReg()) continue;
1136       unsigned Reg = MO.getReg();
1137       if (Reg == 0) continue;
1138       if (!MO.isDef()) continue;
1139       // Ignore two-addr defs.
1140       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
1141
1142       // Repeat for reg and all subregs.
1143       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1144            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1145         LiveRegs.reset(*SubRegs);
1146     }
1147
1148     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
1149     // register is used multiple times we only set the kill flag on
1150     // the first use. Don't set kill flags on undef operands.
1151     killedRegs.reset();
1152     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1153       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1154       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1155       unsigned Reg = MO.getReg();
1156       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1157
1158       bool kill = false;
1159       if (!killedRegs.test(Reg)) {
1160         kill = true;
1161         // A register is not killed if any subregs are live...
1162         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1163           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1164             kill = false;
1165             break;
1166           }
1167         }
1168
1169         // If subreg is not live, then register is killed if it became
1170         // live in this instruction
1171         if (kill)
1172           kill = !LiveRegs.test(Reg);
1173       }
1174
1175       if (MO.isKill() != kill) {
1176         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
1177         // Warning: toggleKillFlag may invalidate MO.
1178         toggleKillFlag(MI, MO);
1179         DEBUG(MI->dump());
1180       }
1181
1182       killedRegs.set(Reg);
1183     }
1184
1185     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
1186     // now live...
1187     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1188       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1189       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1190       unsigned Reg = MO.getReg();
1191       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1192
1193       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1194            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1195         LiveRegs.set(*SubRegs);
1196     }
1197   }
1198 }
1199
1200 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
1201 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1202   SU->getInstr()->dump();
1203 #endif
1204 }
1205
1206 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
1207   std::string s;
1208   raw_string_ostream oss(s);
1209   if (SU == &EntrySU)
1210     oss << "<entry>";
1211   else if (SU == &ExitSU)
1212     oss << "<exit>";
1213   else
1214     SU->getInstr()->print(oss, &TM, /*SkipOpers=*/true);
1215   return oss.str();
1216 }
1217
1218 /// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
1219 /// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
1220 std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
1221   return "dag." + BB->getFullName();
1222 }
1223
1224 //===----------------------------------------------------------------------===//
1225 // SchedDFSResult Implementation
1226 //===----------------------------------------------------------------------===//
1227
1228 namespace llvm {
1229 /// \brief Internal state used to compute SchedDFSResult.
1230 class SchedDFSImpl {
1231   SchedDFSResult &R;
1232
1233   /// Join DAG nodes into equivalence classes by their subtree.
1234   IntEqClasses SubtreeClasses;
1235   /// List PredSU, SuccSU pairs that represent data edges between subtrees.
1236   std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> > ConnectionPairs;
1237
1238   struct RootData {
1239     unsigned NodeID;
1240     unsigned ParentNodeID;  // Parent node (member of the parent subtree).
1241     unsigned SubInstrCount; // Instr count in this tree only, not children.
1242
1243     RootData(unsigned id): NodeID(id),
1244                            ParentNodeID(SchedDFSResult::InvalidSubtreeID),
1245                            SubInstrCount(0) {}
1246
1247     unsigned getSparseSetIndex() const { return NodeID; }
1248   };
1249
1250   SparseSet<RootData> RootSet;
1251
1252 public:
1253   SchedDFSImpl(SchedDFSResult &r): R(r), SubtreeClasses(R.DFSNodeData.size()) {
1254     RootSet.setUniverse(R.DFSNodeData.size());
1255   }
1256
1257   /// Return true if this node been visited by the DFS traversal.
1258   ///
1259   /// During visitPostorderNode the Node's SubtreeID is assigned to the Node
1260   /// ID. Later, SubtreeID is updated but remains valid.
1261   bool isVisited(const SUnit *SU) const {
1262     return R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID
1263       != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID;
1264   }
1265
1266   /// Initialize this node's instruction count. We don't need to flag the node
1267   /// visited until visitPostorder because the DAG cannot have cycles.
1268   void visitPreorder(const SUnit *SU) {
1269     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount =
1270       SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1271   }
1272
1273   /// Called once for each node after all predecessors are visited. Revisit this
1274   /// node's predecessors and potentially join them now that we know the ILP of
1275   /// the other predecessors.
1276   void visitPostorderNode(const SUnit *SU) {
1277     // Mark this node as the root of a subtree. It may be joined with its
1278     // successors later.
1279     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID = SU->NodeNum;
1280     RootData RData(SU->NodeNum);
1281     RData.SubInstrCount = SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1282
1283     // If any predecessors are still in their own subtree, they either cannot be
1284     // joined or are large enough to remain separate. If this parent node's
1285     // total instruction count is not greater than a child subtree by at least
1286     // the subtree limit, then try to join it now since splitting subtrees is
1287     // only useful if multiple high-pressure paths are possible.
1288     unsigned InstrCount = R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount;
1289     for (SUnit::const_pred_iterator
1290            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1291       if (PI->getKind() != SDep::Data)
1292         continue;
1293       unsigned PredNum = PI->getSUnit()->NodeNum;
1294       if ((InstrCount - R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount) < R.SubtreeLimit)
1295         joinPredSubtree(*PI, SU, /*CheckLimit=*/false);
1296
1297       // Either link or merge the TreeData entry from the child to the parent.
1298       if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID == PredNum) {
1299         // If the predecessor's parent is invalid, this is a tree edge and the
1300         // current node is the parent.
1301         if (RootSet[PredNum].ParentNodeID == SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1302           RootSet[PredNum].ParentNodeID = SU->NodeNum;
1303       }
1304       else if (RootSet.count(PredNum)) {
1305         // The predecessor is not a root, but is still in the root set. This
1306         // must be the new parent that it was just joined to. Note that
1307         // RootSet[PredNum].ParentNodeID may either be invalid or may still be
1308         // set to the original parent.
1309         RData.SubInstrCount += RootSet[PredNum].SubInstrCount;
1310         RootSet.erase(PredNum);
1311       }
1312     }
1313     RootSet[SU->NodeNum] = RData;
1314   }
1315
1316   /// Called once for each tree edge after calling visitPostOrderNode on the
1317   /// predecessor. Increment the parent node's instruction count and
1318   /// preemptively join this subtree to its parent's if it is small enough.
1319   void visitPostorderEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1320     R.DFSNodeData[Succ->NodeNum].InstrCount
1321       += R.DFSNodeData[PredDep.getSUnit()->NodeNum].InstrCount;
1322     joinPredSubtree(PredDep, Succ);
1323   }
1324
1325   /// Add a connection for cross edges.
1326   void visitCrossEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1327     ConnectionPairs.push_back(std::make_pair(PredDep.getSUnit(), Succ));
1328   }
1329
1330   /// Set each node's subtree ID to the representative ID and record connections
1331   /// between trees.
1332   void finalize() {
1333     SubtreeClasses.compress();
1334     R.DFSTreeData.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1335     assert(SubtreeClasses.getNumClasses() == RootSet.size()
1336            && "number of roots should match trees");
1337     for (SparseSet<RootData>::const_iterator
1338            RI = RootSet.begin(), RE = RootSet.end(); RI != RE; ++RI) {
1339       unsigned TreeID = SubtreeClasses[RI->NodeID];
1340       if (RI->ParentNodeID != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1341         R.DFSTreeData[TreeID].ParentTreeID = SubtreeClasses[RI->ParentNodeID];
1342       R.DFSTreeData[TreeID].SubInstrCount = RI->SubInstrCount;
1343       // Note that SubInstrCount may be greater than InstrCount if we joined
1344       // subtrees across a cross edge. InstrCount will be attributed to the
1345       // original parent, while SubInstrCount will be attributed to the joined
1346       // parent.
1347     }
1348     R.SubtreeConnections.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1349     R.SubtreeConnectLevels.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1350     DEBUG(dbgs() << R.getNumSubtrees() << " subtrees:\n");
1351     for (unsigned Idx = 0, End = R.DFSNodeData.size(); Idx != End; ++Idx) {
1352       R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID = SubtreeClasses[Idx];
1353       DEBUG(dbgs() << "  SU(" << Idx << ") in tree "
1354             << R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID << '\n');
1355     }
1356     for (std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> >::const_iterator
1357            I = ConnectionPairs.begin(), E = ConnectionPairs.end();
1358          I != E; ++I) {
1359       unsigned PredTree = SubtreeClasses[I->first->NodeNum];
1360       unsigned SuccTree = SubtreeClasses[I->second->NodeNum];
1361       if (PredTree == SuccTree)
1362         continue;
1363       unsigned Depth = I->first->getDepth();
1364       addConnection(PredTree, SuccTree, Depth);
1365       addConnection(SuccTree, PredTree, Depth);
1366     }
1367   }
1368
1369 protected:
1370   /// Join the predecessor subtree with the successor that is its DFS
1371   /// parent. Apply some heuristics before joining.
1372   bool joinPredSubtree(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ,
1373                        bool CheckLimit = true) {
1374     assert(PredDep.getKind() == SDep::Data && "Subtrees are for data edges");
1375
1376     // Check if the predecessor is already joined.
1377     const SUnit *PredSU = PredDep.getSUnit();
1378     unsigned PredNum = PredSU->NodeNum;
1379     if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID != PredNum)
1380       return false;
1381
1382     // Four is the magic number of successors before a node is considered a
1383     // pinch point.
1384     unsigned NumDataSucs = 0;
1385     for (SUnit::const_succ_iterator SI = PredSU->Succs.begin(),
1386            SE = PredSU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1387       if (SI->getKind() == SDep::Data) {
1388         if (++NumDataSucs >= 4)
1389           return false;
1390       }
1391     }
1392     if (CheckLimit && R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount > R.SubtreeLimit)
1393       return false;
1394     R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID = Succ->NodeNum;
1395     SubtreeClasses.join(Succ->NodeNum, PredNum);
1396     return true;
1397   }
1398
1399   /// Called by finalize() to record a connection between trees.
1400   void addConnection(unsigned FromTree, unsigned ToTree, unsigned Depth) {
1401     if (!Depth)
1402       return;
1403
1404     do {
1405       SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection> &Connections =
1406         R.SubtreeConnections[FromTree];
1407       for (SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection>::iterator
1408              I = Connections.begin(), E = Connections.end(); I != E; ++I) {
1409         if (I->TreeID == ToTree) {
1410           I->Level = std::max(I->Level, Depth);
1411           return;
1412         }
1413       }
1414       Connections.push_back(SchedDFSResult::Connection(ToTree, Depth));
1415       FromTree = R.DFSTreeData[FromTree].ParentTreeID;
1416     } while (FromTree != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID);
1417   }
1418 };
1419 } // namespace llvm
1420
1421 namespace {
1422 /// \brief Manage the stack used by a reverse depth-first search over the DAG.
1423 class SchedDAGReverseDFS {
1424   std::vector<std::pair<const SUnit*, SUnit::const_pred_iterator> > DFSStack;
1425 public:
1426   bool isComplete() const { return DFSStack.empty(); }
1427
1428   void follow(const SUnit *SU) {
1429     DFSStack.push_back(std::make_pair(SU, SU->Preds.begin()));
1430   }
1431   void advance() { ++DFSStack.back().second; }
1432
1433   const SDep *backtrack() {
1434     DFSStack.pop_back();
1435     return DFSStack.empty() ? nullptr : std::prev(DFSStack.back().second);
1436   }
1437
1438   const SUnit *getCurr() const { return DFSStack.back().first; }
1439
1440   SUnit::const_pred_iterator getPred() const { return DFSStack.back().second; }
1441
1442   SUnit::const_pred_iterator getPredEnd() const {
1443     return getCurr()->Preds.end();
1444   }
1445 };
1446 } // anonymous
1447
1448 static bool hasDataSucc(const SUnit *SU) {
1449   for (SUnit::const_succ_iterator
1450          SI = SU->Succs.begin(), SE = SU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1451     if (SI->getKind() == SDep::Data && !SI->getSUnit()->isBoundaryNode())
1452       return true;
1453   }
1454   return false;
1455 }
1456
1457 /// Compute an ILP metric for all nodes in the subDAG reachable via depth-first
1458 /// search from this root.
1459 void SchedDFSResult::compute(ArrayRef<SUnit> SUnits) {
1460   if (!IsBottomUp)
1461     llvm_unreachable("Top-down ILP metric is unimplemnted");
1462
1463   SchedDFSImpl Impl(*this);
1464   for (ArrayRef<SUnit>::const_iterator
1465          SI = SUnits.begin(), SE = SUnits.end(); SI != SE; ++SI) {
1466     const SUnit *SU = &*SI;
1467     if (Impl.isVisited(SU) || hasDataSucc(SU))
1468       continue;
1469
1470     SchedDAGReverseDFS DFS;
1471     Impl.visitPreorder(SU);
1472     DFS.follow(SU);
1473     for (;;) {
1474       // Traverse the leftmost path as far as possible.
1475       while (DFS.getPred() != DFS.getPredEnd()) {
1476         const SDep &PredDep = *DFS.getPred();
1477         DFS.advance();
1478         // Ignore non-data edges.
1479         if (PredDep.getKind() != SDep::Data
1480             || PredDep.getSUnit()->isBoundaryNode()) {
1481           continue;
1482         }
1483         // An already visited edge is a cross edge, assuming an acyclic DAG.
1484         if (Impl.isVisited(PredDep.getSUnit())) {
1485           Impl.visitCrossEdge(PredDep, DFS.getCurr());
1486           continue;
1487         }
1488         Impl.visitPreorder(PredDep.getSUnit());
1489         DFS.follow(PredDep.getSUnit());
1490       }
1491       // Visit the top of the stack in postorder and backtrack.
1492       const SUnit *Child = DFS.getCurr();
1493       const SDep *PredDep = DFS.backtrack();
1494       Impl.visitPostorderNode(Child);
1495       if (PredDep)
1496         Impl.visitPostorderEdge(*PredDep, DFS.getCurr());
1497       if (DFS.isComplete())
1498         break;
1499     }
1500   }
1501   Impl.finalize();
1502 }
1503
1504 /// The root of the given SubtreeID was just scheduled. For all subtrees
1505 /// connected to this tree, record the depth of the connection so that the
1506 /// nearest connected subtrees can be prioritized.
1507 void SchedDFSResult::scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
1508   for (SmallVectorImpl<Connection>::const_iterator
1509          I = SubtreeConnections[SubtreeID].begin(),
1510          E = SubtreeConnections[SubtreeID].end(); I != E; ++I) {
1511     SubtreeConnectLevels[I->TreeID] =
1512       std::max(SubtreeConnectLevels[I->TreeID], I->Level);
1513     DEBUG(dbgs() << "  Tree: " << I->TreeID
1514           << " @" << SubtreeConnectLevels[I->TreeID] << '\n');
1515   }
1516 }
1517
1518 LLVM_DUMP_METHOD
1519 void ILPValue::print(raw_ostream &OS) const {
1520   OS << InstrCount << " / " << Length << " = ";
1521   if (!Length)
1522     OS << "BADILP";
1523   else
1524     OS << format("%g", ((double)InstrCount / Length));
1525 }
1526
1527 LLVM_DUMP_METHOD
1528 void ILPValue::dump() const {
1529   dbgs() << *this << '\n';
1530 }
1531
1532 namespace llvm {
1533
1534 LLVM_DUMP_METHOD
1535 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ILPValue &Val) {
1536   Val.print(OS);
1537   return OS;
1538 }
1539
1540 } // namespace llvm