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