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