Reapply coalescer fix for better cross-class coalescing.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SimpleRegisterCoalescing.cpp
1 //===-- SimpleRegisterCoalescing.cpp - Register Coalescing ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a simple register coalescing pass that attempts to
11 // aggressively coalesce every register copy that it can.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "regcoalescing"
16 #include "SimpleRegisterCoalescing.h"
17 #include "VirtRegMap.h"
18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
19 #include "llvm/Value.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
37 #include <algorithm>
38 #include <cmath>
39 using namespace llvm;
40
41 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
42 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
43 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
44 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
45 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
46 STATISTIC(numPeep     , "Number of identity moves eliminated after coalescing");
47 STATISTIC(numAborts   , "Number of times interval joining aborted");
48 STATISTIC(numDeadValNo, "Number of valno def marked dead");
49
50 char SimpleRegisterCoalescing::ID = 0;
51 static cl::opt<bool>
52 EnableJoining("join-liveintervals",
53               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
54               cl::init(true));
55
56 static cl::opt<bool>
57 DisableCrossClassJoin("disable-cross-class-join",
58                cl::desc("Avoid coalescing cross register class copies"),
59                cl::init(false), cl::Hidden);
60
61 static cl::opt<bool>
62 PhysJoinTweak("tweak-phys-join-heuristics",
63                cl::desc("Tweak heuristics for joining phys reg with vr"),
64                cl::init(false), cl::Hidden);
65
66 static RegisterPass<SimpleRegisterCoalescing>
67 X("simple-register-coalescing", "Simple Register Coalescing");
68
69 // Declare that we implement the RegisterCoalescer interface
70 static RegisterAnalysisGroup<RegisterCoalescer, true/*The Default*/> V(X);
71
72 const PassInfo *const llvm::SimpleRegisterCoalescingID = &X;
73
74 void SimpleRegisterCoalescing::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
75   AU.setPreservesCFG();
76   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
77   AU.addRequired<LiveIntervals>();
78   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
79   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
80   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
81   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
82   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
83   if (StrongPHIElim)
84     AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
85   else
86     AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
87   AU.addPreservedID(TwoAddressInstructionPassID);
88   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
89 }
90
91 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
92 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
93 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
94 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
95 /// eliminating a copy.  For example:
96 ///
97 ///  A3 = B0
98 ///    ...
99 ///  B1 = A3      <- this copy
100 ///
101 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
102 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
103 ///
104 /// This returns true if an interval was modified.
105 ///
106 bool SimpleRegisterCoalescing::AdjustCopiesBackFrom(LiveInterval &IntA,
107                                                     LiveInterval &IntB,
108                                                     MachineInstr *CopyMI) {
109   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
110
111   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
112   // the example above.
113   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
114   assert(BLR != IntB.end() && "Live range not found!");
115   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
116
117   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
118   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
119   // can't process it.
120   if (!BValNo->getCopy()) return false;
121   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
122
123   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
124   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
125   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
126   assert(ALR != IntA.end() && "Live range not found!");
127   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
128   // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range, then
129   // it's not safe to eliminate the copy. FIXME: This is a temporary workaround.
130   // See PR3149:
131   // 172     %ECX<def> = MOV32rr %reg1039<kill>
132   // 180     INLINEASM <es:subl $5,$1
133   //         sbbl $3,$0>, 10, %EAX<def>, 14, %ECX<earlyclobber,def>, 9,
134   //         %EAX<kill>,
135   // 36, <fi#0>, 1, %reg0, 0, 9, %ECX<kill>, 36, <fi#1>, 1, %reg0, 0
136   // 188     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
137   // 196     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
138   // 204     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
139   // 212     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
140   // 220     %EAX<def> = MOV32rr %EAX
141   // 228     %reg1039<def> = MOV32rr %ECX<kill>
142   // The early clobber operand ties ECX input to the ECX def.
143   //
144   // The live interval of ECX is represented as this:
145   // %reg20,inf = [46,47:1)[174,230:0)  0@174-(230) 1@46-(47)
146   // The coalescer has no idea there was a def in the middle of [174,230].
147   if (AValNo->hasRedefByEC())
148     return false;
149
150   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
151   // Get the instruction that defines this value number.
152   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(AValNo);
153   if (!SrcReg) return false;  // Not defined by a copy.
154
155   // If the value number is not defined by a copy instruction, ignore it.
156
157   // If the source register comes from an interval other than IntB, we can't
158   // handle this.
159   if (SrcReg != IntB.reg) return false;
160
161   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
162   LiveInterval::iterator ValLR =
163     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
164   assert(ValLR != IntB.end() && "Live range not found!");
165
166   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
167   // CopyMI.
168   MachineInstr *ValLREndInst =
169     li_->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
170   if (!ValLREndInst ||
171       ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent()) return false;
172
173   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
174   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
175   // IntB, we can merge them.
176   if (ValLR+1 != BLR) return false;
177
178   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
179   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
180   // register. If so, do not coalesce.
181   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg) &&
182       *tri_->getSubRegisters(IntB.reg)) {
183     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR)
184       if (li_->hasInterval(*SR) && IntA.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
185         DEBUG({
186             dbgs() << "Interfere with sub-register ";
187             li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
188           });
189         return false;
190       }
191   }
192
193   DEBUG({
194       dbgs() << "\nExtending: ";
195       IntB.print(dbgs(), tri_);
196     });
197
198   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
199   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
200   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
201   // instruction #.
202   BValNo->def  = FillerStart;
203   BValNo->setCopy(0);
204
205   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
206   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
207   // two value numbers.
208   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
209
210   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
211   // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
212   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
213     for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
214       LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
215       SRLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
216                               SRLI.getNextValue(FillerStart, 0, true,
217                                                 li_->getVNInfoAllocator())));
218     }
219   }
220
221   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
222   if (BValNo != ValLR->valno) {
223     IntB.addKills(ValLR->valno, BValNo->kills);
224     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
225   }
226   DEBUG({
227       dbgs() << "   result = ";
228       IntB.print(dbgs(), tri_);
229       dbgs() << "\n";
230     });
231
232   // If the source instruction was killing the source register before the
233   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
234   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
235   if (UIdx != -1) {
236     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
237     ValLR->valno->removeKill(FillerStart);
238   }
239
240   // If the copy instruction was killing the destination register before the
241   // merge, find the last use and trim the live range. That will also add the
242   // isKill marker.
243   if (CopyMI->killsRegister(IntA.reg))
244     TrimLiveIntervalToLastUse(CopyUseIdx, CopyMI->getParent(), IntA, ALR);
245
246   ++numExtends;
247   return true;
248 }
249
250 /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
251 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
252 bool SimpleRegisterCoalescing::HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
253                                                     LiveInterval &IntB,
254                                                     VNInfo *AValNo,
255                                                     VNInfo *BValNo) {
256   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
257        AI != AE; ++AI) {
258     if (AI->valno != AValNo) continue;
259     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
260       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
261     if (BI != IntB.ranges.begin())
262       --BI;
263     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
264       if (BI->valno == BValNo)
265         continue;
266       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
267         return true;
268       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
269         return true;
270     }
271   }
272   return false;
273 }
274
275 static void
276 TransferImplicitOps(MachineInstr *MI, MachineInstr *NewMI) {
277   for (unsigned i = MI->getDesc().getNumOperands(), e = MI->getNumOperands();
278        i != e; ++i) {
279     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
280     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
281       NewMI->addOperand(MO);
282   }
283 }
284
285 /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
286 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
287 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
288 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
289 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
290 /// definition. For example,
291 ///
292 ///  A3 = op A2 B0<kill>
293 ///    ...
294 ///  B1 = A3      <- this copy
295 ///    ...
296 ///     = op A3   <- more uses
297 ///
298 /// ==>
299 ///
300 ///  B2 = op B0 A2<kill>
301 ///    ...
302 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
303 ///    ...
304 ///     = op B2   <- more uses
305 ///
306 /// This returns true if an interval was modified.
307 ///
308 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveCopyByCommutingDef(LiveInterval &IntA,
309                                                         LiveInterval &IntB,
310                                                         MachineInstr *CopyMI) {
311   SlotIndex CopyIdx =
312     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
313
314   // FIXME: For now, only eliminate the copy by commuting its def when the
315   // source register is a virtual register. We want to guard against cases
316   // where the copy is a back edge copy and commuting the def lengthen the
317   // live interval of the source register to the entire loop.
318   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntA.reg))
319     return false;
320
321   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
322   // the example above.
323   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
324   assert(BLR != IntB.end() && "Live range not found!");
325   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
326
327   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
328   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
329   // can't process it.
330   if (!BValNo->getCopy()) return false;
331   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
332
333   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
334   LiveInterval::iterator ALR =
335     IntA.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getUseIndex()); // 
336
337   assert(ALR != IntA.end() && "Live range not found!");
338   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
339   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
340   // the optimization. FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be
341   // tested?
342   if (AValNo->isPHIDef() || !AValNo->isDefAccurate() ||
343       AValNo->isUnused() || AValNo->hasPHIKill())
344     return false;
345   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
346   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
347   if (!TID.isCommutable())
348     return false;
349   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
350   // destination register.
351   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
352   assert(DefIdx != -1);
353   unsigned UseOpIdx;
354   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
355     return false;
356   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
357   if (!tii_->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
358     return false;
359   if (Op1 == UseOpIdx)
360     NewDstIdx = Op2;
361   else if (Op2 == UseOpIdx)
362     NewDstIdx = Op1;
363   else
364     return false;
365
366   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
367   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
368   if (NewReg != IntB.reg || !NewDstMO.isKill())
369     return false;
370
371   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
372   // uses which the new definition can reach.
373   if (HasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
374     return false;
375
376   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
377   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
378   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI = 
379          mri_->use_nodbg_begin(IntA.reg), 
380        UE = mri_->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
381     MachineInstr *UseMI = &*UI;
382     SlotIndex UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
383     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
384     if (ULR == IntA.end())
385       continue;
386     if (ULR->valno == AValNo && JoinedCopies.count(UseMI))
387       return false;
388   }
389
390   // At this point we have decided that it is legal to do this
391   // transformation.  Start by commuting the instruction.
392   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
393   MachineInstr *NewMI = tii_->commuteInstruction(DefMI);
394   if (!NewMI)
395     return false;
396   if (NewMI != DefMI) {
397     li_->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
398     MBB->insert(DefMI, NewMI);
399     MBB->erase(DefMI);
400   }
401   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
402   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
403
404   bool BHasPHIKill = BValNo->hasPHIKill();
405   SmallVector<VNInfo*, 4> BDeadValNos;
406   VNInfo::KillSet BKills;
407   std::map<SlotIndex, SlotIndex> BExtend;
408
409   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
410   // A = or A, B
411   // ...
412   // B = A
413   // ...
414   // C = A<kill>
415   // ...
416   //   = B
417   //
418   // then do not add kills of A to the newly created B interval.
419   bool Extended = BLR->end > ALR->end && ALR->end != ALR->start;
420   if (Extended)
421     BExtend[ALR->end] = BLR->end;
422
423   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
424   bool BHasSubRegs = false;
425   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg))
426     BHasSubRegs = *tri_->getSubRegisters(IntB.reg);
427   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(IntA.reg),
428          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
429     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
430     MachineInstr *UseMI = &*UI;
431     ++UI;
432     if (JoinedCopies.count(UseMI))
433       continue;
434     if (UseMI->isDebugValue()) {
435       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
436       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
437       UseMO.setReg(NewReg);
438       continue;
439     }
440     SlotIndex UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI).getUseIndex();
441     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
442     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
443       continue;
444     UseMO.setReg(NewReg);
445     if (UseMI == CopyMI)
446       continue;
447     if (UseMO.isKill()) {
448       if (Extended)
449         UseMO.setIsKill(false);
450       else
451         BKills.push_back(UseIdx.getDefIndex());
452     }
453     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
454     if (!tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
455       continue;
456     if (DstReg == IntB.reg) {
457       // This copy will become a noop. If it's defining a new val#,
458       // remove that val# as well. However this live range is being
459       // extended to the end of the existing live range defined by the copy.
460       SlotIndex DefIdx = UseIdx.getDefIndex();
461       const LiveRange *DLR = IntB.getLiveRangeContaining(DefIdx);
462       BHasPHIKill |= DLR->valno->hasPHIKill();
463       assert(DLR->valno->def == DefIdx);
464       BDeadValNos.push_back(DLR->valno);
465       BExtend[DLR->start] = DLR->end;
466       JoinedCopies.insert(UseMI);
467       // If this is a kill but it's going to be removed, the last use
468       // of the same val# is the new kill.
469       if (UseMO.isKill())
470         BKills.pop_back();
471     }
472   }
473
474   // We need to insert a new liverange: [ALR.start, LastUse). It may be we can
475   // simply extend BLR if CopyMI doesn't end the range.
476   DEBUG({
477       dbgs() << "\nExtending: ";
478       IntB.print(dbgs(), tri_);
479     });
480
481   // Remove val#'s defined by copies that will be coalesced away.
482   for (unsigned i = 0, e = BDeadValNos.size(); i != e; ++i) {
483     VNInfo *DeadVNI = BDeadValNos[i];
484     if (BHasSubRegs) {
485       for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
486         LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
487         const LiveRange *SRLR = SRLI.getLiveRangeContaining(DeadVNI->def);
488         SRLI.removeValNo(SRLR->valno);
489       }
490     }
491     IntB.removeValNo(BDeadValNos[i]);
492   }
493
494   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
495   // is updated. Kills are also updated.
496   VNInfo *ValNo = BValNo;
497   ValNo->def = AValNo->def;
498   ValNo->setCopy(0);
499   for (unsigned j = 0, ee = ValNo->kills.size(); j != ee; ++j) {
500     if (ValNo->kills[j] != BLR->end)
501       BKills.push_back(ValNo->kills[j]);
502   }
503   ValNo->kills.clear();
504   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
505        AI != AE; ++AI) {
506     if (AI->valno != AValNo) continue;
507     SlotIndex End = AI->end;
508     std::map<SlotIndex, SlotIndex>::iterator
509       EI = BExtend.find(End);
510     if (EI != BExtend.end())
511       End = EI->second;
512     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, End, ValNo));
513
514     // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
515     // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
516     if (BHasSubRegs) {
517       for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
518         LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
519         SRLI.MergeInClobberRange(*li_, AI->start, End,
520                                  li_->getVNInfoAllocator());
521       }
522     }
523   }
524   IntB.addKills(ValNo, BKills);
525   ValNo->setHasPHIKill(BHasPHIKill);
526
527   DEBUG({
528       dbgs() << "   result = ";
529       IntB.print(dbgs(), tri_);
530       dbgs() << '\n';
531       dbgs() << "\nShortening: ";
532       IntA.print(dbgs(), tri_);
533     });
534
535   IntA.removeValNo(AValNo);
536
537   DEBUG({
538       dbgs() << "   result = ";
539       IntA.print(dbgs(), tri_);
540       dbgs() << '\n';
541     });
542
543   ++numCommutes;
544   return true;
545 }
546
547 /// isSameOrFallThroughBB - Return true if MBB == SuccMBB or MBB simply
548 /// fallthoughs to SuccMBB.
549 static bool isSameOrFallThroughBB(MachineBasicBlock *MBB,
550                                   MachineBasicBlock *SuccMBB,
551                                   const TargetInstrInfo *tii_) {
552   if (MBB == SuccMBB)
553     return true;
554   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
555   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
556   return !tii_->AnalyzeBranch(*MBB, TBB, FBB, Cond) && !TBB && !FBB &&
557     MBB->isSuccessor(SuccMBB);
558 }
559
560 /// removeRange - Wrapper for LiveInterval::removeRange. This removes a range
561 /// from a physical register live interval as well as from the live intervals
562 /// of its sub-registers.
563 static void removeRange(LiveInterval &li,
564                         SlotIndex Start, SlotIndex End,
565                         LiveIntervals *li_, const TargetRegisterInfo *tri_) {
566   li.removeRange(Start, End, true);
567   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg)) {
568     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
569       if (!li_->hasInterval(*SR))
570         continue;
571       LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
572       SlotIndex RemoveStart = Start;
573       SlotIndex RemoveEnd = Start;
574
575       while (RemoveEnd != End) {
576         LiveInterval::iterator LR = sli.FindLiveRangeContaining(RemoveStart);
577         if (LR == sli.end())
578           break;
579         RemoveEnd = (LR->end < End) ? LR->end : End;
580         sli.removeRange(RemoveStart, RemoveEnd, true);
581         RemoveStart = RemoveEnd;
582       }
583     }
584   }
585 }
586
587 /// TrimLiveIntervalToLastUse - If there is a last use in the same basic block
588 /// as the copy instruction, trim the live interval to the last use and return
589 /// true.
590 bool
591 SimpleRegisterCoalescing::TrimLiveIntervalToLastUse(SlotIndex CopyIdx,
592                                                     MachineBasicBlock *CopyMBB,
593                                                     LiveInterval &li,
594                                                     const LiveRange *LR) {
595   SlotIndex MBBStart = li_->getMBBStartIdx(CopyMBB);
596   SlotIndex LastUseIdx;
597   MachineOperand *LastUse =
598     lastRegisterUse(LR->start, CopyIdx.getPrevSlot(), li.reg, LastUseIdx);
599   if (LastUse) {
600     MachineInstr *LastUseMI = LastUse->getParent();
601     if (!isSameOrFallThroughBB(LastUseMI->getParent(), CopyMBB, tii_)) {
602       // r1024 = op
603       // ...
604       // BB1:
605       //       = r1024
606       //
607       // BB2:
608       // r1025<dead> = r1024<kill>
609       if (MBBStart < LR->end)
610         removeRange(li, MBBStart, LR->end, li_, tri_);
611       return true;
612     }
613
614     // There are uses before the copy, just shorten the live range to the end
615     // of last use.
616     LastUse->setIsKill();
617     removeRange(li, LastUseIdx.getDefIndex(), LR->end, li_, tri_);
618     LR->valno->addKill(LastUseIdx.getDefIndex());
619     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
620     if (tii_->isMoveInstr(*LastUseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
621         DstReg == li.reg) {
622       // Last use is itself an identity code.
623       int DeadIdx = LastUseMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false, tri_);
624       LastUseMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
625     }
626     return true;
627   }
628
629   // Is it livein?
630   if (LR->start <= MBBStart && LR->end > MBBStart) {
631     if (LR->start == li_->getZeroIndex()) {
632       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
633       // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
634       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
635     }
636     // FIXME: Shorten intervals in BBs that reaches this BB.
637   }
638
639   return false;
640 }
641
642 /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
643 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
644 bool SimpleRegisterCoalescing::ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
645                                                        unsigned DstReg,
646                                                        unsigned DstSubIdx,
647                                                        MachineInstr *CopyMI) {
648   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI).getUseIndex();
649   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
650   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
651   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
652   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
653   // the optimization. FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be
654   // tested?
655   if (ValNo->isPHIDef() || !ValNo->isDefAccurate() ||
656       ValNo->isUnused() || ValNo->hasPHIKill())
657     return false;
658   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
659   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
660   if (!TID.isAsCheapAsAMove())
661     return false;
662   if (!tii_->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
663     return false;
664   bool SawStore = false;
665   if (!DefMI->isSafeToMove(tii_, SawStore, AA))
666     return false;
667   if (TID.getNumDefs() != 1)
668     return false;
669   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
670     // Make sure the copy destination register class fits the instruction
671     // definition register class. The mismatch can happen as a result of earlier
672     // extract_subreg, insert_subreg, subreg_to_reg coalescing.
673     const TargetRegisterClass *RC = TID.OpInfo[0].getRegClass(tri_);
674     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
675       if (mri_->getRegClass(DstReg) != RC)
676         return false;
677     } else if (!RC->contains(DstReg))
678       return false;
679   }
680
681   // If destination register has a sub-register index on it, make sure it mtches
682   // the instruction register class.
683   if (DstSubIdx) {
684     const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
685     if (TID.getNumDefs() != 1)
686       return false;
687     const TargetRegisterClass *DstRC = mri_->getRegClass(DstReg);
688     const TargetRegisterClass *DstSubRC =
689       DstRC->getSubRegisterRegClass(DstSubIdx);
690     const TargetRegisterClass *DefRC = TID.OpInfo[0].getRegClass(tri_);
691     if (DefRC == DstRC)
692       DstSubIdx = 0;
693     else if (DefRC != DstSubRC)
694       return false;
695   }
696
697   SlotIndex DefIdx = CopyIdx.getDefIndex();
698   const LiveRange *DLR= li_->getInterval(DstReg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
699   DLR->valno->setCopy(0);
700   // Don't forget to update sub-register intervals.
701   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
702     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(DstReg); *SR; ++SR) {
703       if (!li_->hasInterval(*SR))
704         continue;
705       DLR = li_->getInterval(*SR).getLiveRangeContaining(DefIdx);
706       if (DLR && DLR->valno->getCopy() == CopyMI)
707         DLR->valno->setCopy(0);
708     }
709   }
710
711   // If copy kills the source register, find the last use and propagate
712   // kill.
713   bool checkForDeadDef = false;
714   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
715   if (CopyMI->killsRegister(SrcInt.reg))
716     if (!TrimLiveIntervalToLastUse(CopyIdx, MBB, SrcInt, SrcLR)) {
717       checkForDeadDef = true;
718     }
719
720   MachineBasicBlock::iterator MII =
721     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
722   tii_->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, DstSubIdx, DefMI, tri_);
723   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
724
725   if (checkForDeadDef) {
726     // PR4090 fix: Trim interval failed because there was no use of the
727     // source interval in this MBB. If the def is in this MBB too then we
728     // should mark it dead:
729     if (DefMI->getParent() == MBB) {
730       DefMI->addRegisterDead(SrcInt.reg, tri_);
731       SrcLR->end = SrcLR->start.getNextSlot();
732     }
733   }
734
735   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
736   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
737   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
738          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
739     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
740     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
741       NewMI->addOperand(MO);
742     if (MO.isDef() && li_->hasInterval(MO.getReg())) {
743       unsigned Reg = MO.getReg();
744       DLR = li_->getInterval(Reg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
745       if (DLR && DLR->valno->getCopy() == CopyMI)
746         DLR->valno->setCopy(0);
747     }
748   }
749
750   TransferImplicitOps(CopyMI, NewMI);
751   li_->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
752   CopyMI->eraseFromParent();
753   ReMatCopies.insert(CopyMI);
754   ReMatDefs.insert(DefMI);
755   ++NumReMats;
756   return true;
757 }
758
759 /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
760 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
761 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
762 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
763 /// subregister.
764 void
765 SimpleRegisterCoalescing::UpdateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg,
766                                             unsigned SubIdx) {
767   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
768   if (DstIsPhys && SubIdx) {
769     // Figure out the real physical register we are updating with.
770     DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
771     SubIdx = 0;
772   }
773
774   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(SrcReg),
775          E = mri_->reg_end(); I != E; ) {
776     MachineOperand &O = I.getOperand();
777     MachineInstr *UseMI = &*I;
778     ++I;
779     unsigned OldSubIdx = O.getSubReg();
780     if (DstIsPhys) {
781       unsigned UseDstReg = DstReg;
782       if (OldSubIdx)
783           UseDstReg = tri_->getSubReg(DstReg, OldSubIdx);
784
785       unsigned CopySrcReg, CopyDstReg, CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx;
786       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg,
787                             CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx) &&
788           CopySrcReg != CopyDstReg &&
789           CopySrcReg == SrcReg && CopyDstReg != UseDstReg) {
790         // If the use is a copy and it won't be coalesced away, and its source
791         // is defined by a trivial computation, try to rematerialize it instead.
792         if (ReMaterializeTrivialDef(li_->getInterval(SrcReg), CopyDstReg,
793                                     CopyDstSubIdx, UseMI))
794           continue;
795       }
796
797       O.setReg(UseDstReg);
798       O.setSubReg(0);
799       continue;
800     }
801
802     // Sub-register indexes goes from small to large. e.g.
803     // RAX: 1 -> AL, 2 -> AX, 3 -> EAX
804     // EAX: 1 -> AL, 2 -> AX
805     // So RAX's sub-register 2 is AX, RAX's sub-regsiter 3 is EAX, whose
806     // sub-register 2 is also AX.
807     if (SubIdx && OldSubIdx && SubIdx != OldSubIdx)
808       assert(OldSubIdx < SubIdx && "Conflicting sub-register index!");
809     else if (SubIdx)
810       O.setSubReg(SubIdx);
811     // Remove would-be duplicated kill marker.
812     if (O.isKill() && UseMI->killsRegister(DstReg))
813       O.setIsKill(false);
814     O.setReg(DstReg);
815
816     // After updating the operand, check if the machine instruction has
817     // become a copy. If so, update its val# information.
818     if (JoinedCopies.count(UseMI))
819       continue;
820
821     const TargetInstrDesc &TID = UseMI->getDesc();
822     unsigned CopySrcReg, CopyDstReg, CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx;
823     if (TID.getNumDefs() == 1 && TID.getNumOperands() > 2 &&
824         tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg,
825                           CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx) &&
826         CopySrcReg != CopyDstReg &&
827         (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CopyDstReg) ||
828          allocatableRegs_[CopyDstReg])) {
829       LiveInterval &LI = li_->getInterval(CopyDstReg);
830       SlotIndex DefIdx =
831         li_->getInstructionIndex(UseMI).getDefIndex();
832       if (const LiveRange *DLR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx)) {
833         if (DLR->valno->def == DefIdx)
834           DLR->valno->setCopy(UseMI);
835       }
836     }
837   }
838 }
839
840 /// RemoveUnnecessaryKills - Remove kill markers that are no longer accurate
841 /// due to live range lengthening as the result of coalescing.
842 void SimpleRegisterCoalescing::RemoveUnnecessaryKills(unsigned Reg,
843                                                       LiveInterval &LI) {
844   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(Reg),
845          UE = mri_->use_end(); UI != UE; ++UI) {
846     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
847     if (!UseMO.isKill())
848       continue;
849     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
850     SlotIndex UseIdx =
851       li_->getInstructionIndex(UseMI).getUseIndex();
852     const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(UseIdx);
853     if (!LR ||
854         (!LR->valno->isKill(UseIdx.getDefIndex()) &&
855          LR->valno->def != UseIdx.getDefIndex())) {
856       // Interesting problem. After coalescing reg1027's def and kill are both
857       // at the same point:  %reg1027,0.000000e+00 = [56,814:0)  0@70-(814)
858       //
859       // bb5:
860       // 60   %reg1027<def> = t2MOVr %reg1027, 14, %reg0, %reg0
861       // 68   %reg1027<def> = t2LDRi12 %reg1027<kill>, 8, 14, %reg0
862       // 76   t2CMPzri %reg1038<kill,undef>, 0, 14, %reg0, %CPSR<imp-def>
863       // 84   %reg1027<def> = t2MOVr %reg1027, 14, %reg0, %reg0
864       // 96   t2Bcc mbb<bb5,0x2030910>, 1, %CPSR<kill>
865       //
866       // Do not remove the kill marker on t2LDRi12.
867       UseMO.setIsKill(false);
868     }
869   }
870 }
871
872 /// removeIntervalIfEmpty - Check if the live interval of a physical register
873 /// is empty, if so remove it and also remove the empty intervals of its
874 /// sub-registers. Return true if live interval is removed.
875 static bool removeIntervalIfEmpty(LiveInterval &li, LiveIntervals *li_,
876                                   const TargetRegisterInfo *tri_) {
877   if (li.empty()) {
878     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg))
879       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
880         if (!li_->hasInterval(*SR))
881           continue;
882         LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
883         if (sli.empty())
884           li_->removeInterval(*SR);
885       }
886     li_->removeInterval(li.reg);
887     return true;
888   }
889   return false;
890 }
891
892 /// ShortenDeadCopyLiveRange - Shorten a live range defined by a dead copy.
893 /// Return true if live interval is removed.
894 bool SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopyLiveRange(LiveInterval &li,
895                                                         MachineInstr *CopyMI) {
896   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
897   LiveInterval::iterator MLR =
898     li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getDefIndex());
899   if (MLR == li.end())
900     return false;  // Already removed by ShortenDeadCopySrcLiveRange.
901   SlotIndex RemoveStart = MLR->start;
902   SlotIndex RemoveEnd = MLR->end;
903   SlotIndex DefIdx = CopyIdx.getDefIndex();
904   // Remove the liverange that's defined by this.
905   if (RemoveStart == DefIdx && RemoveEnd == DefIdx.getStoreIndex()) {
906     removeRange(li, RemoveStart, RemoveEnd, li_, tri_);
907     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
908   }
909   return false;
910 }
911
912 /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead, remove
913 /// the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove it as well.
914 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveDeadDef(LiveInterval &li,
915                                              MachineInstr *DefMI) {
916   SlotIndex DefIdx = li_->getInstructionIndex(DefMI).getDefIndex();
917   LiveInterval::iterator MLR = li.FindLiveRangeContaining(DefIdx);
918   if (DefIdx != MLR->valno->def)
919     return false;
920   li.removeValNo(MLR->valno);
921   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
922 }
923
924 /// PropagateDeadness - Propagate the dead marker to the instruction which
925 /// defines the val#.
926 static void PropagateDeadness(LiveInterval &li, MachineInstr *CopyMI,
927                               SlotIndex &LRStart, LiveIntervals *li_,
928                               const TargetRegisterInfo* tri_) {
929   MachineInstr *DefMI =
930     li_->getInstructionFromIndex(LRStart.getDefIndex());
931   if (DefMI && DefMI != CopyMI) {
932     int DeadIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false);
933     if (DeadIdx != -1)
934       DefMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
935     else
936       DefMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(li.reg,
937                    /*def*/true, /*implicit*/true, /*kill*/false, /*dead*/true));
938     LRStart = LRStart.getNextSlot();
939   }
940 }
941
942 /// ShortenDeadCopySrcLiveRange - Shorten a live range as it's artificially
943 /// extended by a dead copy. Mark the last use (if any) of the val# as kill as
944 /// ends the live range there. If there isn't another use, then this live range
945 /// is dead. Return true if live interval is removed.
946 bool
947 SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopySrcLiveRange(LiveInterval &li,
948                                                       MachineInstr *CopyMI) {
949   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
950   if (CopyIdx == SlotIndex()) {
951     // FIXME: special case: function live in. It can be a general case if the
952     // first instruction index starts at > 0 value.
953     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
954     // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
955     if (mf_->begin()->isLiveIn(li.reg))
956       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
957     const LiveRange *LR = li.getLiveRangeContaining(CopyIdx);
958     removeRange(li, LR->start, LR->end, li_, tri_);
959     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
960   }
961
962   LiveInterval::iterator LR =
963     li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getPrevIndex().getStoreIndex());
964   if (LR == li.end())
965     // Livein but defined by a phi.
966     return false;
967
968   SlotIndex RemoveStart = LR->start;
969   SlotIndex RemoveEnd = CopyIdx.getStoreIndex();
970   if (LR->end > RemoveEnd)
971     // More uses past this copy? Nothing to do.
972     return false;
973
974   // If there is a last use in the same bb, we can't remove the live range.
975   // Shorten the live interval and return.
976   MachineBasicBlock *CopyMBB = CopyMI->getParent();
977   if (TrimLiveIntervalToLastUse(CopyIdx, CopyMBB, li, LR))
978     return false;
979
980   // There are other kills of the val#. Nothing to do.
981   if (!li.isOnlyLROfValNo(LR))
982     return false;
983
984   MachineBasicBlock *StartMBB = li_->getMBBFromIndex(RemoveStart);
985   if (!isSameOrFallThroughBB(StartMBB, CopyMBB, tii_))
986     // If the live range starts in another mbb and the copy mbb is not a fall
987     // through mbb, then we can only cut the range from the beginning of the
988     // copy mbb.
989     RemoveStart = li_->getMBBStartIdx(CopyMBB).getNextIndex().getBaseIndex();
990
991   if (LR->valno->def == RemoveStart) {
992     // If the def MI defines the val# and this copy is the only kill of the
993     // val#, then propagate the dead marker.
994     PropagateDeadness(li, CopyMI, RemoveStart, li_, tri_);
995     ++numDeadValNo;
996
997     if (LR->valno->isKill(RemoveEnd))
998       LR->valno->removeKill(RemoveEnd);
999   }
1000
1001   removeRange(li, RemoveStart, RemoveEnd, li_, tri_);
1002   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
1003 }
1004
1005 /// CanCoalesceWithImpDef - Returns true if the specified copy instruction
1006 /// from an implicit def to another register can be coalesced away.
1007 bool SimpleRegisterCoalescing::CanCoalesceWithImpDef(MachineInstr *CopyMI,
1008                                                      LiveInterval &li,
1009                                                      LiveInterval &ImpLi) const{
1010   if (!CopyMI->killsRegister(ImpLi.reg))
1011     return false;
1012   // Make sure this is the only use.
1013   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(ImpLi.reg),
1014          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
1015     MachineInstr *UseMI = &*UI;
1016     ++UI;
1017     if (CopyMI == UseMI || JoinedCopies.count(UseMI))
1018       continue;
1019     return false;
1020   }
1021   return true;
1022 }
1023
1024
1025 /// isWinToJoinVRWithSrcPhysReg - Return true if it's worth while to join a
1026 /// a virtual destination register with physical source register.
1027 bool
1028 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinVRWithSrcPhysReg(MachineInstr *CopyMI,
1029                                                      MachineBasicBlock *CopyMBB,
1030                                                      LiveInterval &DstInt,
1031                                                      LiveInterval &SrcInt) {
1032   // If the virtual register live interval is long but it has low use desity,
1033   // do not join them, instead mark the physical register as its allocation
1034   // preference.
1035   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(DstInt.reg);
1036   unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1037   unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(DstInt);
1038   if (Length > Threshold &&
1039       (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(DstInt.reg),
1040                              mri_->use_nodbg_end()) / Length) < 
1041         (1.0 / Threshold)))
1042     return false;
1043
1044   // If the virtual register live interval extends into a loop, turn down
1045   // aggressiveness.
1046   SlotIndex CopyIdx =
1047     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
1048   const MachineLoop *L = loopInfo->getLoopFor(CopyMBB);
1049   if (!L) {
1050     // Let's see if the virtual register live interval extends into the loop.
1051     LiveInterval::iterator DLR = DstInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
1052     assert(DLR != DstInt.end() && "Live range not found!");
1053     DLR = DstInt.FindLiveRangeContaining(DLR->end.getNextSlot());
1054     if (DLR != DstInt.end()) {
1055       CopyMBB = li_->getMBBFromIndex(DLR->start);
1056       L = loopInfo->getLoopFor(CopyMBB);
1057     }
1058   }
1059
1060   if (!L || Length <= Threshold)
1061     return true;
1062
1063   SlotIndex UseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
1064   LiveInterval::iterator SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
1065   MachineBasicBlock *SMBB = li_->getMBBFromIndex(SLR->start);
1066   if (loopInfo->getLoopFor(SMBB) != L) {
1067     if (!loopInfo->isLoopHeader(CopyMBB))
1068       return false;
1069     // If vr's live interval extends pass the loop header, do not join.
1070     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = CopyMBB->succ_begin(),
1071            SE = CopyMBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1072       MachineBasicBlock *SuccMBB = *SI;
1073       if (SuccMBB == CopyMBB)
1074         continue;
1075       if (DstInt.overlaps(li_->getMBBStartIdx(SuccMBB),
1076                           li_->getMBBEndIdx(SuccMBB)))
1077         return false;
1078     }
1079   }
1080   return true;
1081 }
1082
1083 /// isWinToJoinVRWithDstPhysReg - Return true if it's worth while to join a
1084 /// copy from a virtual source register to a physical destination register.
1085 bool
1086 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinVRWithDstPhysReg(MachineInstr *CopyMI,
1087                                                      MachineBasicBlock *CopyMBB,
1088                                                      LiveInterval &DstInt,
1089                                                      LiveInterval &SrcInt) {
1090   // If the virtual register live interval is long but it has low use density,
1091   // do not join them, instead mark the physical register as its allocation
1092   // preference.
1093   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(SrcInt.reg);
1094   unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1095   unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
1096   if (Length > Threshold &&
1097       (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(SrcInt.reg),
1098                              mri_->use_nodbg_end()) / Length) < 
1099           (1.0 / Threshold)))
1100     return false;
1101
1102   if (SrcInt.empty())
1103     // Must be implicit_def.
1104     return false;
1105
1106   // If the virtual register live interval is defined or cross a loop, turn
1107   // down aggressiveness.
1108   SlotIndex CopyIdx =
1109     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
1110   SlotIndex UseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
1111   LiveInterval::iterator SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
1112   assert(SLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
1113   SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(SLR->start.getPrevSlot());
1114   if (SLR == SrcInt.end())
1115     return true;
1116   MachineBasicBlock *SMBB = li_->getMBBFromIndex(SLR->start);
1117   const MachineLoop *L = loopInfo->getLoopFor(SMBB);
1118
1119   if (!L || Length <= Threshold)
1120     return true;
1121
1122   if (loopInfo->getLoopFor(CopyMBB) != L) {
1123     if (SMBB != L->getLoopLatch())
1124       return false;
1125     // If vr's live interval is extended from before the loop latch, do not
1126     // join.
1127     for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = SMBB->pred_begin(),
1128            PE = SMBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
1129       MachineBasicBlock *PredMBB = *PI;
1130       if (PredMBB == SMBB)
1131         continue;
1132       if (SrcInt.overlaps(li_->getMBBStartIdx(PredMBB),
1133                           li_->getMBBEndIdx(PredMBB)))
1134         return false;
1135     }
1136   }
1137   return true;
1138 }
1139
1140 /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
1141 /// two virtual registers from different register classes.
1142 bool
1143 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinCrossClass(unsigned LargeReg,
1144                                                 unsigned SmallReg,
1145                                                 unsigned Threshold) {
1146   // Then make sure the intervals are *short*.
1147   LiveInterval &LargeInt = li_->getInterval(LargeReg);
1148   LiveInterval &SmallInt = li_->getInterval(SmallReg);
1149   unsigned LargeSize = li_->getApproximateInstructionCount(LargeInt);
1150   unsigned SmallSize = li_->getApproximateInstructionCount(SmallInt);
1151   if (LargeSize > Threshold) {
1152     unsigned SmallUses = std::distance(mri_->use_nodbg_begin(SmallReg),
1153                                        mri_->use_nodbg_end());
1154     unsigned LargeUses = std::distance(mri_->use_nodbg_begin(LargeReg),
1155                                        mri_->use_nodbg_end());
1156     if (SmallUses*LargeSize < LargeUses*SmallSize)
1157       return false;
1158   }
1159   return true;
1160 }
1161
1162 /// HasIncompatibleSubRegDefUse - If we are trying to coalesce a virtual
1163 /// register with a physical register, check if any of the virtual register
1164 /// operand is a sub-register use or def. If so, make sure it won't result
1165 /// in an illegal extract_subreg or insert_subreg instruction. e.g.
1166 /// vr1024 = extract_subreg vr1025, 1
1167 /// ...
1168 /// vr1024 = mov8rr AH
1169 /// If vr1024 is coalesced with AH, the extract_subreg is now illegal since
1170 /// AH does not have a super-reg whose sub-register 1 is AH.
1171 bool
1172 SimpleRegisterCoalescing::HasIncompatibleSubRegDefUse(MachineInstr *CopyMI,
1173                                                       unsigned VirtReg,
1174                                                       unsigned PhysReg) {
1175   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(VirtReg),
1176          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
1177     MachineOperand &O = I.getOperand();
1178     if (O.isDebug())
1179       continue;
1180     MachineInstr *MI = &*I;
1181     if (MI == CopyMI || JoinedCopies.count(MI))
1182       continue;
1183     unsigned SubIdx = O.getSubReg();
1184     if (SubIdx && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1185       return true;
1186     if (MI->isExtractSubreg()) {
1187       SubIdx = MI->getOperand(2).getImm();
1188       if (O.isUse() && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1189         return true;
1190       if (O.isDef()) {
1191         unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1192         const TargetRegisterClass *RC =
1193           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
1194           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(SrcReg)
1195           : mri_->getRegClass(SrcReg);
1196         if (!tri_->getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC))
1197           return true;
1198       }
1199     }
1200     if (MI->isInsertSubreg() || MI->isSubregToReg()) {
1201       SubIdx = MI->getOperand(3).getImm();
1202       if (VirtReg == MI->getOperand(0).getReg()) {
1203         if (!tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1204           return true;
1205       } else {
1206         unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1207         const TargetRegisterClass *RC =
1208           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)
1209           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(DstReg)
1210           : mri_->getRegClass(DstReg);
1211         if (!tri_->getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC))
1212           return true;
1213       }
1214     }
1215   }
1216   return false;
1217 }
1218
1219
1220 /// CanJoinExtractSubRegToPhysReg - Return true if it's possible to coalesce
1221 /// an extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1222 /// cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1223 bool
1224 SimpleRegisterCoalescing::CanJoinExtractSubRegToPhysReg(unsigned DstReg,
1225                                                unsigned SrcReg, unsigned SubIdx,
1226                                                unsigned &RealDstReg) {
1227   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(SrcReg);
1228   RealDstReg = tri_->getMatchingSuperReg(DstReg, SubIdx, RC);
1229   assert(RealDstReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1230
1231   // For this type of EXTRACT_SUBREG, conservatively
1232   // check if the live interval of the source register interfere with the
1233   // actual super physical register we are trying to coalesce with.
1234   LiveInterval &RHS = li_->getInterval(SrcReg);
1235   if (li_->hasInterval(RealDstReg) &&
1236       RHS.overlaps(li_->getInterval(RealDstReg))) {
1237     DEBUG({
1238         dbgs() << "Interfere with register ";
1239         li_->getInterval(RealDstReg).print(dbgs(), tri_);
1240       });
1241     return false; // Not coalescable
1242   }
1243   for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RealDstReg); *SR; ++SR)
1244     if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1245       DEBUG({
1246           dbgs() << "Interfere with sub-register ";
1247           li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
1248         });
1249       return false; // Not coalescable
1250     }
1251   return true;
1252 }
1253
1254 /// CanJoinInsertSubRegToPhysReg - Return true if it's possible to coalesce
1255 /// an insert_subreg where src is a physical register, e.g.
1256 /// reg1024 = INSERT_SUBREG reg1024, c1, 0
1257 bool
1258 SimpleRegisterCoalescing::CanJoinInsertSubRegToPhysReg(unsigned DstReg,
1259                                                unsigned SrcReg, unsigned SubIdx,
1260                                                unsigned &RealSrcReg) {
1261   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(DstReg);
1262   RealSrcReg = tri_->getMatchingSuperReg(SrcReg, SubIdx, RC);
1263   assert(RealSrcReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1264
1265   LiveInterval &RHS = li_->getInterval(DstReg);
1266   if (li_->hasInterval(RealSrcReg) &&
1267       RHS.overlaps(li_->getInterval(RealSrcReg))) {
1268     DEBUG({
1269         dbgs() << "Interfere with register ";
1270         li_->getInterval(RealSrcReg).print(dbgs(), tri_);
1271       });
1272     return false; // Not coalescable
1273   }
1274   for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RealSrcReg); *SR; ++SR)
1275     if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1276       DEBUG({
1277           dbgs() << "Interfere with sub-register ";
1278           li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
1279         });
1280       return false; // Not coalescable
1281     }
1282   return true;
1283 }
1284
1285 /// getRegAllocPreference - Return register allocation preference register.
1286 ///
1287 static unsigned getRegAllocPreference(unsigned Reg, MachineFunction &MF,
1288                                       MachineRegisterInfo *MRI,
1289                                       const TargetRegisterInfo *TRI) {
1290   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
1291     return 0;
1292   std::pair<unsigned, unsigned> Hint = MRI->getRegAllocationHint(Reg);
1293   return TRI->ResolveRegAllocHint(Hint.first, Hint.second, MF);
1294 }
1295
1296 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1297 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1298 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1299 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1300 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1301 bool SimpleRegisterCoalescing::JoinCopy(CopyRec &TheCopy, bool &Again) {
1302   MachineInstr *CopyMI = TheCopy.MI;
1303
1304   Again = false;
1305   if (JoinedCopies.count(CopyMI) || ReMatCopies.count(CopyMI))
1306     return false; // Already done.
1307
1308   DEBUG(dbgs() << li_->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1309
1310   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx = 0, DstSubIdx = 0;
1311   bool isExtSubReg = CopyMI->isExtractSubreg();
1312   bool isInsSubReg = CopyMI->isInsertSubreg();
1313   bool isSubRegToReg = CopyMI->isSubregToReg();
1314   unsigned SubIdx = 0;
1315   if (isExtSubReg) {
1316     DstReg    = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1317     DstSubIdx = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
1318     SrcReg    = CopyMI->getOperand(1).getReg();
1319     SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getImm();
1320   } else if (isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1321     DstReg    = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1322     DstSubIdx = CopyMI->getOperand(3).getImm();
1323     SrcReg    = CopyMI->getOperand(2).getReg();
1324     SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1325     if (SrcSubIdx && SrcSubIdx != DstSubIdx) {
1326       // r1025 = INSERT_SUBREG r1025, r1024<2>, 2 Then r1024 has already been
1327       // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1328       DEBUG(dbgs() << "\tSource of insert_subreg or subreg_to_reg is already "
1329                       "coalesced to another register.\n");
1330       return false;  // Not coalescable.
1331     }
1332   } else if (tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx)) {
1333     if (SrcSubIdx && DstSubIdx && SrcSubIdx != DstSubIdx) {
1334       // e.g. %reg16404:1<def> = MOV8rr %reg16412:2<kill>
1335       Again = true;
1336       return false;  // Not coalescable.
1337     }
1338   } else {
1339     llvm_unreachable("Unrecognized copy instruction!");
1340   }
1341
1342   // If they are already joined we continue.
1343   if (SrcReg == DstReg) {
1344     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced.\n");
1345     return false;  // Not coalescable.
1346   }
1347
1348   bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1349   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1350
1351   // If they are both physical registers, we cannot join them.
1352   if (SrcIsPhys && DstIsPhys) {
1353     DEBUG(dbgs() << "\tCan not coalesce physregs.\n");
1354     return false;  // Not coalescable.
1355   }
1356
1357   // We only join virtual registers with allocatable physical registers.
1358   if (SrcIsPhys && !allocatableRegs_[SrcReg]) {
1359     DEBUG(dbgs() << "\tSrc reg is unallocatable physreg.\n");
1360     return false;  // Not coalescable.
1361   }
1362   if (DstIsPhys && !allocatableRegs_[DstReg]) {
1363     DEBUG(dbgs() << "\tDst reg is unallocatable physreg.\n");
1364     return false;  // Not coalescable.
1365   }
1366
1367   // Check that a physical source register is compatible with dst regclass
1368   if (SrcIsPhys) {
1369     unsigned SrcSubReg = SrcSubIdx ?
1370       tri_->getSubReg(SrcReg, SrcSubIdx) : SrcReg;
1371     const TargetRegisterClass *DstRC = mri_->getRegClass(DstReg);
1372     const TargetRegisterClass *DstSubRC = DstRC;
1373     if (DstSubIdx)
1374       DstSubRC = DstRC->getSubRegisterRegClass(DstSubIdx);
1375     assert(DstSubRC && "Illegal subregister index");
1376     if (!DstSubRC->contains(SrcSubReg)) {
1377       DEBUG(dbgs() << "\tIncompatible destination regclass: "
1378                    << tri_->getName(SrcSubReg) << " not in "
1379                    << DstSubRC->getName() << ".\n");
1380       return false;             // Not coalescable.
1381     }
1382   }
1383
1384   // Check that a physical dst register is compatible with source regclass
1385   if (DstIsPhys) {
1386     unsigned DstSubReg = DstSubIdx ?
1387       tri_->getSubReg(DstReg, DstSubIdx) : DstReg;
1388     const TargetRegisterClass *SrcRC = mri_->getRegClass(SrcReg);
1389     const TargetRegisterClass *SrcSubRC = SrcRC;
1390     if (SrcSubIdx)
1391       SrcSubRC = SrcRC->getSubRegisterRegClass(SrcSubIdx);
1392     assert(SrcSubRC && "Illegal subregister index");
1393     if (!SrcSubRC->contains(DstSubReg)) {
1394       DEBUG(dbgs() << "\tIncompatible source regclass: "
1395                    << tri_->getName(DstSubReg) << " not in "
1396                    << SrcSubRC->getName() << ".\n");
1397       (void)DstSubReg;
1398       return false;             // Not coalescable.
1399     }
1400   }
1401
1402   // Should be non-null only when coalescing to a sub-register class.
1403   bool CrossRC = false;
1404   const TargetRegisterClass *SrcRC= SrcIsPhys ? 0 : mri_->getRegClass(SrcReg);
1405   const TargetRegisterClass *DstRC= DstIsPhys ? 0 : mri_->getRegClass(DstReg);
1406   const TargetRegisterClass *NewRC = NULL;
1407   MachineBasicBlock *CopyMBB = CopyMI->getParent();
1408   unsigned RealDstReg = 0;
1409   unsigned RealSrcReg = 0;
1410   if (isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1411     SubIdx = CopyMI->getOperand(isExtSubReg ? 2 : 3).getImm();
1412     if (SrcIsPhys && isExtSubReg) {
1413       // r1024 = EXTRACT_SUBREG EAX, 0 then r1024 is really going to be
1414       // coalesced with AX.
1415       unsigned DstSubIdx = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
1416       if (DstSubIdx) {
1417         // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG EAX, 2. Then r1024 has already been
1418         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1419         if (DstSubIdx != SubIdx) {
1420           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1421           return false; // Not coalescable.
1422         }
1423       } else
1424         SrcReg = tri_->getSubReg(SrcReg, SubIdx);
1425       SubIdx = 0;
1426     } else if (DstIsPhys && (isInsSubReg || isSubRegToReg)) {
1427       // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024, 0
1428       unsigned SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1429       if (SrcSubIdx) {
1430         // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024<2>, 2 Then r1024 has already been
1431         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1432         if (SrcSubIdx != SubIdx) {
1433           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1434           return false; // Not coalescable.
1435         }
1436       } else
1437         DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
1438       SubIdx = 0;
1439     } else if ((DstIsPhys && isExtSubReg) ||
1440                (SrcIsPhys && (isInsSubReg || isSubRegToReg))) {
1441       if (!isSubRegToReg && CopyMI->getOperand(1).getSubReg()) {
1442         DEBUG(dbgs() << "\tSrc of extract_subreg already coalesced with reg"
1443                      << " of a super-class.\n");
1444         return false; // Not coalescable.
1445       }
1446
1447       if (isExtSubReg) {
1448         if (!CanJoinExtractSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealDstReg))
1449           return false; // Not coalescable
1450       } else {
1451         if (!CanJoinInsertSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealSrcReg))
1452           return false; // Not coalescable
1453       }
1454       SubIdx = 0;
1455     } else {
1456       unsigned OldSubIdx = isExtSubReg ? CopyMI->getOperand(0).getSubReg()
1457         : CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1458       if (OldSubIdx) {
1459         if (OldSubIdx == SubIdx && !differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg))
1460           // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG r1025, 2. Then r1024 has already been
1461           // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1462           // Also check if the other larger register is of the same register
1463           // class as the would be resulting register.
1464           SubIdx = 0;
1465         else {
1466           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1467           return false; // Not coalescable.
1468         }
1469       }
1470       if (SubIdx) {
1471         if (!DstIsPhys && !SrcIsPhys) {
1472           if (isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1473             NewRC = tri_->getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, SubIdx);
1474           } else // extract_subreg {
1475             NewRC = tri_->getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SubIdx);
1476           }
1477         if (!NewRC) {
1478           DEBUG(dbgs() << "\t Conflicting sub-register indices.\n");
1479           return false;  // Not coalescable
1480         }
1481
1482         unsigned LargeReg = isExtSubReg ? SrcReg : DstReg;
1483         unsigned SmallReg = isExtSubReg ? DstReg : SrcReg;
1484         unsigned Limit= allocatableRCRegs_[mri_->getRegClass(SmallReg)].count();
1485         if (!isWinToJoinCrossClass(LargeReg, SmallReg, Limit)) {
1486           Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1487           return false;
1488         }
1489       }
1490     }
1491   } else if (differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg)) {
1492     if (DisableCrossClassJoin)
1493       return false;
1494     CrossRC = true;
1495
1496     // FIXME: What if the result of a EXTRACT_SUBREG is then coalesced
1497     // with another? If it's the resulting destination register, then
1498     // the subidx must be propagated to uses (but only those defined
1499     // by the EXTRACT_SUBREG). If it's being coalesced into another
1500     // register, it should be safe because register is assumed to have
1501     // the register class of the super-register.
1502
1503     // Process moves where one of the registers have a sub-register index.
1504     MachineOperand *DstMO = CopyMI->findRegisterDefOperand(DstReg);
1505     MachineOperand *SrcMO = CopyMI->findRegisterUseOperand(SrcReg);
1506     SubIdx = DstMO->getSubReg();
1507     if (SubIdx) {
1508       if (SrcMO->getSubReg())
1509         // FIXME: can we handle this?
1510         return false;
1511       // This is not an insert_subreg but it looks like one.
1512       // e.g. %reg1024:4 = MOV32rr %EAX
1513       isInsSubReg = true;
1514       if (SrcIsPhys) {
1515         if (!CanJoinInsertSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealSrcReg))
1516           return false; // Not coalescable
1517         SubIdx = 0;
1518       }
1519     } else {
1520       SubIdx = SrcMO->getSubReg();
1521       if (SubIdx) {
1522         // This is not a extract_subreg but it looks like one.
1523         // e.g. %cl = MOV16rr %reg1024:1
1524         isExtSubReg = true;
1525         if (DstIsPhys) {
1526           if (!CanJoinExtractSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx,RealDstReg))
1527             return false; // Not coalescable
1528           SubIdx = 0;
1529         }
1530       }
1531     }
1532
1533     unsigned LargeReg = SrcReg;
1534     unsigned SmallReg = DstReg;
1535
1536     // Now determine the register class of the joined register.
1537     if (isExtSubReg) {
1538       if (SubIdx && DstRC && DstRC->isASubClass()) {
1539         // This is a move to a sub-register class. However, the source is a
1540         // sub-register of a larger register class. We don't know what should
1541         // the register class be. FIXME.
1542         Again = true;
1543         return false;
1544       }
1545       if (!DstIsPhys && !SrcIsPhys)
1546         NewRC = SrcRC;
1547     } else if (!SrcIsPhys && !DstIsPhys) {
1548       NewRC = getCommonSubClass(SrcRC, DstRC);
1549       if (!NewRC) {
1550         DEBUG(dbgs() << "\tDisjoint regclasses: "
1551                      << SrcRC->getName() << ", "
1552                      << DstRC->getName() << ".\n");
1553         return false;           // Not coalescable.
1554       }
1555       if (DstRC->getSize() > SrcRC->getSize())
1556         std::swap(LargeReg, SmallReg);
1557     }
1558
1559     // If we are joining two virtual registers and the resulting register
1560     // class is more restrictive (fewer register, smaller size). Check if it's
1561     // worth doing the merge.
1562     if (!SrcIsPhys && !DstIsPhys &&
1563         (isExtSubReg || DstRC->isASubClass()) &&
1564         !isWinToJoinCrossClass(LargeReg, SmallReg,
1565                                allocatableRCRegs_[NewRC].count())) {
1566       DEBUG(dbgs() << "\tSrc/Dest are different register classes: "
1567                    << SrcRC->getName() << "/"
1568                    << DstRC->getName() << " -> "
1569                    << NewRC->getName() << ".\n");
1570       // Allow the coalescer to try again in case either side gets coalesced to
1571       // a physical register that's compatible with the other side. e.g.
1572       // r1024 = MOV32to32_ r1025
1573       // But later r1024 is assigned EAX then r1025 may be coalesced with EAX.
1574       Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1575       return false;
1576     }
1577   }
1578
1579   // Will it create illegal extract_subreg / insert_subreg?
1580   if (SrcIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, DstReg, SrcReg))
1581     return false;
1582   if (DstIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, SrcReg, DstReg))
1583     return false;
1584
1585   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
1586   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
1587   assert(SrcInt.reg == SrcReg && DstInt.reg == DstReg &&
1588          "Register mapping is horribly broken!");
1589
1590   DEBUG({
1591       dbgs() << "\t\tInspecting "; SrcInt.print(dbgs(), tri_);
1592       dbgs() << " and "; DstInt.print(dbgs(), tri_);
1593       dbgs() << ": ";
1594     });
1595
1596   // Save a copy of the virtual register live interval. We'll manually
1597   // merge this into the "real" physical register live interval this is
1598   // coalesced with.
1599   LiveInterval *SavedLI = 0;
1600   if (RealDstReg)
1601     SavedLI = li_->dupInterval(&SrcInt);
1602   else if (RealSrcReg)
1603     SavedLI = li_->dupInterval(&DstInt);
1604
1605   // Check if it is necessary to propagate "isDead" property.
1606   if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg) {
1607     MachineOperand *mopd = CopyMI->findRegisterDefOperand(DstReg, false);
1608     bool isDead = mopd->isDead();
1609
1610     // We need to be careful about coalescing a source physical register with a
1611     // virtual register. Once the coalescing is done, it cannot be broken and
1612     // these are not spillable! If the destination interval uses are far away,
1613     // think twice about coalescing them!
1614     if (!isDead && (SrcIsPhys || DstIsPhys)) {
1615       // If the copy is in a loop, take care not to coalesce aggressively if the
1616       // src is coming in from outside the loop (or the dst is out of the loop).
1617       // If it's not in a loop, then determine whether to join them base purely
1618       // by the length of the interval.
1619       if (PhysJoinTweak) {
1620         if (SrcIsPhys) {
1621           if (!isWinToJoinVRWithSrcPhysReg(CopyMI, CopyMBB, DstInt, SrcInt)) {
1622             mri_->setRegAllocationHint(DstInt.reg, 0, SrcReg);
1623             ++numAborts;
1624             DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1625             Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1626             return false;
1627           }
1628         } else {
1629           if (!isWinToJoinVRWithDstPhysReg(CopyMI, CopyMBB, DstInt, SrcInt)) {
1630             mri_->setRegAllocationHint(SrcInt.reg, 0, DstReg);
1631             ++numAborts;
1632             DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1633             Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1634             return false;
1635           }
1636         }
1637       } else {
1638         // If the virtual register live interval is long but it has low use
1639         // density, do not join them, instead mark the physical register as its
1640         // allocation preference.
1641         LiveInterval &JoinVInt = SrcIsPhys ? DstInt : SrcInt;
1642         unsigned JoinVReg = SrcIsPhys ? DstReg : SrcReg;
1643         unsigned JoinPReg = SrcIsPhys ? SrcReg : DstReg;
1644         const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(JoinVReg);
1645         unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1646         unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(JoinVInt);
1647         float Ratio = 1.0 / Threshold;
1648         if (Length > Threshold &&
1649             (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(JoinVReg),
1650                                    mri_->use_nodbg_end()) / Length) < Ratio)) {
1651           mri_->setRegAllocationHint(JoinVInt.reg, 0, JoinPReg);
1652           ++numAborts;
1653           DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1654           Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1655           return false;
1656         }
1657       }
1658     }
1659   }
1660
1661   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1662   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1663   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1664   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1665   bool Swapped = false;
1666   // If SrcInt is implicitly defined, it's safe to coalesce.
1667   bool isEmpty = SrcInt.empty();
1668   if (isEmpty && !CanCoalesceWithImpDef(CopyMI, DstInt, SrcInt)) {
1669     // Only coalesce an empty interval (defined by implicit_def) with
1670     // another interval which has a valno defined by the CopyMI and the CopyMI
1671     // is a kill of the implicit def.
1672     DEBUG(dbgs() << "Not profitable!\n");
1673     return false;
1674   }
1675
1676   if (!isEmpty && !JoinIntervals(DstInt, SrcInt, Swapped)) {
1677     // Coalescing failed.
1678
1679     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1680     // rematerializing it.
1681     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg &&
1682         ReMaterializeTrivialDef(SrcInt, DstReg, DstSubIdx, CopyMI))
1683       return true;
1684
1685     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1686     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg &&
1687         (AdjustCopiesBackFrom(SrcInt, DstInt, CopyMI) ||
1688          RemoveCopyByCommutingDef(SrcInt, DstInt, CopyMI))) {
1689       JoinedCopies.insert(CopyMI);
1690       return true;
1691     }
1692
1693     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1694     DEBUG(dbgs() << "Interference!\n");
1695     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1696     return false;
1697   }
1698
1699   LiveInterval *ResSrcInt = &SrcInt;
1700   LiveInterval *ResDstInt = &DstInt;
1701   if (Swapped) {
1702     std::swap(SrcReg, DstReg);
1703     std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1704   }
1705   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1706          "LiveInterval::join didn't work right!");
1707
1708   // If we're about to merge live ranges into a physical register live interval,
1709   // we have to update any aliased register's live ranges to indicate that they
1710   // have clobbered values for this range.
1711   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1712     // If this is a extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1713     // cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1714     // then create and update the actual physical register allocated to RHS.
1715     if (RealDstReg || RealSrcReg) {
1716       LiveInterval &RealInt =
1717         li_->getOrCreateInterval(RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg);
1718       for (LiveInterval::const_vni_iterator I = SavedLI->vni_begin(),
1719              E = SavedLI->vni_end(); I != E; ++I) {
1720         const VNInfo *ValNo = *I;
1721         VNInfo *NewValNo = RealInt.getNextValue(ValNo->def, ValNo->getCopy(),
1722                                                 false, // updated at *
1723                                                 li_->getVNInfoAllocator());
1724         NewValNo->setFlags(ValNo->getFlags()); // * updated here.
1725         RealInt.addKills(NewValNo, ValNo->kills);
1726         RealInt.MergeValueInAsValue(*SavedLI, ValNo, NewValNo);
1727       }
1728       RealInt.weight += SavedLI->weight;
1729       DstReg = RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg;
1730     }
1731
1732     // Update the liveintervals of sub-registers.
1733     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(DstReg); *AS; ++AS)
1734       li_->getOrCreateInterval(*AS).MergeInClobberRanges(*li_, *ResSrcInt,
1735                                                  li_->getVNInfoAllocator());
1736   }
1737
1738   // If this is a EXTRACT_SUBREG, make sure the result of coalescing is the
1739   // larger super-register.
1740   if ((isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) &&
1741       !SrcIsPhys && !DstIsPhys) {
1742     if ((isExtSubReg && !Swapped) ||
1743         ((isInsSubReg || isSubRegToReg) && Swapped)) {
1744       ResSrcInt->Copy(*ResDstInt, mri_, li_->getVNInfoAllocator());
1745       std::swap(SrcReg, DstReg);
1746       std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1747     }
1748   }
1749
1750   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1751   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1752   if (CrossRC)
1753     ++numCrossRCs;
1754
1755   // This may happen even if it's cross-rc coalescing. e.g.
1756   // %reg1026<def> = SUBREG_TO_REG 0, %reg1037<kill>, 4
1757   // reg1026 -> GR64, reg1037 -> GR32_ABCD. The resulting register will have to
1758   // be allocate a register from GR64_ABCD.
1759   if (NewRC)
1760     mri_->setRegClass(DstReg, NewRC);
1761
1762   // Remember to delete the copy instruction.
1763   JoinedCopies.insert(CopyMI);
1764
1765   // Some live range has been lengthened due to colaescing, eliminate the
1766   // unnecessary kills.
1767   RemoveUnnecessaryKills(SrcReg, *ResDstInt);
1768   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1769     RemoveUnnecessaryKills(DstReg, *ResDstInt);
1770
1771   UpdateRegDefsUses(SrcReg, DstReg, SubIdx);
1772
1773   // If we have extended the live range of a physical register, make sure we
1774   // update live-in lists as well.
1775   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1776     const LiveInterval &VRegInterval = li_->getInterval(SrcReg);
1777     SmallVector<MachineBasicBlock*, 16> BlockSeq;
1778     for (LiveInterval::const_iterator I = VRegInterval.begin(),
1779            E = VRegInterval.end(); I != E; ++I ) {
1780       li_->findLiveInMBBs(I->start, I->end, BlockSeq);
1781       for (unsigned idx = 0, size = BlockSeq.size(); idx != size; ++idx) {
1782         MachineBasicBlock &block = *BlockSeq[idx];
1783         if (!block.isLiveIn(DstReg))
1784           block.addLiveIn(DstReg);
1785       }
1786       BlockSeq.clear();
1787     }
1788   }
1789
1790   // SrcReg is guarateed to be the register whose live interval that is
1791   // being merged.
1792   li_->removeInterval(SrcReg);
1793
1794   // Update regalloc hint.
1795   tri_->UpdateRegAllocHint(SrcReg, DstReg, *mf_);
1796
1797   // Manually deleted the live interval copy.
1798   if (SavedLI) {
1799     SavedLI->clear();
1800     delete SavedLI;
1801   }
1802
1803   // If resulting interval has a preference that no longer fits because of subreg
1804   // coalescing, just clear the preference.
1805   unsigned Preference = getRegAllocPreference(ResDstInt->reg, *mf_, mri_, tri_);
1806   if (Preference && (isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) &&
1807       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(ResDstInt->reg)) {
1808     const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(ResDstInt->reg);
1809     if (!RC->contains(Preference))
1810       mri_->setRegAllocationHint(ResDstInt->reg, 0, 0);
1811   }
1812
1813   DEBUG({
1814       dbgs() << "\n\t\tJoined.  Result = ";
1815       ResDstInt->print(dbgs(), tri_);
1816       dbgs() << "\n";
1817     });
1818
1819   ++numJoins;
1820   return true;
1821 }
1822
1823 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
1824 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
1825 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
1826 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
1827 ///
1828 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
1829 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
1830 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
1831 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
1832 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
1833 /// already been assigned.
1834 ///
1835 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
1836 /// contains the value number the copy is from.
1837 ///
1838 static unsigned ComputeUltimateVN(VNInfo *VNI,
1839                                   SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
1840                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &ThisFromOther,
1841                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &OtherFromThis,
1842                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
1843                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments) {
1844   unsigned VN = VNI->id;
1845
1846   // If the VN has already been computed, just return it.
1847   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
1848     return ThisValNoAssignments[VN];
1849 //  assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic case?");
1850
1851   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
1852   // number in the destination.
1853   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = ThisFromOther.find(VNI);
1854   if (I == ThisFromOther.end()) {
1855     NewVNInfo.push_back(VNI);
1856     return ThisValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1857   }
1858   VNInfo *OtherValNo = I->second;
1859
1860   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
1861   // been computed, return it.
1862   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo->id] >= 0)
1863     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo->id];
1864
1865   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
1866   // ultimate value # of the other value is.
1867   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
1868   unsigned UltimateVN =
1869     ComputeUltimateVN(OtherValNo, NewVNInfo, OtherFromThis, ThisFromOther,
1870                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments);
1871   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
1872 }
1873
1874 static bool InVector(VNInfo *Val, const SmallVector<VNInfo*, 8> &V) {
1875   return std::find(V.begin(), V.end(), Val) != V.end();
1876 }
1877
1878 static bool isValNoDefMove(const MachineInstr *MI, unsigned DR, unsigned SR,
1879                            const TargetInstrInfo *TII,
1880                            const TargetRegisterInfo *TRI) {
1881   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
1882   if (TII->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
1883     ;
1884   else if (MI->isExtractSubreg()) {
1885     DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1886     SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1887   } else if (MI->isSubregToReg() ||
1888              MI->isInsertSubreg()) {
1889     DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1890     SrcReg = MI->getOperand(2).getReg();
1891   } else
1892     return false;
1893   return (SrcReg == SR || TRI->isSuperRegister(SR, SrcReg)) &&
1894          (DstReg == DR || TRI->isSuperRegister(DR, DstReg));
1895 }
1896
1897 /// RangeIsDefinedByCopyFromReg - Return true if the specified live range of
1898 /// the specified live interval is defined by a copy from the specified
1899 /// register.
1900 bool SimpleRegisterCoalescing::RangeIsDefinedByCopyFromReg(LiveInterval &li,
1901                                                            LiveRange *LR,
1902                                                            unsigned Reg) {
1903   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(LR->valno);
1904   if (SrcReg == Reg)
1905     return true;
1906   // FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be tested?
1907   if ((LR->valno->isPHIDef() || !LR->valno->isDefAccurate()) &&
1908       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg) &&
1909       *tri_->getSuperRegisters(li.reg)) {
1910     // It's a sub-register live interval, we may not have precise information.
1911     // Re-compute it.
1912     MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(LR->start);
1913     if (DefMI && isValNoDefMove(DefMI, li.reg, Reg, tii_, tri_)) {
1914       // Cache computed info.
1915       LR->valno->def = LR->start;
1916       LR->valno->setCopy(DefMI);
1917       return true;
1918     }
1919   }
1920   return false;
1921 }
1922
1923
1924 /// ValueLiveAt - Return true if the LiveRange pointed to by the given
1925 /// iterator, or any subsequent range with the same value number,
1926 /// is live at the given point.
1927 bool SimpleRegisterCoalescing::ValueLiveAt(LiveInterval::iterator LRItr,
1928                                            LiveInterval::iterator LREnd,
1929                                            SlotIndex defPoint) const {
1930   for (const VNInfo *valno = LRItr->valno;
1931        (LRItr != LREnd) && (LRItr->valno == valno); ++LRItr) {
1932     if (LRItr->contains(defPoint))
1933       return true;
1934   }
1935
1936   return false;
1937 }
1938
1939
1940 /// SimpleJoin - Attempt to joint the specified interval into this one. The
1941 /// caller of this method must guarantee that the RHS only contains a single
1942 /// value number and that the RHS is not defined by a copy from this
1943 /// interval.  This returns false if the intervals are not joinable, or it
1944 /// joins them and returns true.
1945 bool SimpleRegisterCoalescing::SimpleJoin(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS){
1946   assert(RHS.containsOneValue());
1947
1948   // Some number (potentially more than one) value numbers in the current
1949   // interval may be defined as copies from the RHS.  Scan the overlapping
1950   // portions of the LHS and RHS, keeping track of this and looking for
1951   // overlapping live ranges that are NOT defined as copies.  If these exist, we
1952   // cannot coalesce.
1953
1954   LiveInterval::iterator LHSIt = LHS.begin(), LHSEnd = LHS.end();
1955   LiveInterval::iterator RHSIt = RHS.begin(), RHSEnd = RHS.end();
1956
1957   if (LHSIt->start < RHSIt->start) {
1958     LHSIt = std::upper_bound(LHSIt, LHSEnd, RHSIt->start);
1959     if (LHSIt != LHS.begin()) --LHSIt;
1960   } else if (RHSIt->start < LHSIt->start) {
1961     RHSIt = std::upper_bound(RHSIt, RHSEnd, LHSIt->start);
1962     if (RHSIt != RHS.begin()) --RHSIt;
1963   }
1964
1965   SmallVector<VNInfo*, 8> EliminatedLHSVals;
1966
1967   while (1) {
1968     // Determine if these live intervals overlap.
1969     bool Overlaps = false;
1970     if (LHSIt->start <= RHSIt->start)
1971       Overlaps = LHSIt->end > RHSIt->start;
1972     else
1973       Overlaps = RHSIt->end > LHSIt->start;
1974
1975     // If the live intervals overlap, there are two interesting cases: if the
1976     // LHS interval is defined by a copy from the RHS, it's ok and we record
1977     // that the LHS value # is the same as the RHS.  If it's not, then we cannot
1978     // coalesce these live ranges and we bail out.
1979     if (Overlaps) {
1980       // If we haven't already recorded that this value # is safe, check it.
1981       if (!InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
1982         // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
1983         // then conservatively abort coalescing.
1984         if (LHSIt->valno->hasRedefByEC())
1985           return false;
1986         // Copy from the RHS?
1987         if (!RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg))
1988           return false;    // Nope, bail out.
1989
1990         if (ValueLiveAt(LHSIt, LHS.end(), RHSIt->valno->def))
1991           // Here is an interesting situation:
1992           // BB1:
1993           //   vr1025 = copy vr1024
1994           //   ..
1995           // BB2:
1996           //   vr1024 = op
1997           //          = vr1025
1998           // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
1999           // coalesce them since the live range of vr1025 intersects the
2000           // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
2001           // value of the previous iteration of vr1024.
2002           return false;
2003         EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
2004       }
2005
2006       // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
2007       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2008       continue;
2009     }
2010
2011     if (LHSIt->end < RHSIt->end) {
2012       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2013     } else {
2014       // One interesting case to check here.  It's possible that we have
2015       // something like "X3 = Y" which defines a new value number in the LHS,
2016       // and is the last use of this liverange of the RHS.  In this case, we
2017       // want to notice this copy (so that it gets coalesced away) even though
2018       // the live ranges don't actually overlap.
2019       if (LHSIt->start == RHSIt->end) {
2020         if (InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
2021           // We already know that this value number is going to be merged in
2022           // if coalescing succeeds.  Just skip the liverange.
2023           if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2024         } else {
2025           // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
2026           // then conservatively abort coalescing.
2027           if (LHSIt->valno->hasRedefByEC())
2028             return false;
2029           // Otherwise, if this is a copy from the RHS, mark it as being merged
2030           // in.
2031           if (RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg)) {
2032             if (ValueLiveAt(LHSIt, LHS.end(), RHSIt->valno->def))
2033               // Here is an interesting situation:
2034               // BB1:
2035               //   vr1025 = copy vr1024
2036               //   ..
2037               // BB2:
2038               //   vr1024 = op
2039               //          = vr1025
2040               // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
2041               // coalesced them since live range of vr1025 intersects the
2042               // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
2043               // value of the previous iteration of vr1024.
2044               return false;
2045             EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
2046
2047             // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
2048             if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2049           }
2050         }
2051       }
2052
2053       if (++RHSIt == RHSEnd) break;
2054     }
2055   }
2056
2057   // If we got here, we know that the coalescing will be successful and that
2058   // the value numbers in EliminatedLHSVals will all be merged together.  Since
2059   // the most common case is that EliminatedLHSVals has a single number, we
2060   // optimize for it: if there is more than one value, we merge them all into
2061   // the lowest numbered one, then handle the interval as if we were merging
2062   // with one value number.
2063   VNInfo *LHSValNo = NULL;
2064   if (EliminatedLHSVals.size() > 1) {
2065     // Loop through all the equal value numbers merging them into the smallest
2066     // one.
2067     VNInfo *Smallest = EliminatedLHSVals[0];
2068     for (unsigned i = 1, e = EliminatedLHSVals.size(); i != e; ++i) {
2069       if (EliminatedLHSVals[i]->id < Smallest->id) {
2070         // Merge the current notion of the smallest into the smaller one.
2071         LHS.MergeValueNumberInto(Smallest, EliminatedLHSVals[i]);
2072         Smallest = EliminatedLHSVals[i];
2073       } else {
2074         // Merge into the smallest.
2075         LHS.MergeValueNumberInto(EliminatedLHSVals[i], Smallest);
2076       }
2077     }
2078     LHSValNo = Smallest;
2079   } else if (EliminatedLHSVals.empty()) {
2080     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
2081         *tri_->getSuperRegisters(LHS.reg))
2082       // Imprecise sub-register information. Can't handle it.
2083       return false;
2084     llvm_unreachable("No copies from the RHS?");
2085   } else {
2086     LHSValNo = EliminatedLHSVals[0];
2087   }
2088
2089   // Okay, now that there is a single LHS value number that we're merging the
2090   // RHS into, update the value number info for the LHS to indicate that the
2091   // value number is defined where the RHS value number was.
2092   const VNInfo *VNI = RHS.getValNumInfo(0);
2093   LHSValNo->def  = VNI->def;
2094   LHSValNo->setCopy(VNI->getCopy());
2095
2096   // Okay, the final step is to loop over the RHS live intervals, adding them to
2097   // the LHS.
2098   if (VNI->hasPHIKill())
2099     LHSValNo->setHasPHIKill(true);
2100   LHS.addKills(LHSValNo, VNI->kills);
2101   LHS.MergeRangesInAsValue(RHS, LHSValNo);
2102
2103   LHS.ComputeJoinedWeight(RHS);
2104
2105   // Update regalloc hint if both are virtual registers.
2106   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LHS.reg) &&
2107       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RHS.reg)) {
2108     std::pair<unsigned, unsigned> RHSPref = mri_->getRegAllocationHint(RHS.reg);
2109     std::pair<unsigned, unsigned> LHSPref = mri_->getRegAllocationHint(LHS.reg);
2110     if (RHSPref != LHSPref)
2111       mri_->setRegAllocationHint(LHS.reg, RHSPref.first, RHSPref.second);
2112   }
2113
2114   // Update the liveintervals of sub-registers.
2115   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg))
2116     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(LHS.reg); *AS; ++AS)
2117       li_->getOrCreateInterval(*AS).MergeInClobberRanges(*li_, LHS,
2118                                                     li_->getVNInfoAllocator());
2119
2120   return true;
2121 }
2122
2123 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
2124 /// returns false.  Otherwise, if one of the intervals being joined is a
2125 /// physreg, this method always canonicalizes LHS to be it.  The output
2126 /// "RHS" will not have been modified, so we can use this information
2127 /// below to update aliases.
2128 bool
2129 SimpleRegisterCoalescing::JoinIntervals(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS,
2130                                         bool &Swapped) {
2131   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
2132   // coalesced.
2133   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
2134   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
2135   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> LHSValsDefinedFromRHS;
2136   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> RHSValsDefinedFromLHS;
2137   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2138
2139   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
2140   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
2141   // register. If so, do not coalesce.
2142   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
2143       *tri_->getSubRegisters(LHS.reg)) {
2144     // If it's coalescing a virtual register to a physical register, estimate
2145     // its live interval length. This is the *cost* of scanning an entire live
2146     // interval. If the cost is low, we'll do an exhaustive check instead.
2147
2148     // If this is something like this:
2149     // BB1:
2150     // v1024 = op
2151     // ...
2152     // BB2:
2153     // ...
2154     // RAX   = v1024
2155     //
2156     // That is, the live interval of v1024 crosses a bb. Then we can't rely on
2157     // less conservative check. It's possible a sub-register is defined before
2158     // v1024 (or live in) and live out of BB1.
2159     if (RHS.containsOneValue() &&
2160         li_->intervalIsInOneMBB(RHS) &&
2161         li_->getApproximateInstructionCount(RHS) <= 10) {
2162       // Perform a more exhaustive check for some common cases.
2163       if (li_->conflictsWithPhysRegRef(RHS, LHS.reg, true, JoinedCopies))
2164         return false;
2165     } else {
2166       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(LHS.reg); *SR; ++SR)
2167         if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
2168           DEBUG({
2169               dbgs() << "Interfere with sub-register ";
2170               li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
2171             });
2172           return false;
2173         }
2174     }
2175   } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg) &&
2176              *tri_->getSubRegisters(RHS.reg)) {
2177     if (LHS.containsOneValue() &&
2178         li_->getApproximateInstructionCount(LHS) <= 10) {
2179       // Perform a more exhaustive check for some common cases.
2180       if (li_->conflictsWithPhysRegRef(LHS, RHS.reg, false, JoinedCopies))
2181         return false;
2182     } else {
2183       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RHS.reg); *SR; ++SR)
2184         if (li_->hasInterval(*SR) && LHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
2185           DEBUG({
2186               dbgs() << "Interfere with sub-register ";
2187               li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
2188             });
2189           return false;
2190         }
2191     }
2192   }
2193
2194   // Compute ultimate value numbers for the LHS and RHS values.
2195   if (RHS.containsOneValue()) {
2196     // Copies from a liveinterval with a single value are simple to handle and
2197     // very common, handle the special case here.  This is important, because
2198     // often RHS is small and LHS is large (e.g. a physreg).
2199
2200     // Find out if the RHS is defined as a copy from some value in the LHS.
2201     int RHSVal0DefinedFromLHS = -1;
2202     int RHSValID = -1;
2203     VNInfo *RHSValNoInfo = NULL;
2204     VNInfo *RHSValNoInfo0 = RHS.getValNumInfo(0);
2205     unsigned RHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(RHSValNoInfo0);
2206     if (RHSSrcReg == 0 || RHSSrcReg != LHS.reg) {
2207       // If RHS is not defined as a copy from the LHS, we can use simpler and
2208       // faster checks to see if the live ranges are coalescable.  This joiner
2209       // can't swap the LHS/RHS intervals though.
2210       if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
2211         return SimpleJoin(LHS, RHS);
2212       } else {
2213         RHSValNoInfo = RHSValNoInfo0;
2214       }
2215     } else {
2216       // It was defined as a copy from the LHS, find out what value # it is.
2217       RHSValNoInfo =
2218         LHS.getLiveRangeContaining(RHSValNoInfo0->def.getPrevSlot())->valno;
2219       RHSValID = RHSValNoInfo->id;
2220       RHSVal0DefinedFromLHS = RHSValID;
2221     }
2222
2223     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
2224     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
2225     NewVNInfo.resize(LHS.getNumValNums(), NULL);
2226
2227     // Okay, *all* of the values in LHS that are defined as a copy from RHS
2228     // should now get updated.
2229     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2230          i != e; ++i) {
2231       VNInfo *VNI = *i;
2232       unsigned VN = VNI->id;
2233       if (unsigned LHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(VNI)) {
2234         if (LHSSrcReg != RHS.reg) {
2235           // If this is not a copy from the RHS, its value number will be
2236           // unmodified by the coalescing.
2237           NewVNInfo[VN] = VNI;
2238           LHSValNoAssignments[VN] = VN;
2239         } else if (RHSValID == -1) {
2240           // Otherwise, it is a copy from the RHS, and we don't already have a
2241           // value# for it.  Keep the current value number, but remember it.
2242           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID = VN;
2243           NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
2244           LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
2245         } else {
2246           // Otherwise, use the specified value #.
2247           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID;
2248           if (VN == (unsigned)RHSValID) {  // Else this val# is dead.
2249             NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
2250             LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
2251           }
2252         }
2253       } else {
2254         NewVNInfo[VN] = VNI;
2255         LHSValNoAssignments[VN] = VN;
2256       }
2257     }
2258
2259     assert(RHSValID != -1 && "Didn't find value #?");
2260     RHSValNoAssignments[0] = RHSValID;
2261     if (RHSVal0DefinedFromLHS != -1) {
2262       // This path doesn't go through ComputeUltimateVN so just set
2263       // it to anything.
2264       RHSValsDefinedFromLHS[RHSValNoInfo0] = (VNInfo*)1;
2265     }
2266   } else {
2267     // Loop over the value numbers of the LHS, seeing if any are defined from
2268     // the RHS.
2269     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2270          i != e; ++i) {
2271       VNInfo *VNI = *i;
2272       if (VNI->isUnused() || VNI->getCopy() == 0)  // Src not defined by a copy?
2273         continue;
2274
2275       // DstReg is known to be a register in the LHS interval.  If the src is
2276       // from the RHS interval, we can use its value #.
2277       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != RHS.reg)
2278         continue;
2279
2280       // Figure out the value # from the RHS.
2281       LiveRange *lr = RHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
2282       assert(lr && "Cannot find live range");
2283       LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = lr->valno;
2284     }
2285
2286     // Loop over the value numbers of the RHS, seeing if any are defined from
2287     // the LHS.
2288     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
2289          i != e; ++i) {
2290       VNInfo *VNI = *i;
2291       if (VNI->isUnused() || VNI->getCopy() == 0)  // Src not defined by a copy?
2292         continue;
2293
2294       // DstReg is known to be a register in the RHS interval.  If the src is
2295       // from the LHS interval, we can use its value #.
2296       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != LHS.reg)
2297         continue;
2298
2299       // Figure out the value # from the LHS.
2300       LiveRange *lr = LHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
2301       assert(lr && "Cannot find live range");
2302       RHSValsDefinedFromLHS[VNI] = lr->valno;
2303     }
2304
2305     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
2306     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
2307     NewVNInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
2308
2309     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2310          i != e; ++i) {
2311       VNInfo *VNI = *i;
2312       unsigned VN = VNI->id;
2313       if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
2314         continue;
2315       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
2316                         LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
2317                         LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments);
2318     }
2319     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
2320          i != e; ++i) {
2321       VNInfo *VNI = *i;
2322       unsigned VN = VNI->id;
2323       if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
2324         continue;
2325       // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
2326       if (RHSValsDefinedFromLHS.find(VNI) == RHSValsDefinedFromLHS.end()) {
2327         NewVNInfo.push_back(VNI);
2328         RHSValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
2329         continue;
2330       }
2331
2332       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
2333                         RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
2334                         RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments);
2335     }
2336   }
2337
2338   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
2339   // interval lists to see if these intervals are coalescable.
2340   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
2341   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
2342   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
2343   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
2344
2345   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
2346   if (I->start < J->start) {
2347     I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
2348     if (I != LHS.begin()) --I;
2349   } else if (J->start < I->start) {
2350     J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
2351     if (J != RHS.begin()) --J;
2352   }
2353
2354   while (1) {
2355     // Determine if these two live ranges overlap.
2356     bool Overlaps;
2357     if (I->start < J->start) {
2358       Overlaps = I->end > J->start;
2359     } else {
2360       Overlaps = J->end > I->start;
2361     }
2362
2363     // If so, check value # info to determine if they are really different.
2364     if (Overlaps) {
2365       // If the live range overlap will map to the same value number in the
2366       // result liverange, we can still coalesce them.  If not, we can't.
2367       if (LHSValNoAssignments[I->valno->id] !=
2368           RHSValNoAssignments[J->valno->id])
2369         return false;
2370       // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
2371       // then conservatively abort coalescing.
2372       if (NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]]->hasRedefByEC())
2373         return false;
2374     }
2375
2376     if (I->end < J->end) {
2377       ++I;
2378       if (I == IE) break;
2379     } else {
2380       ++J;
2381       if (J == JE) break;
2382     }
2383   }
2384
2385   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
2386   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = LHSValsDefinedFromRHS.begin(),
2387          E = LHSValsDefinedFromRHS.end(); I != E; ++I) {
2388     VNInfo *VNI = I->first;
2389     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[VNI->id];
2390     NewVNInfo[LHSValID]->removeKill(VNI->def);
2391     if (VNI->hasPHIKill())
2392       NewVNInfo[LHSValID]->setHasPHIKill(true);
2393     RHS.addKills(NewVNInfo[LHSValID], VNI->kills);
2394   }
2395
2396   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
2397   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = RHSValsDefinedFromLHS.begin(),
2398          E = RHSValsDefinedFromLHS.end(); I != E; ++I) {
2399     VNInfo *VNI = I->first;
2400     unsigned RHSValID = RHSValNoAssignments[VNI->id];
2401     NewVNInfo[RHSValID]->removeKill(VNI->def);
2402     if (VNI->hasPHIKill())
2403       NewVNInfo[RHSValID]->setHasPHIKill(true);
2404     LHS.addKills(NewVNInfo[RHSValID], VNI->kills);
2405   }
2406
2407   // If we get here, we know that we can coalesce the live ranges.  Ask the
2408   // intervals to coalesce themselves now.
2409   if ((RHS.ranges.size() > LHS.ranges.size() &&
2410       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LHS.reg)) ||
2411       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
2412     RHS.join(LHS, &RHSValNoAssignments[0], &LHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
2413              mri_);
2414     Swapped = true;
2415   } else {
2416     LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
2417              mri_);
2418     Swapped = false;
2419   }
2420   return true;
2421 }
2422
2423 namespace {
2424   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
2425   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
2426   struct DepthMBBCompare {
2427     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
2428     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
2429       // Deeper loops first
2430       if (LHS.first != RHS.first)
2431         return LHS.first > RHS.first;
2432
2433       // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2434       // the most difficult copies first while intervals are short.
2435       unsigned cl = LHS.second->pred_size() + LHS.second->succ_size();
2436       unsigned cr = RHS.second->pred_size() + RHS.second->succ_size();
2437       if (cl != cr)
2438         return cl > cr;
2439
2440       // As a last resort, sort by block number.
2441       return LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
2442     }
2443   };
2444 }
2445
2446 void SimpleRegisterCoalescing::CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
2447                                                std::vector<CopyRec> &TryAgain) {
2448   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2449
2450   std::vector<CopyRec> VirtCopies;
2451   std::vector<CopyRec> PhysCopies;
2452   std::vector<CopyRec> ImpDefCopies;
2453   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2454        MII != E;) {
2455     MachineInstr *Inst = MII++;
2456
2457     // If this isn't a copy nor a extract_subreg, we can't join intervals.
2458     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2459     bool isInsUndef = false;
2460     if (Inst->isExtractSubreg()) {
2461       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2462       SrcReg = Inst->getOperand(1).getReg();
2463     } else if (Inst->isInsertSubreg()) {
2464       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2465       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
2466       if (Inst->getOperand(1).isUndef())
2467         isInsUndef = true;
2468     } else if (Inst->isInsertSubreg() || Inst->isSubregToReg()) {
2469       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2470       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
2471     } else if (!tii_->isMoveInstr(*Inst, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
2472       continue;
2473
2474     bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
2475     bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
2476     if (isInsUndef ||
2477         (li_->hasInterval(SrcReg) && li_->getInterval(SrcReg).empty()))
2478       ImpDefCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2479     else if (SrcIsPhys || DstIsPhys)
2480       PhysCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2481     else
2482       VirtCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2483   }
2484
2485   // Try coalescing implicit copies and insert_subreg <undef> first,
2486   // followed by copies to / from physical registers, then finally copies
2487   // from virtual registers to virtual registers.
2488   for (unsigned i = 0, e = ImpDefCopies.size(); i != e; ++i) {
2489     CopyRec &TheCopy = ImpDefCopies[i];
2490     bool Again = false;
2491     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2492       if (Again)
2493         TryAgain.push_back(TheCopy);
2494   }
2495   for (unsigned i = 0, e = PhysCopies.size(); i != e; ++i) {
2496     CopyRec &TheCopy = PhysCopies[i];
2497     bool Again = false;
2498     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2499       if (Again)
2500         TryAgain.push_back(TheCopy);
2501   }
2502   for (unsigned i = 0, e = VirtCopies.size(); i != e; ++i) {
2503     CopyRec &TheCopy = VirtCopies[i];
2504     bool Again = false;
2505     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2506       if (Again)
2507         TryAgain.push_back(TheCopy);
2508   }
2509 }
2510
2511 void SimpleRegisterCoalescing::joinIntervals() {
2512   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2513
2514   std::vector<CopyRec> TryAgainList;
2515   if (loopInfo->empty()) {
2516     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
2517     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
2518          I != E; ++I)
2519       CopyCoalesceInMBB(I, TryAgainList);
2520   } else {
2521     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
2522     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
2523     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
2524
2525     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
2526     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
2527     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
2528     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();I != E;++I){
2529       MachineBasicBlock *MBB = I;
2530       MBBs.push_back(std::make_pair(loopInfo->getLoopDepth(MBB), I));
2531     }
2532
2533     // Sort by loop depth.
2534     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
2535
2536     // Finally, join intervals in loop nest order.
2537     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
2538       CopyCoalesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
2539   }
2540
2541   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2542   // until we make no progress.
2543   bool ProgressMade = true;
2544   while (ProgressMade) {
2545     ProgressMade = false;
2546
2547     for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
2548       CopyRec &TheCopy = TryAgainList[i];
2549       if (!TheCopy.MI)
2550         continue;
2551
2552       bool Again = false;
2553       bool Success = JoinCopy(TheCopy, Again);
2554       if (Success || !Again) {
2555         TheCopy.MI = 0;   // Mark this one as done.
2556         ProgressMade = true;
2557       }
2558     }
2559   }
2560 }
2561
2562 /// Return true if the two specified registers belong to different register
2563 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs.
2564 bool
2565 SimpleRegisterCoalescing::differingRegisterClasses(unsigned RegA,
2566                                                    unsigned RegB) const {
2567   // Get the register classes for the first reg.
2568   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegA)) {
2569     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
2570            "Shouldn't consider two physregs!");
2571     return !mri_->getRegClass(RegB)->contains(RegA);
2572   }
2573
2574   // Compare against the regclass for the second reg.
2575   const TargetRegisterClass *RegClassA = mri_->getRegClass(RegA);
2576   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB)) {
2577     const TargetRegisterClass *RegClassB = mri_->getRegClass(RegB);
2578     return RegClassA != RegClassB;
2579   }
2580   return !RegClassA->contains(RegB);
2581 }
2582
2583 /// lastRegisterUse - Returns the last (non-debug) use of the specific register
2584 /// between cycles Start and End or NULL if there are no uses.
2585 MachineOperand *
2586 SimpleRegisterCoalescing::lastRegisterUse(SlotIndex Start,
2587                                           SlotIndex End,
2588                                           unsigned Reg,
2589                                           SlotIndex &UseIdx) const{
2590   UseIdx = SlotIndex();
2591   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
2592     MachineOperand *LastUse = NULL;
2593     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator I = mri_->use_nodbg_begin(Reg),
2594            E = mri_->use_nodbg_end(); I != E; ++I) {
2595       MachineOperand &Use = I.getOperand();
2596       MachineInstr *UseMI = Use.getParent();
2597       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2598       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
2599           SrcReg == DstReg)
2600         // Ignore identity copies.
2601         continue;
2602       SlotIndex Idx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
2603       // FIXME: Should this be Idx != UseIdx? SlotIndex() will return something
2604       // that compares higher than any other interval.
2605       if (Idx >= Start && Idx < End && Idx >= UseIdx) {
2606         LastUse = &Use;
2607         UseIdx = Idx.getUseIndex();
2608       }
2609     }
2610     return LastUse;
2611   }
2612
2613   SlotIndex s = Start;
2614   SlotIndex e = End.getPrevSlot().getBaseIndex();
2615   while (e >= s) {
2616     // Skip deleted instructions
2617     MachineInstr *MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2618     while (e != SlotIndex() && e.getPrevIndex() >= s && !MI) {
2619       e = e.getPrevIndex();
2620       MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2621     }
2622     if (e < s || MI == NULL)
2623       return NULL;
2624
2625     // Ignore identity copies.
2626     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2627     if (!(tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
2628           SrcReg == DstReg))
2629       for (unsigned i = 0, NumOps = MI->getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
2630         MachineOperand &Use = MI->getOperand(i);
2631         if (Use.isReg() && Use.isUse() && Use.getReg() &&
2632             tri_->regsOverlap(Use.getReg(), Reg)) {
2633           UseIdx = e.getUseIndex();
2634           return &Use;
2635         }
2636       }
2637
2638     e = e.getPrevIndex();
2639   }
2640
2641   return NULL;
2642 }
2643
2644 void SimpleRegisterCoalescing::printRegName(unsigned reg) const {
2645   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
2646     dbgs() << tri_->getName(reg);
2647   else
2648     dbgs() << "%reg" << reg;
2649 }
2650
2651 void SimpleRegisterCoalescing::releaseMemory() {
2652   JoinedCopies.clear();
2653   ReMatCopies.clear();
2654   ReMatDefs.clear();
2655 }
2656
2657 bool SimpleRegisterCoalescing::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2658   mf_ = &fn;
2659   mri_ = &fn.getRegInfo();
2660   tm_ = &fn.getTarget();
2661   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
2662   tii_ = tm_->getInstrInfo();
2663   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2664   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2665   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2666
2667   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2668                << "********** Function: "
2669                << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
2670
2671   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
2672   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator I = tri_->regclass_begin(),
2673          E = tri_->regclass_end(); I != E; ++I)
2674     allocatableRCRegs_.insert(std::make_pair(*I,
2675                                              tri_->getAllocatableSet(fn, *I)));
2676
2677   // Join (coalesce) intervals if requested.
2678   if (EnableJoining) {
2679     joinIntervals();
2680     DEBUG({
2681         dbgs() << "********** INTERVALS POST JOINING **********\n";
2682         for (LiveIntervals::iterator I = li_->begin(), E = li_->end();
2683              I != E; ++I){
2684           I->second->print(dbgs(), tri_);
2685           dbgs() << "\n";
2686         }
2687       });
2688   }
2689
2690   // Perform a final pass over the instructions and compute spill weights
2691   // and remove identity moves.
2692   SmallVector<unsigned, 4> DeadDefs;
2693   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
2694        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
2695     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
2696     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
2697          mii != mie; ) {
2698       MachineInstr *MI = mii;
2699       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2700       if (JoinedCopies.count(MI)) {
2701         // Delete all coalesced copies.
2702         bool DoDelete = true;
2703         if (!tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx)) {
2704           assert((MI->isExtractSubreg() || MI->isInsertSubreg() ||
2705                   MI->isSubregToReg()) && "Unrecognized copy instruction");
2706           DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
2707           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2708             // Do not delete extract_subreg, insert_subreg of physical
2709             // registers unless the definition is dead. e.g.
2710             // %DO<def> = INSERT_SUBREG %D0<undef>, %S0<kill>, 1
2711             // or else the scavenger may complain. LowerSubregs will
2712             // delete them later.
2713             DoDelete = false;
2714         }
2715         if (MI->registerDefIsDead(DstReg)) {
2716           LiveInterval &li = li_->getInterval(DstReg);
2717           if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(li, MI))
2718             ShortenDeadCopyLiveRange(li, MI);
2719           DoDelete = true;
2720         }
2721         if (!DoDelete)
2722           mii = llvm::next(mii);
2723         else {
2724           li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2725           mii = mbbi->erase(mii);
2726           ++numPeep;
2727         }
2728         continue;
2729       }
2730
2731       // Now check if this is a remat'ed def instruction which is now dead.
2732       if (ReMatDefs.count(MI)) {
2733         bool isDead = true;
2734         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2735           const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
2736           if (!MO.isReg())
2737             continue;
2738           unsigned Reg = MO.getReg();
2739           if (!Reg)
2740             continue;
2741           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
2742             DeadDefs.push_back(Reg);
2743           if (MO.isDead())
2744             continue;
2745           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
2746               !mri_->use_empty(Reg)) {
2747             isDead = false;
2748             break;
2749           }
2750         }
2751         if (isDead) {
2752           while (!DeadDefs.empty()) {
2753             unsigned DeadDef = DeadDefs.back();
2754             DeadDefs.pop_back();
2755             RemoveDeadDef(li_->getInterval(DeadDef), MI);
2756           }
2757           li_->RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
2758           mii = mbbi->erase(mii);
2759           continue;
2760         } else
2761           DeadDefs.clear();
2762       }
2763
2764       // If the move will be an identity move delete it
2765       bool isMove= tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx);
2766       if (isMove && SrcReg == DstReg) {
2767         if (li_->hasInterval(SrcReg)) {
2768           LiveInterval &RegInt = li_->getInterval(SrcReg);
2769           // If def of this move instruction is dead, remove its live range
2770           // from the dstination register's live interval.
2771           if (MI->registerDefIsDead(DstReg)) {
2772             if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(RegInt, MI))
2773               ShortenDeadCopyLiveRange(RegInt, MI);
2774           }
2775         }
2776         li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2777         mii = mbbi->erase(mii);
2778         ++numPeep;
2779       } else {
2780         ++mii;
2781       }
2782     }
2783   }
2784
2785   DEBUG(dump());
2786   return true;
2787 }
2788
2789 /// print - Implement the dump method.
2790 void SimpleRegisterCoalescing::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2791    li_->print(O, m);
2792 }
2793
2794 RegisterCoalescer* llvm::createSimpleRegisterCoalescer() {
2795   return new SimpleRegisterCoalescing();
2796 }
2797
2798 // Make sure that anything that uses RegisterCoalescer pulls in this file...
2799 DEFINING_FILE_FOR(SimpleRegisterCoalescing)