Remove val# defined by a remat'ed def that is now dead.
[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/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
25 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
26 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
27 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
28 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
32 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include <algorithm>
35 #include <cmath>
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
39 STATISTIC(numSubJoins , "Number of subclass joins performed");
40 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
41 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
42 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
43 STATISTIC(numPeep     , "Number of identity moves eliminated after coalescing");
44 STATISTIC(numAborts   , "Number of times interval joining aborted");
45
46 char SimpleRegisterCoalescing::ID = 0;
47 static cl::opt<bool>
48 EnableJoining("join-liveintervals",
49               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
50               cl::init(true));
51
52 static cl::opt<bool>
53 NewHeuristic("new-coalescer-heuristic",
54              cl::desc("Use new coalescer heuristic"),
55              cl::init(false), cl::Hidden);
56
57 static cl::opt<bool>
58 CrossClassJoin("join-subclass-copies",
59                cl::desc("Coalesce copies to sub- register class"),
60                cl::init(false), cl::Hidden);
61
62 static RegisterPass<SimpleRegisterCoalescing> 
63 X("simple-register-coalescing", "Simple Register Coalescing");
64
65 // Declare that we implement the RegisterCoalescer interface
66 static RegisterAnalysisGroup<RegisterCoalescer, true/*The Default*/> V(X);
67
68 const PassInfo *const llvm::SimpleRegisterCoalescingID = &X;
69
70 void SimpleRegisterCoalescing::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
71   AU.addRequired<LiveIntervals>();
72   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
73   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
74   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
75   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
76   if (StrongPHIElim)
77     AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
78   else
79     AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
80   AU.addPreservedID(TwoAddressInstructionPassID);
81   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
82 }
83
84 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
85 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
86 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
87 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
88 /// eliminating a copy.  For example:
89 ///
90 ///  A3 = B0
91 ///    ...
92 ///  B1 = A3      <- this copy
93 ///
94 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
95 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
96 ///
97 /// This returns true if an interval was modified.
98 ///
99 bool SimpleRegisterCoalescing::AdjustCopiesBackFrom(LiveInterval &IntA,
100                                                     LiveInterval &IntB,
101                                                     MachineInstr *CopyMI) {
102   unsigned CopyIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
103
104   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
105   // the example above.
106   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
107   if (BLR == IntB.end()) // Should never happen!
108     return false;
109   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
110   
111   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
112   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we 
113   // can't process it.
114   if (!BValNo->copy) return false;
115   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
116   
117   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
118   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyIdx-1);
119   if (ALR == IntA.end()) // Should never happen!
120     return false;
121   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
122   
123   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.  
124   // Get the instruction that defines this value number.
125   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(AValNo);
126   if (!SrcReg) return false;  // Not defined by a copy.
127     
128   // If the value number is not defined by a copy instruction, ignore it.
129
130   // If the source register comes from an interval other than IntB, we can't
131   // handle this.
132   if (SrcReg != IntB.reg) return false;
133   
134   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
135   LiveInterval::iterator ValLR = IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def-1);
136   if (ValLR == IntB.end()) // Should never happen!
137     return false;
138   
139   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
140   // CopyMI.
141   MachineInstr *ValLREndInst = li_->getInstructionFromIndex(ValLR->end-1);
142   if (!ValLREndInst || 
143       ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent()) return false;
144
145   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
146   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
147   // IntB, we can merge them.
148   if (ValLR+1 != BLR) return false;
149
150   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
151   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
152   // register. If so, do not coalesce.
153   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg) &&
154       *tri_->getSubRegisters(IntB.reg)) {
155     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR)
156       if (li_->hasInterval(*SR) && IntA.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
157         DOUT << "Interfere with sub-register ";
158         DEBUG(li_->getInterval(*SR).print(DOUT, tri_));
159         return false;
160       }
161   }
162   
163   DOUT << "\nExtending: "; IntB.print(DOUT, tri_);
164   
165   unsigned FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
166   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
167   // that defines this value #'. Update the the valnum with the new defining
168   // instruction #.
169   BValNo->def  = FillerStart;
170   BValNo->copy = NULL;
171   
172   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
173   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
174   // two value numbers.
175   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
176
177   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
178   // physreg has aliases, 
179   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
180     // Update the liveintervals of sub-registers.
181     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *AS; ++AS) {
182       LiveInterval &AliasLI = li_->getInterval(*AS);
183       AliasLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
184               AliasLI.getNextValue(FillerStart, 0, li_->getVNInfoAllocator())));
185     }
186   }
187
188   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
189   if (BValNo != ValLR->valno) {
190     IntB.addKills(ValLR->valno, BValNo->kills);
191     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
192   }
193   DOUT << "   result = "; IntB.print(DOUT, tri_);
194   DOUT << "\n";
195
196   // If the source instruction was killing the source register before the
197   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
198   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
199   if (UIdx != -1) {
200     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
201     IntB.removeKill(ValLR->valno, FillerStart);
202   }
203
204   ++numExtends;
205   return true;
206 }
207
208 /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
209 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
210 bool SimpleRegisterCoalescing::HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
211                                                     LiveInterval &IntB,
212                                                     VNInfo *AValNo,
213                                                     VNInfo *BValNo) {
214   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
215        AI != AE; ++AI) {
216     if (AI->valno != AValNo) continue;
217     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
218       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
219     if (BI != IntB.ranges.begin())
220       --BI;
221     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
222       if (BI->valno == BValNo)
223         continue;
224       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
225         return true;
226       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
227         return true;
228     }
229   }
230   return false;
231 }
232
233 /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
234 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
235 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a commutable
236 /// instruction and its other operand is coalesced to the copy dest register,
237 /// see if we can transform the copy into a noop by commuting the definition. For
238 /// example,
239 ///
240 ///  A3 = op A2 B0<kill>
241 ///    ...
242 ///  B1 = A3      <- this copy
243 ///    ...
244 ///     = op A3   <- more uses
245 ///
246 /// ==>
247 ///
248 ///  B2 = op B0 A2<kill>
249 ///    ...
250 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
251 ///    ...
252 ///     = op B2   <- more uses
253 ///
254 /// This returns true if an interval was modified.
255 ///
256 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveCopyByCommutingDef(LiveInterval &IntA,
257                                                         LiveInterval &IntB,
258                                                         MachineInstr *CopyMI) {
259   unsigned CopyIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
260
261   // FIXME: For now, only eliminate the copy by commuting its def when the
262   // source register is a virtual register. We want to guard against cases
263   // where the copy is a back edge copy and commuting the def lengthen the
264   // live interval of the source register to the entire loop.
265   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntA.reg))
266     return false;
267
268   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
269   // the example above.
270   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
271   if (BLR == IntB.end()) // Should never happen!
272     return false;
273   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
274   
275   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
276   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we 
277   // can't process it.
278   if (!BValNo->copy) return false;
279   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
280   
281   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
282   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyIdx-1);
283   if (ALR == IntA.end()) // Should never happen!
284     return false;
285   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
286   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
287   // the optimization.
288   if (AValNo->def == ~0U || AValNo->def == ~1U || AValNo->hasPHIKill)
289     return false;
290   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
291   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
292   unsigned NewDstIdx;
293   if (!TID.isCommutable() ||
294       !tii_->CommuteChangesDestination(DefMI, NewDstIdx))
295     return false;
296
297   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
298   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
299   if (NewReg != IntB.reg || !NewDstMO.isKill())
300     return false;
301
302   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
303   // uses which the new definition can reach.
304   if (HasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
305     return false;
306
307   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
308   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
309   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(IntA.reg),
310          UE = mri_->use_end(); UI != UE; ++UI) {
311     MachineInstr *UseMI = &*UI;
312     unsigned UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
313     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
314     if (ULR == IntA.end())
315       continue;
316     if (ULR->valno == AValNo && JoinedCopies.count(UseMI))
317       return false;
318   }
319
320   // At this point we have decided that it is legal to do this
321   // transformation.  Start by commuting the instruction.
322   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
323   MachineInstr *NewMI = tii_->commuteInstruction(DefMI);
324   if (!NewMI)
325     return false;
326   if (NewMI != DefMI) {
327     li_->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
328     MBB->insert(DefMI, NewMI);
329     MBB->erase(DefMI);
330   }
331   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
332   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
333
334   bool BHasPHIKill = BValNo->hasPHIKill;
335   SmallVector<VNInfo*, 4> BDeadValNos;
336   SmallVector<unsigned, 4> BKills;
337   std::map<unsigned, unsigned> BExtend;
338
339   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
340   // A = or A, B
341   // ...
342   // B = A
343   // ...
344   // C = A<kill>
345   // ...
346   //   = B
347   //
348   // then do not add kills of A to the newly created B interval.
349   bool Extended = BLR->end > ALR->end && ALR->end != ALR->start;
350   if (Extended)
351     BExtend[ALR->end] = BLR->end;
352
353   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
354   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(IntA.reg),
355          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
356     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
357     MachineInstr *UseMI = &*UI;
358     ++UI;
359     if (JoinedCopies.count(UseMI))
360       continue;
361     unsigned UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
362     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
363     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
364       continue;
365     UseMO.setReg(NewReg);
366     if (UseMI == CopyMI)
367       continue;
368     if (UseMO.isKill()) {
369       if (Extended)
370         UseMO.setIsKill(false);
371       else
372         BKills.push_back(li_->getUseIndex(UseIdx)+1);
373     }
374     unsigned SrcReg, DstReg;
375     if (!tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg))
376       continue;
377     if (DstReg == IntB.reg) {
378       // This copy will become a noop. If it's defining a new val#,
379       // remove that val# as well. However this live range is being
380       // extended to the end of the existing live range defined by the copy.
381       unsigned DefIdx = li_->getDefIndex(UseIdx);
382       const LiveRange *DLR = IntB.getLiveRangeContaining(DefIdx);
383       BHasPHIKill |= DLR->valno->hasPHIKill;
384       assert(DLR->valno->def == DefIdx);
385       BDeadValNos.push_back(DLR->valno);
386       BExtend[DLR->start] = DLR->end;
387       JoinedCopies.insert(UseMI);
388       // If this is a kill but it's going to be removed, the last use
389       // of the same val# is the new kill.
390       if (UseMO.isKill())
391         BKills.pop_back();
392     }
393   }
394
395   // We need to insert a new liverange: [ALR.start, LastUse). It may be we can
396   // simply extend BLR if CopyMI doesn't end the range.
397   DOUT << "\nExtending: "; IntB.print(DOUT, tri_);
398
399   // Remove val#'s defined by copies that will be coalesced away.
400   for (unsigned i = 0, e = BDeadValNos.size(); i != e; ++i)
401     IntB.removeValNo(BDeadValNos[i]);
402
403   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
404   // is updated. Kills are also updated.
405   VNInfo *ValNo = BValNo;
406   ValNo->def = AValNo->def;
407   ValNo->copy = NULL;
408   for (unsigned j = 0, ee = ValNo->kills.size(); j != ee; ++j) {
409     unsigned Kill = ValNo->kills[j];
410     if (Kill != BLR->end)
411       BKills.push_back(Kill);
412   }
413   ValNo->kills.clear();
414   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
415        AI != AE; ++AI) {
416     if (AI->valno != AValNo) continue;
417     unsigned End = AI->end;
418     std::map<unsigned, unsigned>::iterator EI = BExtend.find(End);
419     if (EI != BExtend.end())
420       End = EI->second;
421     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, End, ValNo));
422   }
423   IntB.addKills(ValNo, BKills);
424   ValNo->hasPHIKill = BHasPHIKill;
425
426   DOUT << "   result = "; IntB.print(DOUT, tri_);
427   DOUT << "\n";
428
429   DOUT << "\nShortening: "; IntA.print(DOUT, tri_);
430   IntA.removeValNo(AValNo);
431   DOUT << "   result = "; IntA.print(DOUT, tri_);
432   DOUT << "\n";
433
434   ++numCommutes;
435   return true;
436 }
437
438 /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
439 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
440 bool SimpleRegisterCoalescing::ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
441                                                        unsigned DstReg,
442                                                        MachineInstr *CopyMI) {
443   unsigned CopyIdx = li_->getUseIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
444   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
445   if (SrcLR == SrcInt.end()) // Should never happen!
446     return false;
447   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
448   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
449   // the optimization.
450   if (ValNo->def == ~0U || ValNo->def == ~1U || ValNo->hasPHIKill)
451     return false;
452   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
453   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
454   if (!TID.isAsCheapAsAMove())
455     return false;
456   bool SawStore = false;
457   if (!DefMI->isSafeToMove(tii_, SawStore))
458     return false;
459
460   unsigned DefIdx = li_->getDefIndex(CopyIdx);
461   const LiveRange *DLR= li_->getInterval(DstReg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
462   DLR->valno->copy = NULL;
463   // Don't forget to update sub-register intervals.
464   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
465     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(DstReg); *SR; ++SR) {
466       if (!li_->hasInterval(*SR))
467         continue;
468       DLR = li_->getInterval(*SR).getLiveRangeContaining(DefIdx);
469       if (DLR && DLR->valno->copy == CopyMI)
470         DLR->valno->copy = NULL;
471     }
472   }
473
474   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
475   MachineBasicBlock::iterator MII = next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
476   CopyMI->removeFromParent();
477   tii_->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, DefMI);
478   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
479   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
480   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
481   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
482          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
483     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
484     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
485       NewMI->addOperand(MO);
486     if (MO.isDef() && li_->hasInterval(MO.getReg())) {
487       unsigned Reg = MO.getReg();
488       DLR = li_->getInterval(Reg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
489       if (DLR && DLR->valno->copy == CopyMI)
490         DLR->valno->copy = NULL;
491     }
492   }
493
494   li_->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
495   MBB->getParent()->DeleteMachineInstr(CopyMI);
496   ReMatCopies.insert(CopyMI);
497   ReMatDefs.insert(DefMI);
498   ++NumReMats;
499   return true;
500 }
501
502 /// isBackEdgeCopy - Returns true if CopyMI is a back edge copy.
503 ///
504 bool SimpleRegisterCoalescing::isBackEdgeCopy(MachineInstr *CopyMI,
505                                               unsigned DstReg) const {
506   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
507   const MachineLoop *L = loopInfo->getLoopFor(MBB);
508   if (!L)
509     return false;
510   if (MBB != L->getLoopLatch())
511     return false;
512
513   LiveInterval &LI = li_->getInterval(DstReg);
514   unsigned DefIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
515   LiveInterval::const_iterator DstLR =
516     LI.FindLiveRangeContaining(li_->getDefIndex(DefIdx));
517   if (DstLR == LI.end())
518     return false;
519   unsigned KillIdx = li_->getMBBEndIdx(MBB) + 1;
520   if (DstLR->valno->kills.size() == 1 &&
521       DstLR->valno->kills[0] == KillIdx && DstLR->valno->hasPHIKill)
522     return true;
523   return false;
524 }
525
526 /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
527 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
528 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
529 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
530 /// subregister.
531 void
532 SimpleRegisterCoalescing::UpdateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg,
533                                             unsigned SubIdx) {
534   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
535   if (DstIsPhys && SubIdx) {
536     // Figure out the real physical register we are updating with.
537     DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
538     SubIdx = 0;
539   }
540
541   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(SrcReg),
542          E = mri_->reg_end(); I != E; ) {
543     MachineOperand &O = I.getOperand();
544     MachineInstr *UseMI = &*I;
545     ++I;
546     unsigned OldSubIdx = O.getSubReg();
547     if (DstIsPhys) {
548       unsigned UseDstReg = DstReg;
549       if (OldSubIdx)
550           UseDstReg = tri_->getSubReg(DstReg, OldSubIdx);
551
552       unsigned CopySrcReg, CopyDstReg;
553       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg) &&
554           CopySrcReg != CopyDstReg &&
555           CopySrcReg == SrcReg && CopyDstReg != UseDstReg) {
556         // If the use is a copy and it won't be coalesced away, and its source
557         // is defined by a trivial computation, try to rematerialize it instead.
558         if (ReMaterializeTrivialDef(li_->getInterval(SrcReg), CopyDstReg,UseMI))
559           continue;
560       }
561
562       O.setReg(UseDstReg);
563       O.setSubReg(0);
564       continue;
565     }
566
567     // Sub-register indexes goes from small to large. e.g.
568     // RAX: 1 -> AL, 2 -> AX, 3 -> EAX
569     // EAX: 1 -> AL, 2 -> AX
570     // So RAX's sub-register 2 is AX, RAX's sub-regsiter 3 is EAX, whose
571     // sub-register 2 is also AX.
572     if (SubIdx && OldSubIdx && SubIdx != OldSubIdx)
573       assert(OldSubIdx < SubIdx && "Conflicting sub-register index!");
574     else if (SubIdx)
575       O.setSubReg(SubIdx);
576     // Remove would-be duplicated kill marker.
577     if (O.isKill() && UseMI->killsRegister(DstReg))
578       O.setIsKill(false);
579     O.setReg(DstReg);
580
581     // After updating the operand, check if the machine instruction has
582     // become a copy. If so, update its val# information.
583     const TargetInstrDesc &TID = UseMI->getDesc();
584     unsigned CopySrcReg, CopyDstReg;
585     if (TID.getNumDefs() == 1 && TID.getNumOperands() > 2 &&
586         tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg) &&
587         CopySrcReg != CopyDstReg &&
588         (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CopyDstReg) ||
589          allocatableRegs_[CopyDstReg])) {
590       LiveInterval &LI = li_->getInterval(CopyDstReg);
591       unsigned DefIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(UseMI));
592       const LiveRange *DLR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx);
593       if (DLR->valno->def == DefIdx)
594         DLR->valno->copy = UseMI;
595     }
596   }
597 }
598
599 /// RemoveDeadImpDef - Remove implicit_def instructions which are "re-defining"
600 /// registers due to insert_subreg coalescing. e.g.
601 /// r1024 = op
602 /// r1025 = implicit_def
603 /// r1025 = insert_subreg r1025, r1024
604 ///       = op r1025
605 /// =>
606 /// r1025 = op
607 /// r1025 = implicit_def
608 /// r1025 = insert_subreg r1025, r1025
609 ///       = op r1025
610 void
611 SimpleRegisterCoalescing::RemoveDeadImpDef(unsigned Reg, LiveInterval &LI) {
612   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
613          E = mri_->reg_end(); I != E; ) {
614     MachineOperand &O = I.getOperand();
615     MachineInstr *DefMI = &*I;
616     ++I;
617     if (!O.isDef())
618       continue;
619     if (DefMI->getOpcode() != TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF)
620       continue;
621     if (!LI.liveBeforeAndAt(li_->getInstructionIndex(DefMI)))
622       continue;
623     li_->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
624     DefMI->eraseFromParent();
625   }
626 }
627
628 /// RemoveUnnecessaryKills - Remove kill markers that are no longer accurate
629 /// due to live range lengthening as the result of coalescing.
630 void SimpleRegisterCoalescing::RemoveUnnecessaryKills(unsigned Reg,
631                                                       LiveInterval &LI) {
632   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(Reg),
633          UE = mri_->use_end(); UI != UE; ++UI) {
634     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
635     if (UseMO.isKill()) {
636       MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
637       unsigned UseIdx = li_->getUseIndex(li_->getInstructionIndex(UseMI));
638       if (JoinedCopies.count(UseMI))
639         continue;
640       const LiveRange *UI = LI.getLiveRangeContaining(UseIdx);
641       if (!UI || !LI.isKill(UI->valno, UseIdx+1))
642         UseMO.setIsKill(false);
643     }
644   }
645 }
646
647 /// removeRange - Wrapper for LiveInterval::removeRange. This removes a range
648 /// from a physical register live interval as well as from the live intervals
649 /// of its sub-registers.
650 static void removeRange(LiveInterval &li, unsigned Start, unsigned End,
651                         LiveIntervals *li_, const TargetRegisterInfo *tri_) {
652   li.removeRange(Start, End, true);
653   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg)) {
654     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
655       if (!li_->hasInterval(*SR))
656         continue;
657       LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
658       unsigned RemoveEnd = Start;
659       while (RemoveEnd != End) {
660         LiveInterval::iterator LR = sli.FindLiveRangeContaining(Start);
661         if (LR == sli.end())
662           break;
663         RemoveEnd = (LR->end < End) ? LR->end : End;
664         sli.removeRange(Start, RemoveEnd, true);
665         Start = RemoveEnd;
666       }
667     }
668   }
669 }
670
671 /// removeIntervalIfEmpty - Check if the live interval of a physical register
672 /// is empty, if so remove it and also remove the empty intervals of its
673 /// sub-registers. Return true if live interval is removed.
674 static bool removeIntervalIfEmpty(LiveInterval &li, LiveIntervals *li_,
675                                   const TargetRegisterInfo *tri_) {
676   if (li.empty()) {
677     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg))
678       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
679         if (!li_->hasInterval(*SR))
680           continue;
681         LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
682         if (sli.empty())
683           li_->removeInterval(*SR);
684       }
685     li_->removeInterval(li.reg);
686     return true;
687   }
688   return false;
689 }
690
691 /// ShortenDeadCopyLiveRange - Shorten a live range defined by a dead copy.
692 /// Return true if live interval is removed.
693 bool SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopyLiveRange(LiveInterval &li,
694                                                         MachineInstr *CopyMI) {
695   unsigned CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
696   LiveInterval::iterator MLR =
697     li.FindLiveRangeContaining(li_->getDefIndex(CopyIdx));
698   if (MLR == li.end())
699     return false;  // Already removed by ShortenDeadCopySrcLiveRange.
700   unsigned RemoveStart = MLR->start;
701   unsigned RemoveEnd = MLR->end;
702   // Remove the liverange that's defined by this.
703   if (RemoveEnd == li_->getDefIndex(CopyIdx)+1) {
704     removeRange(li, RemoveStart, RemoveEnd, li_, tri_);
705     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
706   }
707   return false;
708 }
709
710 /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead, remove
711 /// the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove it as well.
712 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveDeadDef(LiveInterval &li,
713                                              MachineInstr *DefMI) {
714   unsigned DefIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(DefMI));
715   LiveInterval::iterator MLR = li.FindLiveRangeContaining(DefIdx);
716   if (DefIdx != MLR->valno->def)
717     return false;
718   li.removeValNo(MLR->valno);
719   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
720 }
721
722 /// PropagateDeadness - Propagate the dead marker to the instruction which
723 /// defines the val#.
724 static void PropagateDeadness(LiveInterval &li, MachineInstr *CopyMI,
725                               unsigned &LRStart, LiveIntervals *li_,
726                               const TargetRegisterInfo* tri_) {
727   MachineInstr *DefMI =
728     li_->getInstructionFromIndex(li_->getDefIndex(LRStart));
729   if (DefMI && DefMI != CopyMI) {
730     int DeadIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false, tri_);
731     if (DeadIdx != -1) {
732       DefMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
733       // A dead def should have a single cycle interval.
734       ++LRStart;
735     }
736   }
737 }
738
739 /// isSameOrFallThroughBB - Return true if MBB == SuccMBB or MBB simply
740 /// fallthoughs to SuccMBB.
741 static bool isSameOrFallThroughBB(MachineBasicBlock *MBB,
742                                   MachineBasicBlock *SuccMBB,
743                                   const TargetInstrInfo *tii_) {
744   if (MBB == SuccMBB)
745     return true;
746   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
747   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
748   return !tii_->AnalyzeBranch(*MBB, TBB, FBB, Cond) && !TBB && !FBB &&
749     MBB->isSuccessor(SuccMBB);
750 }
751
752 /// ShortenDeadCopySrcLiveRange - Shorten a live range as it's artificially
753 /// extended by a dead copy. Mark the last use (if any) of the val# as kill as
754 /// ends the live range there. If there isn't another use, then this live range
755 /// is dead. Return true if live interval is removed.
756 bool
757 SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopySrcLiveRange(LiveInterval &li,
758                                                       MachineInstr *CopyMI) {
759   unsigned CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
760   if (CopyIdx == 0) {
761     // FIXME: special case: function live in. It can be a general case if the
762     // first instruction index starts at > 0 value.
763     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
764     // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
765     if (mf_->begin()->isLiveIn(li.reg))
766       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
767     const LiveRange *LR = li.getLiveRangeContaining(CopyIdx);
768     removeRange(li, LR->start, LR->end, li_, tri_);
769     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
770   }
771
772   LiveInterval::iterator LR = li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx-1);
773   if (LR == li.end())
774     // Livein but defined by a phi.
775     return false;
776
777   unsigned RemoveStart = LR->start;
778   unsigned RemoveEnd = li_->getDefIndex(CopyIdx)+1;
779   if (LR->end > RemoveEnd)
780     // More uses past this copy? Nothing to do.
781     return false;
782
783   MachineBasicBlock *CopyMBB = CopyMI->getParent();
784   unsigned MBBStart = li_->getMBBStartIdx(CopyMBB);
785   unsigned LastUseIdx;
786   MachineOperand *LastUse = lastRegisterUse(LR->start, CopyIdx-1, li.reg,
787                                             LastUseIdx);
788   if (LastUse) {
789     MachineInstr *LastUseMI = LastUse->getParent();
790     if (!isSameOrFallThroughBB(LastUseMI->getParent(), CopyMBB, tii_)) {
791       // r1024 = op
792       // ...
793       // BB1:
794       //       = r1024
795       //
796       // BB2:
797       // r1025<dead> = r1024<kill>
798       if (MBBStart < LR->end)
799         removeRange(li, MBBStart, LR->end, li_, tri_);
800       return false;
801     }
802
803     // There are uses before the copy, just shorten the live range to the end
804     // of last use.
805     LastUse->setIsKill();
806     removeRange(li, li_->getDefIndex(LastUseIdx), LR->end, li_, tri_);
807     unsigned SrcReg, DstReg;
808     if (tii_->isMoveInstr(*LastUseMI, SrcReg, DstReg) &&
809         DstReg == li.reg) {
810       // Last use is itself an identity code.
811       int DeadIdx = LastUseMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false, tri_);
812       LastUseMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
813     }
814     return false;
815   }
816
817   // Is it livein?
818   if (LR->start <= MBBStart && LR->end > MBBStart) {
819     if (LR->start == 0) {
820       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
821       // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
822       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
823     }
824     // FIXME: Shorten intervals in BBs that reaches this BB.
825   }
826
827   if (LR->valno->def == RemoveStart)
828     // If the def MI defines the val#, propagate the dead marker.
829     PropagateDeadness(li, CopyMI, RemoveStart, li_, tri_);
830
831   removeRange(li, RemoveStart, LR->end, li_, tri_);
832   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
833 }
834
835 /// CanCoalesceWithImpDef - Returns true if the specified copy instruction
836 /// from an implicit def to another register can be coalesced away.
837 bool SimpleRegisterCoalescing::CanCoalesceWithImpDef(MachineInstr *CopyMI,
838                                                      LiveInterval &li,
839                                                      LiveInterval &ImpLi) const{
840   if (!CopyMI->killsRegister(ImpLi.reg))
841     return false;
842   unsigned CopyIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
843   LiveInterval::iterator LR = li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
844   if (LR == li.end())
845     return false;
846   if (LR->valno->hasPHIKill)
847     return false;
848   if (LR->valno->def != CopyIdx)
849     return false;
850   // Make sure all of val# uses are copies.
851   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(li.reg),
852          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
853     MachineInstr *UseMI = &*UI;
854     ++UI;
855     if (JoinedCopies.count(UseMI))
856       continue;
857     unsigned UseIdx = li_->getUseIndex(li_->getInstructionIndex(UseMI));
858     LiveInterval::iterator ULR = li.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
859     if (ULR == li.end() || ULR->valno != LR->valno)
860       continue;
861     // If the use is not a use, then it's not safe to coalesce the move.
862     unsigned SrcReg, DstReg;
863     if (!tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg)) {
864       if (UseMI->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG &&
865           UseMI->getOperand(1).getReg() == li.reg)
866         continue;
867       return false;
868     }
869   }
870   return true;
871 }
872
873
874 /// RemoveCopiesFromValNo - The specified value# is defined by an implicit
875 /// def and it is being removed. Turn all copies from this value# into
876 /// identity copies so they will be removed.
877 void SimpleRegisterCoalescing::RemoveCopiesFromValNo(LiveInterval &li,
878                                                      VNInfo *VNI) {
879   SmallVector<MachineInstr*, 4> ImpDefs;
880   MachineOperand *LastUse = NULL;
881   unsigned LastUseIdx = li_->getUseIndex(VNI->def);
882   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = mri_->reg_begin(li.reg),
883          RE = mri_->reg_end(); RI != RE;) {
884     MachineOperand *MO = &RI.getOperand();
885     MachineInstr *MI = &*RI;
886     ++RI;
887     if (MO->isDef()) {
888       if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF) {
889         ImpDefs.push_back(MI);
890       }
891       continue;
892     }
893     if (JoinedCopies.count(MI))
894       continue;
895     unsigned UseIdx = li_->getUseIndex(li_->getInstructionIndex(MI));
896     LiveInterval::iterator ULR = li.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
897     if (ULR == li.end() || ULR->valno != VNI)
898       continue;
899     // If the use is a copy, turn it into an identity copy.
900     unsigned SrcReg, DstReg;
901     if (tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg) && SrcReg == li.reg) {
902       // Each use MI may have multiple uses of this register. Change them all.
903       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
904         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
905         if (MO.isReg() && MO.getReg() == li.reg)
906           MO.setReg(DstReg);
907       }
908       JoinedCopies.insert(MI);
909     } else if (UseIdx > LastUseIdx) {
910       LastUseIdx = UseIdx;
911       LastUse = MO;
912     }
913   }
914   if (LastUse)
915     LastUse->setIsKill();
916   else {
917     // Remove dead implicit_def's.
918     while (!ImpDefs.empty()) {
919       MachineInstr *ImpDef = ImpDefs.back();
920       ImpDefs.pop_back();
921       li_->RemoveMachineInstrFromMaps(ImpDef);
922       ImpDef->eraseFromParent();
923     }
924   }
925 }
926
927 /// getMatchingSuperReg - Return a super-register of the specified register
928 /// Reg so its sub-register of index SubIdx is Reg.
929 static unsigned getMatchingSuperReg(unsigned Reg, unsigned SubIdx, 
930                                     const TargetRegisterClass *RC,
931                                     const TargetRegisterInfo* TRI) {
932   for (const unsigned *SRs = TRI->getSuperRegisters(Reg);
933        unsigned SR = *SRs; ++SRs)
934     if (Reg == TRI->getSubReg(SR, SubIdx) && RC->contains(SR))
935       return SR;
936   return 0;
937 }
938
939 /// isProfitableToCoalesceToSubRC - Given that register class of DstReg is
940 /// a subset of the register class of SrcReg, return true if it's profitable
941 /// to coalesce the two registers.
942 bool
943 SimpleRegisterCoalescing::isProfitableToCoalesceToSubRC(unsigned SrcReg,
944                                                         unsigned DstReg,
945                                                         MachineBasicBlock *MBB){
946   if (!CrossClassJoin)
947     return false;
948
949   // First let's make sure all uses are in the same MBB.
950   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = mri_->reg_begin(SrcReg),
951          RE = mri_->reg_end(); RI != RE; ++RI) {
952     MachineInstr &MI = *RI;
953     if (MI.getParent() != MBB)
954       return false;
955   }
956   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = mri_->reg_begin(DstReg),
957          RE = mri_->reg_end(); RI != RE; ++RI) {
958     MachineInstr &MI = *RI;
959     if (MI.getParent() != MBB)
960       return false;
961   }
962
963   // Then make sure the intervals are *short*.
964   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
965   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
966   unsigned SrcSize = li_->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
967   unsigned DstSize = li_->getApproximateInstructionCount(DstInt);
968   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(DstReg);
969   unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
970   return (SrcSize + DstSize) <= Threshold;
971 }
972
973 /// HasIncompatibleSubRegDefUse - If we are trying to coalesce a virtual
974 /// register with a physical register, check if any of the virtual register
975 /// operand is a sub-register use or def. If so, make sure it won't result
976 /// in an illegal extract_subreg or insert_subreg instruction. e.g.
977 /// vr1024 = extract_subreg vr1025, 1
978 /// ...
979 /// vr1024 = mov8rr AH
980 /// If vr1024 is coalesced with AH, the extract_subreg is now illegal since
981 /// AH does not have a super-reg whose sub-register 1 is AH.
982 bool
983 SimpleRegisterCoalescing::HasIncompatibleSubRegDefUse(MachineInstr *CopyMI,
984                                                       unsigned VirtReg,
985                                                       unsigned PhysReg) {
986   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(VirtReg),
987          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
988     MachineOperand &O = I.getOperand();
989     MachineInstr *MI = &*I;
990     if (MI == CopyMI || JoinedCopies.count(MI))
991       continue;
992     unsigned SubIdx = O.getSubReg();
993     if (SubIdx && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
994       return true;
995     if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG) {
996       SubIdx = MI->getOperand(2).getImm();
997       if (O.isUse() && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
998         return true;
999       if (O.isDef()) {
1000         unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1001         const TargetRegisterClass *RC =
1002           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
1003           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(SrcReg)
1004           : mri_->getRegClass(SrcReg);
1005         if (!getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC, tri_))
1006           return true;
1007       }
1008     }
1009     if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG) {
1010       SubIdx = MI->getOperand(3).getImm();
1011       if (VirtReg == MI->getOperand(0).getReg()) {
1012         if (!tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1013           return true;
1014       } else {
1015         unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1016         const TargetRegisterClass *RC =
1017           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)
1018           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(DstReg)
1019           : mri_->getRegClass(DstReg);
1020         if (!getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC, tri_))
1021           return true;
1022       }
1023     }
1024   }
1025   return false;
1026 }
1027
1028
1029 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1030 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1031 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1032 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1033 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1034 bool SimpleRegisterCoalescing::JoinCopy(CopyRec &TheCopy, bool &Again) {
1035   MachineInstr *CopyMI = TheCopy.MI;
1036
1037   Again = false;
1038   if (JoinedCopies.count(CopyMI) || ReMatCopies.count(CopyMI))
1039     return false; // Already done.
1040
1041   DOUT << li_->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI;
1042
1043   unsigned SrcReg;
1044   unsigned DstReg;
1045   bool isExtSubReg = CopyMI->getOpcode() == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG;
1046   bool isInsSubReg = CopyMI->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG;
1047   unsigned SubIdx = 0;
1048   if (isExtSubReg) {
1049     DstReg = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1050     SrcReg = CopyMI->getOperand(1).getReg();
1051   } else if (isInsSubReg) {
1052     if (CopyMI->getOperand(2).getSubReg()) {
1053       DOUT << "\tSource of insert_subreg is already coalesced "
1054            << "to another register.\n";
1055       return false;  // Not coalescable.
1056     }
1057     DstReg = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1058     SrcReg = CopyMI->getOperand(2).getReg();
1059   } else if (!tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg)) {
1060     assert(0 && "Unrecognized copy instruction!");
1061     return false;
1062   }
1063
1064   // If they are already joined we continue.
1065   if (SrcReg == DstReg) {
1066     DOUT << "\tCopy already coalesced.\n";
1067     return false;  // Not coalescable.
1068   }
1069   
1070   bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1071   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1072
1073   // If they are both physical registers, we cannot join them.
1074   if (SrcIsPhys && DstIsPhys) {
1075     DOUT << "\tCan not coalesce physregs.\n";
1076     return false;  // Not coalescable.
1077   }
1078   
1079   // We only join virtual registers with allocatable physical registers.
1080   if (SrcIsPhys && !allocatableRegs_[SrcReg]) {
1081     DOUT << "\tSrc reg is unallocatable physreg.\n";
1082     return false;  // Not coalescable.
1083   }
1084   if (DstIsPhys && !allocatableRegs_[DstReg]) {
1085     DOUT << "\tDst reg is unallocatable physreg.\n";
1086     return false;  // Not coalescable.
1087   }
1088
1089   // Should be non-null only when coalescing to a sub-register class.
1090   const TargetRegisterClass *SubRC = NULL;
1091   MachineBasicBlock *CopyMBB = CopyMI->getParent();
1092   unsigned RealDstReg = 0;
1093   unsigned RealSrcReg = 0;
1094   if (isExtSubReg || isInsSubReg) {
1095     SubIdx = CopyMI->getOperand(isExtSubReg ? 2 : 3).getImm();
1096     if (SrcIsPhys && isExtSubReg) {
1097       // r1024 = EXTRACT_SUBREG EAX, 0 then r1024 is really going to be
1098       // coalesced with AX.
1099       unsigned DstSubIdx = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
1100       if (DstSubIdx) {
1101         // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG EAX, 2. Then r1024 has already been
1102         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1103         if (DstSubIdx != SubIdx) {
1104           DOUT << "\t Sub-register indices mismatch.\n";
1105           return false; // Not coalescable.
1106         }
1107       } else
1108         SrcReg = tri_->getSubReg(SrcReg, SubIdx);
1109       SubIdx = 0;
1110     } else if (DstIsPhys && isInsSubReg) {
1111       // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024, 0
1112       unsigned SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1113       if (SrcSubIdx) {
1114         // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024<2>, 2 Then r1024 has already been
1115         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1116         if (SrcSubIdx != SubIdx) {
1117           DOUT << "\t Sub-register indices mismatch.\n";
1118           return false; // Not coalescable.
1119         }
1120       } else
1121         DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
1122       SubIdx = 0;
1123     } else if ((DstIsPhys && isExtSubReg) || (SrcIsPhys && isInsSubReg)) {
1124       // If this is a extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1125       // cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1126       // then create and update the actual physical register allocated to RHS.
1127       // Ditto for
1128       // reg1024 = INSERT_SUBREG r1024, cl, 1
1129       if (CopyMI->getOperand(1).getSubReg()) {
1130         DOUT << "\tSrc of extract_ / insert_subreg already coalesced with reg"
1131              << " of a super-class.\n";
1132         return false; // Not coalescable.
1133       }
1134       const TargetRegisterClass *RC =
1135         mri_->getRegClass(isExtSubReg ? SrcReg : DstReg);
1136       if (isExtSubReg) {
1137         RealDstReg = getMatchingSuperReg(DstReg, SubIdx, RC, tri_);
1138         assert(RealDstReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1139       } else {
1140         RealSrcReg = getMatchingSuperReg(SrcReg, SubIdx, RC, tri_);
1141         assert(RealSrcReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1142       }
1143
1144       // For this type of EXTRACT_SUBREG, conservatively
1145       // check if the live interval of the source register interfere with the
1146       // actual super physical register we are trying to coalesce with.
1147       unsigned PhysReg = isExtSubReg ? RealDstReg : RealSrcReg;
1148       LiveInterval &RHS = li_->getInterval(isExtSubReg ? SrcReg : DstReg);
1149       if (li_->hasInterval(PhysReg) &&
1150           RHS.overlaps(li_->getInterval(PhysReg))) {
1151         DOUT << "Interfere with register ";
1152         DEBUG(li_->getInterval(PhysReg).print(DOUT, tri_));
1153         return false; // Not coalescable
1154       }
1155       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(PhysReg); *SR; ++SR)
1156         if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1157           DOUT << "Interfere with sub-register ";
1158           DEBUG(li_->getInterval(*SR).print(DOUT, tri_));
1159           return false; // Not coalescable
1160         }
1161       SubIdx = 0;
1162     } else {
1163       unsigned OldSubIdx = isExtSubReg ? CopyMI->getOperand(0).getSubReg()
1164         : CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1165       if (OldSubIdx) {
1166         if (OldSubIdx == SubIdx &&
1167             !differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg, SubRC))
1168           // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG r1025, 2. Then r1024 has already been
1169           // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1170           // Also check if the other larger register is of the same register
1171           // class as the would be resulting register.
1172           SubIdx = 0;
1173         else {
1174           DOUT << "\t Sub-register indices mismatch.\n";
1175           return false; // Not coalescable.
1176         }
1177       }
1178       if (SubIdx) {
1179         unsigned LargeReg = isExtSubReg ? SrcReg : DstReg;
1180         unsigned SmallReg = isExtSubReg ? DstReg : SrcReg;
1181         unsigned LargeRegSize = 
1182           li_->getApproximateInstructionCount(li_->getInterval(LargeReg));
1183         unsigned SmallRegSize = 
1184           li_->getApproximateInstructionCount(li_->getInterval(SmallReg));
1185         const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(SmallReg);
1186         unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count();
1187         // Be conservative. If both sides are virtual registers, do not coalesce
1188         // if this will cause a high use density interval to target a smaller
1189         // set of registers.
1190         if (SmallRegSize > Threshold || LargeRegSize > Threshold) {
1191           if ((float)std::distance(mri_->use_begin(SmallReg),
1192                                    mri_->use_end()) / SmallRegSize <
1193               (float)std::distance(mri_->use_begin(LargeReg),
1194                                    mri_->use_end()) / LargeRegSize) {
1195             Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1196             return false;
1197           }
1198         }
1199       }
1200     }
1201   } else if (differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg, SubRC)) {
1202     // FIXME: What if the resul of a EXTRACT_SUBREG is then coalesced
1203     // with another? If it's the resulting destination register, then
1204     // the subidx must be propagated to uses (but only those defined
1205     // by the EXTRACT_SUBREG). If it's being coalesced into another
1206     // register, it should be safe because register is assumed to have
1207     // the register class of the super-register.
1208
1209     if (!SubRC || !isProfitableToCoalesceToSubRC(SrcReg, DstReg, CopyMBB)) {
1210       // If they are not of the same register class, we cannot join them.
1211       DOUT << "\tSrc/Dest are different register classes.\n";
1212       // Allow the coalescer to try again in case either side gets coalesced to
1213       // a physical register that's compatible with the other side. e.g.
1214       // r1024 = MOV32to32_ r1025
1215       // but later r1024 is assigned EAX then r1025 may be coalesced with EAX.
1216       Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1217       return false;
1218     }
1219   }
1220
1221   // Will it create illegal extract_subreg / insert_subreg?
1222   if (SrcIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, DstReg, SrcReg))
1223     return false;
1224   if (DstIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, SrcReg, DstReg))
1225     return false;
1226   
1227   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
1228   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
1229   assert(SrcInt.reg == SrcReg && DstInt.reg == DstReg &&
1230          "Register mapping is horribly broken!");
1231
1232   DOUT << "\t\tInspecting "; SrcInt.print(DOUT, tri_);
1233   DOUT << " and "; DstInt.print(DOUT, tri_);
1234   DOUT << ": ";
1235
1236   // Check if it is necessary to propagate "isDead" property.
1237   if (!isExtSubReg && !isInsSubReg) {
1238     MachineOperand *mopd = CopyMI->findRegisterDefOperand(DstReg, false);
1239     bool isDead = mopd->isDead();
1240
1241     // We need to be careful about coalescing a source physical register with a
1242     // virtual register. Once the coalescing is done, it cannot be broken and
1243     // these are not spillable! If the destination interval uses are far away,
1244     // think twice about coalescing them!
1245     if (!isDead && (SrcIsPhys || DstIsPhys)) {
1246       LiveInterval &JoinVInt = SrcIsPhys ? DstInt : SrcInt;
1247       unsigned JoinVReg = SrcIsPhys ? DstReg : SrcReg;
1248       unsigned JoinPReg = SrcIsPhys ? SrcReg : DstReg;
1249       const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(JoinVReg);
1250       unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1251       if (TheCopy.isBackEdge)
1252         Threshold *= 2; // Favors back edge copies.
1253
1254       // If the virtual register live interval is long but it has low use desity,
1255       // do not join them, instead mark the physical register as its allocation
1256       // preference.
1257       unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(JoinVInt);
1258       if (Length > Threshold &&
1259           (((float)std::distance(mri_->use_begin(JoinVReg),
1260                               mri_->use_end()) / Length) < (1.0 / Threshold))) {
1261         JoinVInt.preference = JoinPReg;
1262         ++numAborts;
1263         DOUT << "\tMay tie down a physical register, abort!\n";
1264         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1265         return false;
1266       }
1267     }
1268   }
1269
1270   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1271   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1272   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1273   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1274   bool Swapped = false;
1275   // If SrcInt is implicitly defined, it's safe to coalesce.
1276   bool isEmpty = SrcInt.empty();
1277   if (isEmpty && !CanCoalesceWithImpDef(CopyMI, DstInt, SrcInt)) {
1278     // Only coalesce an empty interval (defined by implicit_def) with
1279     // another interval which has a valno defined by the CopyMI and the CopyMI
1280     // is a kill of the implicit def.
1281     DOUT << "Not profitable!\n";
1282     return false;
1283   }
1284
1285   if (!isEmpty && !JoinIntervals(DstInt, SrcInt, Swapped)) {
1286     // Coalescing failed.
1287
1288     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1289     // rematerializing it.
1290     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg &&
1291         ReMaterializeTrivialDef(SrcInt, DstInt.reg, CopyMI))
1292       return true;
1293     
1294     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1295     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg &&
1296         (AdjustCopiesBackFrom(SrcInt, DstInt, CopyMI) ||
1297          RemoveCopyByCommutingDef(SrcInt, DstInt, CopyMI))) {
1298       JoinedCopies.insert(CopyMI);
1299       return true;
1300     }
1301     
1302     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1303     DOUT << "Interference!\n";
1304     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1305     return false;
1306   }
1307
1308   LiveInterval *ResSrcInt = &SrcInt;
1309   LiveInterval *ResDstInt = &DstInt;
1310   if (Swapped) {
1311     std::swap(SrcReg, DstReg);
1312     std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1313   }
1314   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1315          "LiveInterval::join didn't work right!");
1316                                
1317   // If we're about to merge live ranges into a physical register live range,
1318   // we have to update any aliased register's live ranges to indicate that they
1319   // have clobbered values for this range.
1320   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1321     // If this is a extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1322     // cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1323     // then create and update the actual physical register allocated to RHS.
1324     if (RealDstReg || RealSrcReg) {
1325       LiveInterval &RealInt =
1326         li_->getOrCreateInterval(RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg);
1327       SmallSet<const VNInfo*, 4> CopiedValNos;
1328       for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = ResSrcInt->ranges.begin(),
1329              E = ResSrcInt->ranges.end(); I != E; ++I) {
1330         const LiveRange *DstLR = ResDstInt->getLiveRangeContaining(I->start);
1331         assert(DstLR  && "Invalid joined interval!");
1332         const VNInfo *DstValNo = DstLR->valno;
1333         if (CopiedValNos.insert(DstValNo)) {
1334           VNInfo *ValNo = RealInt.getNextValue(DstValNo->def, DstValNo->copy,
1335                                                li_->getVNInfoAllocator());
1336           ValNo->hasPHIKill = DstValNo->hasPHIKill;
1337           RealInt.addKills(ValNo, DstValNo->kills);
1338           RealInt.MergeValueInAsValue(*ResDstInt, DstValNo, ValNo);
1339         }
1340       }
1341       
1342       DstReg = RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg;
1343     }
1344
1345     // Update the liveintervals of sub-registers.
1346     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(DstReg); *AS; ++AS)
1347       li_->getOrCreateInterval(*AS).MergeInClobberRanges(*ResSrcInt,
1348                                                  li_->getVNInfoAllocator());
1349   }
1350
1351   // If this is a EXTRACT_SUBREG, make sure the result of coalescing is the
1352   // larger super-register.
1353   if ((isExtSubReg || isInsSubReg) && !SrcIsPhys && !DstIsPhys) {
1354     if ((isExtSubReg && !Swapped) || (isInsSubReg && Swapped)) {
1355       ResSrcInt->Copy(*ResDstInt, li_->getVNInfoAllocator());
1356       std::swap(SrcReg, DstReg);
1357       std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1358     }
1359   }
1360
1361   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1362   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1363   if (SubRC) {
1364     mri_->setRegClass(DstReg, SubRC);
1365     ++numSubJoins;
1366   }
1367
1368   if (NewHeuristic) {
1369     // Add all copies that define val# in the source interval into the queue.
1370     for (LiveInterval::const_vni_iterator i = ResSrcInt->vni_begin(),
1371            e = ResSrcInt->vni_end(); i != e; ++i) {
1372       const VNInfo *vni = *i;
1373       if (!vni->def || vni->def == ~1U || vni->def == ~0U)
1374         continue;
1375       MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
1376       unsigned NewSrcReg, NewDstReg;
1377       if (CopyMI &&
1378           JoinedCopies.count(CopyMI) == 0 &&
1379           tii_->isMoveInstr(*CopyMI, NewSrcReg, NewDstReg)) {
1380         unsigned LoopDepth = loopInfo->getLoopDepth(CopyMBB);
1381         JoinQueue->push(CopyRec(CopyMI, LoopDepth,
1382                                 isBackEdgeCopy(CopyMI, DstReg)));
1383       }
1384     }
1385   }
1386
1387   // Remember to delete the copy instruction.
1388   JoinedCopies.insert(CopyMI);
1389
1390   // Some live range has been lengthened due to colaescing, eliminate the
1391   // unnecessary kills.
1392   RemoveUnnecessaryKills(SrcReg, *ResDstInt);
1393   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1394     RemoveUnnecessaryKills(DstReg, *ResDstInt);
1395
1396   if (isInsSubReg)
1397     // Avoid:
1398     // r1024 = op
1399     // r1024 = implicit_def
1400     // ...
1401     //       = r1024
1402     RemoveDeadImpDef(DstReg, *ResDstInt);
1403   UpdateRegDefsUses(SrcReg, DstReg, SubIdx);
1404
1405   // SrcReg is guarateed to be the register whose live interval that is
1406   // being merged.
1407   li_->removeInterval(SrcReg);
1408
1409   if (isEmpty) {
1410     // Now the copy is being coalesced away, the val# previously defined
1411     // by the copy is being defined by an IMPLICIT_DEF which defines a zero
1412     // length interval. Remove the val#.
1413     unsigned CopyIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
1414     const LiveRange *LR = ResDstInt->getLiveRangeContaining(CopyIdx);
1415     VNInfo *ImpVal = LR->valno;
1416     assert(ImpVal->def == CopyIdx);
1417     unsigned NextDef = LR->end;
1418     RemoveCopiesFromValNo(*ResDstInt, ImpVal);
1419     ResDstInt->removeValNo(ImpVal);
1420     LR = ResDstInt->FindLiveRangeContaining(NextDef);
1421     if (LR != ResDstInt->end() && LR->valno->def == NextDef) {
1422       // Special case: vr1024 = implicit_def
1423       //               vr1024 = insert_subreg vr1024, vr1025, c
1424       // The insert_subreg becomes a "copy" that defines a val# which can itself
1425       // be coalesced away.
1426       MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(NextDef);
1427       if (DefMI->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG)
1428         LR->valno->copy = DefMI;
1429     }
1430   }
1431
1432   // If resulting interval has a preference that no longer fits because of subreg
1433   // coalescing, just clear the preference.
1434   if (ResDstInt->preference && (isExtSubReg || isInsSubReg) &&
1435       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(ResDstInt->reg)) {
1436     const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(ResDstInt->reg);
1437     if (!RC->contains(ResDstInt->preference))
1438       ResDstInt->preference = 0;
1439   }
1440
1441   DOUT << "\n\t\tJoined.  Result = "; ResDstInt->print(DOUT, tri_);
1442   DOUT << "\n";
1443
1444   ++numJoins;
1445   return true;
1446 }
1447
1448 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
1449 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
1450 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
1451 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
1452 ///
1453 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
1454 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
1455 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
1456 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
1457 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
1458 /// already been assigned.
1459 ///
1460 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
1461 /// contains the value number the copy is from.
1462 ///
1463 static unsigned ComputeUltimateVN(VNInfo *VNI,
1464                                   SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
1465                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &ThisFromOther,
1466                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &OtherFromThis,
1467                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
1468                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments) {
1469   unsigned VN = VNI->id;
1470
1471   // If the VN has already been computed, just return it.
1472   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
1473     return ThisValNoAssignments[VN];
1474 //  assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic case?");
1475
1476   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
1477   // number in the destination.
1478   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = ThisFromOther.find(VNI);
1479   if (I == ThisFromOther.end()) {
1480     NewVNInfo.push_back(VNI);
1481     return ThisValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1482   }
1483   VNInfo *OtherValNo = I->second;
1484
1485   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
1486   // been computed, return it.
1487   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo->id] >= 0)
1488     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo->id];
1489   
1490   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
1491   // ultimate value # of the other value is.
1492   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
1493   unsigned UltimateVN =
1494     ComputeUltimateVN(OtherValNo, NewVNInfo, OtherFromThis, ThisFromOther,
1495                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments);
1496   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
1497 }
1498
1499 static bool InVector(VNInfo *Val, const SmallVector<VNInfo*, 8> &V) {
1500   return std::find(V.begin(), V.end(), Val) != V.end();
1501 }
1502
1503 /// RangeIsDefinedByCopyFromReg - Return true if the specified live range of
1504 /// the specified live interval is defined by a copy from the specified
1505 /// register.
1506 bool SimpleRegisterCoalescing::RangeIsDefinedByCopyFromReg(LiveInterval &li,
1507                                                            LiveRange *LR,
1508                                                            unsigned Reg) {
1509   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(LR->valno);
1510   if (SrcReg == Reg)
1511     return true;
1512   if (LR->valno->def == ~0U &&
1513       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg) &&
1514       *tri_->getSuperRegisters(li.reg)) {
1515     // It's a sub-register live interval, we may not have precise information.
1516     // Re-compute it.
1517     MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(LR->start);
1518     unsigned SrcReg, DstReg;
1519     if (DefMI && tii_->isMoveInstr(*DefMI, SrcReg, DstReg) &&
1520         DstReg == li.reg && SrcReg == Reg) {
1521       // Cache computed info.
1522       LR->valno->def  = LR->start;
1523       LR->valno->copy = DefMI;
1524       return true;
1525     }
1526   }
1527   return false;
1528 }
1529
1530 /// SimpleJoin - Attempt to joint the specified interval into this one. The
1531 /// caller of this method must guarantee that the RHS only contains a single
1532 /// value number and that the RHS is not defined by a copy from this
1533 /// interval.  This returns false if the intervals are not joinable, or it
1534 /// joins them and returns true.
1535 bool SimpleRegisterCoalescing::SimpleJoin(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS){
1536   assert(RHS.containsOneValue());
1537   
1538   // Some number (potentially more than one) value numbers in the current
1539   // interval may be defined as copies from the RHS.  Scan the overlapping
1540   // portions of the LHS and RHS, keeping track of this and looking for
1541   // overlapping live ranges that are NOT defined as copies.  If these exist, we
1542   // cannot coalesce.
1543   
1544   LiveInterval::iterator LHSIt = LHS.begin(), LHSEnd = LHS.end();
1545   LiveInterval::iterator RHSIt = RHS.begin(), RHSEnd = RHS.end();
1546   
1547   if (LHSIt->start < RHSIt->start) {
1548     LHSIt = std::upper_bound(LHSIt, LHSEnd, RHSIt->start);
1549     if (LHSIt != LHS.begin()) --LHSIt;
1550   } else if (RHSIt->start < LHSIt->start) {
1551     RHSIt = std::upper_bound(RHSIt, RHSEnd, LHSIt->start);
1552     if (RHSIt != RHS.begin()) --RHSIt;
1553   }
1554   
1555   SmallVector<VNInfo*, 8> EliminatedLHSVals;
1556   
1557   while (1) {
1558     // Determine if these live intervals overlap.
1559     bool Overlaps = false;
1560     if (LHSIt->start <= RHSIt->start)
1561       Overlaps = LHSIt->end > RHSIt->start;
1562     else
1563       Overlaps = RHSIt->end > LHSIt->start;
1564     
1565     // If the live intervals overlap, there are two interesting cases: if the
1566     // LHS interval is defined by a copy from the RHS, it's ok and we record
1567     // that the LHS value # is the same as the RHS.  If it's not, then we cannot
1568     // coalesce these live ranges and we bail out.
1569     if (Overlaps) {
1570       // If we haven't already recorded that this value # is safe, check it.
1571       if (!InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
1572         // Copy from the RHS?
1573         if (!RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg))
1574           return false;    // Nope, bail out.
1575
1576         if (LHSIt->contains(RHSIt->valno->def))
1577           // Here is an interesting situation:
1578           // BB1:
1579           //   vr1025 = copy vr1024
1580           //   ..
1581           // BB2:
1582           //   vr1024 = op 
1583           //          = vr1025
1584           // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
1585           // coalesced them since live range of vr1025 intersects the
1586           // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
1587           // value of the previous iteration of vr1024.
1588           return false;
1589         EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
1590       }
1591       
1592       // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
1593       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
1594       continue;
1595     }
1596     
1597     if (LHSIt->end < RHSIt->end) {
1598       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
1599     } else {
1600       // One interesting case to check here.  It's possible that we have
1601       // something like "X3 = Y" which defines a new value number in the LHS,
1602       // and is the last use of this liverange of the RHS.  In this case, we
1603       // want to notice this copy (so that it gets coalesced away) even though
1604       // the live ranges don't actually overlap.
1605       if (LHSIt->start == RHSIt->end) {
1606         if (InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
1607           // We already know that this value number is going to be merged in
1608           // if coalescing succeeds.  Just skip the liverange.
1609           if (++LHSIt == LHSEnd) break;
1610         } else {
1611           // Otherwise, if this is a copy from the RHS, mark it as being merged
1612           // in.
1613           if (RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg)) {
1614             if (LHSIt->contains(RHSIt->valno->def))
1615               // Here is an interesting situation:
1616               // BB1:
1617               //   vr1025 = copy vr1024
1618               //   ..
1619               // BB2:
1620               //   vr1024 = op 
1621               //          = vr1025
1622               // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
1623               // coalesced them since live range of vr1025 intersects the
1624               // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
1625               // value of the previous iteration of vr1024.
1626               return false;
1627             EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
1628
1629             // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
1630             if (++LHSIt == LHSEnd) break;
1631           }
1632         }
1633       }
1634       
1635       if (++RHSIt == RHSEnd) break;
1636     }
1637   }
1638   
1639   // If we got here, we know that the coalescing will be successful and that
1640   // the value numbers in EliminatedLHSVals will all be merged together.  Since
1641   // the most common case is that EliminatedLHSVals has a single number, we
1642   // optimize for it: if there is more than one value, we merge them all into
1643   // the lowest numbered one, then handle the interval as if we were merging
1644   // with one value number.
1645   VNInfo *LHSValNo;
1646   if (EliminatedLHSVals.size() > 1) {
1647     // Loop through all the equal value numbers merging them into the smallest
1648     // one.
1649     VNInfo *Smallest = EliminatedLHSVals[0];
1650     for (unsigned i = 1, e = EliminatedLHSVals.size(); i != e; ++i) {
1651       if (EliminatedLHSVals[i]->id < Smallest->id) {
1652         // Merge the current notion of the smallest into the smaller one.
1653         LHS.MergeValueNumberInto(Smallest, EliminatedLHSVals[i]);
1654         Smallest = EliminatedLHSVals[i];
1655       } else {
1656         // Merge into the smallest.
1657         LHS.MergeValueNumberInto(EliminatedLHSVals[i], Smallest);
1658       }
1659     }
1660     LHSValNo = Smallest;
1661   } else if (EliminatedLHSVals.empty()) {
1662     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
1663         *tri_->getSuperRegisters(LHS.reg))
1664       // Imprecise sub-register information. Can't handle it.
1665       return false;
1666     assert(0 && "No copies from the RHS?");
1667   } else {
1668     LHSValNo = EliminatedLHSVals[0];
1669   }
1670   
1671   // Okay, now that there is a single LHS value number that we're merging the
1672   // RHS into, update the value number info for the LHS to indicate that the
1673   // value number is defined where the RHS value number was.
1674   const VNInfo *VNI = RHS.getValNumInfo(0);
1675   LHSValNo->def  = VNI->def;
1676   LHSValNo->copy = VNI->copy;
1677   
1678   // Okay, the final step is to loop over the RHS live intervals, adding them to
1679   // the LHS.
1680   LHSValNo->hasPHIKill |= VNI->hasPHIKill;
1681   LHS.addKills(LHSValNo, VNI->kills);
1682   LHS.MergeRangesInAsValue(RHS, LHSValNo);
1683   LHS.weight += RHS.weight;
1684   if (RHS.preference && !LHS.preference)
1685     LHS.preference = RHS.preference;
1686   
1687   return true;
1688 }
1689
1690 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
1691 /// returns false.  Otherwise, if one of the intervals being joined is a
1692 /// physreg, this method always canonicalizes LHS to be it.  The output
1693 /// "RHS" will not have been modified, so we can use this information
1694 /// below to update aliases.
1695 bool SimpleRegisterCoalescing::JoinIntervals(LiveInterval &LHS,
1696                                              LiveInterval &RHS, bool &Swapped) {
1697   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
1698   // coalesced.
1699   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
1700   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
1701   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> LHSValsDefinedFromRHS;
1702   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> RHSValsDefinedFromLHS;
1703   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1704                           
1705   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
1706   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
1707   // register. If so, do not coalesce.
1708   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
1709       *tri_->getSubRegisters(LHS.reg)) {
1710     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(LHS.reg); *SR; ++SR)
1711       if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1712         DOUT << "Interfere with sub-register ";
1713         DEBUG(li_->getInterval(*SR).print(DOUT, tri_));
1714         return false;
1715       }
1716   } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg) &&
1717              *tri_->getSubRegisters(RHS.reg)) {
1718     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RHS.reg); *SR; ++SR)
1719       if (li_->hasInterval(*SR) && LHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1720         DOUT << "Interfere with sub-register ";
1721         DEBUG(li_->getInterval(*SR).print(DOUT, tri_));
1722         return false;
1723       }
1724   }
1725                           
1726   // Compute ultimate value numbers for the LHS and RHS values.
1727   if (RHS.containsOneValue()) {
1728     // Copies from a liveinterval with a single value are simple to handle and
1729     // very common, handle the special case here.  This is important, because
1730     // often RHS is small and LHS is large (e.g. a physreg).
1731     
1732     // Find out if the RHS is defined as a copy from some value in the LHS.
1733     int RHSVal0DefinedFromLHS = -1;
1734     int RHSValID = -1;
1735     VNInfo *RHSValNoInfo = NULL;
1736     VNInfo *RHSValNoInfo0 = RHS.getValNumInfo(0);
1737     unsigned RHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(RHSValNoInfo0);
1738     if ((RHSSrcReg == 0 || RHSSrcReg != LHS.reg)) {
1739       // If RHS is not defined as a copy from the LHS, we can use simpler and
1740       // faster checks to see if the live ranges are coalescable.  This joiner
1741       // can't swap the LHS/RHS intervals though.
1742       if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
1743         return SimpleJoin(LHS, RHS);
1744       } else {
1745         RHSValNoInfo = RHSValNoInfo0;
1746       }
1747     } else {
1748       // It was defined as a copy from the LHS, find out what value # it is.
1749       RHSValNoInfo = LHS.getLiveRangeContaining(RHSValNoInfo0->def-1)->valno;
1750       RHSValID = RHSValNoInfo->id;
1751       RHSVal0DefinedFromLHS = RHSValID;
1752     }
1753     
1754     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1755     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1756     NewVNInfo.resize(LHS.getNumValNums(), NULL);
1757     
1758     // Okay, *all* of the values in LHS that are defined as a copy from RHS
1759     // should now get updated.
1760     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1761          i != e; ++i) {
1762       VNInfo *VNI = *i;
1763       unsigned VN = VNI->id;
1764       if (unsigned LHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(VNI)) {
1765         if (LHSSrcReg != RHS.reg) {
1766           // If this is not a copy from the RHS, its value number will be
1767           // unmodified by the coalescing.
1768           NewVNInfo[VN] = VNI;
1769           LHSValNoAssignments[VN] = VN;
1770         } else if (RHSValID == -1) {
1771           // Otherwise, it is a copy from the RHS, and we don't already have a
1772           // value# for it.  Keep the current value number, but remember it.
1773           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID = VN;
1774           NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
1775           LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
1776         } else {
1777           // Otherwise, use the specified value #.
1778           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID;
1779           if (VN == (unsigned)RHSValID) {  // Else this val# is dead.
1780             NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
1781             LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
1782           }
1783         }
1784       } else {
1785         NewVNInfo[VN] = VNI;
1786         LHSValNoAssignments[VN] = VN;
1787       }
1788     }
1789     
1790     assert(RHSValID != -1 && "Didn't find value #?");
1791     RHSValNoAssignments[0] = RHSValID;
1792     if (RHSVal0DefinedFromLHS != -1) {
1793       // This path doesn't go through ComputeUltimateVN so just set
1794       // it to anything.
1795       RHSValsDefinedFromLHS[RHSValNoInfo0] = (VNInfo*)1;
1796     }
1797   } else {
1798     // Loop over the value numbers of the LHS, seeing if any are defined from
1799     // the RHS.
1800     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1801          i != e; ++i) {
1802       VNInfo *VNI = *i;
1803       if (VNI->def == ~1U || VNI->copy == 0)  // Src not defined by a copy?
1804         continue;
1805       
1806       // DstReg is known to be a register in the LHS interval.  If the src is
1807       // from the RHS interval, we can use its value #.
1808       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != RHS.reg)
1809         continue;
1810       
1811       // Figure out the value # from the RHS.
1812       LHSValsDefinedFromRHS[VNI]=RHS.getLiveRangeContaining(VNI->def-1)->valno;
1813     }
1814     
1815     // Loop over the value numbers of the RHS, seeing if any are defined from
1816     // the LHS.
1817     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
1818          i != e; ++i) {
1819       VNInfo *VNI = *i;
1820       if (VNI->def == ~1U || VNI->copy == 0)  // Src not defined by a copy?
1821         continue;
1822       
1823       // DstReg is known to be a register in the RHS interval.  If the src is
1824       // from the LHS interval, we can use its value #.
1825       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != LHS.reg)
1826         continue;
1827       
1828       // Figure out the value # from the LHS.
1829       RHSValsDefinedFromLHS[VNI]=LHS.getLiveRangeContaining(VNI->def-1)->valno;
1830     }
1831     
1832     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
1833     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
1834     NewVNInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
1835     
1836     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
1837          i != e; ++i) {
1838       VNInfo *VNI = *i;
1839       unsigned VN = VNI->id;
1840       if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->def == ~1U) 
1841         continue;
1842       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1843                         LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
1844                         LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments);
1845     }
1846     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
1847          i != e; ++i) {
1848       VNInfo *VNI = *i;
1849       unsigned VN = VNI->id;
1850       if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->def == ~1U)
1851         continue;
1852       // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
1853       if (RHSValsDefinedFromLHS.find(VNI) == RHSValsDefinedFromLHS.end()) {
1854         NewVNInfo.push_back(VNI);
1855         RHSValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1856         continue;
1857       }
1858       
1859       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
1860                         RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
1861                         RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments);
1862     }
1863   }
1864   
1865   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
1866   // interval lists to see if these intervals are coalescable.
1867   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
1868   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
1869   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
1870   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
1871   
1872   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
1873   if (I->start < J->start) {
1874     I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
1875     if (I != LHS.begin()) --I;
1876   } else if (J->start < I->start) {
1877     J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
1878     if (J != RHS.begin()) --J;
1879   }
1880   
1881   while (1) {
1882     // Determine if these two live ranges overlap.
1883     bool Overlaps;
1884     if (I->start < J->start) {
1885       Overlaps = I->end > J->start;
1886     } else {
1887       Overlaps = J->end > I->start;
1888     }
1889
1890     // If so, check value # info to determine if they are really different.
1891     if (Overlaps) {
1892       // If the live range overlap will map to the same value number in the
1893       // result liverange, we can still coalesce them.  If not, we can't.
1894       if (LHSValNoAssignments[I->valno->id] !=
1895           RHSValNoAssignments[J->valno->id])
1896         return false;
1897     }
1898     
1899     if (I->end < J->end) {
1900       ++I;
1901       if (I == IE) break;
1902     } else {
1903       ++J;
1904       if (J == JE) break;
1905     }
1906   }
1907
1908   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1909   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = LHSValsDefinedFromRHS.begin(),
1910          E = LHSValsDefinedFromRHS.end(); I != E; ++I) {
1911     VNInfo *VNI = I->first;
1912     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[VNI->id];
1913     LiveInterval::removeKill(NewVNInfo[LHSValID], VNI->def);
1914     NewVNInfo[LHSValID]->hasPHIKill |= VNI->hasPHIKill;
1915     RHS.addKills(NewVNInfo[LHSValID], VNI->kills);
1916   }
1917
1918   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
1919   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = RHSValsDefinedFromLHS.begin(),
1920          E = RHSValsDefinedFromLHS.end(); I != E; ++I) {
1921     VNInfo *VNI = I->first;
1922     unsigned RHSValID = RHSValNoAssignments[VNI->id];
1923     LiveInterval::removeKill(NewVNInfo[RHSValID], VNI->def);
1924     NewVNInfo[RHSValID]->hasPHIKill |= VNI->hasPHIKill;
1925     LHS.addKills(NewVNInfo[RHSValID], VNI->kills);
1926   }
1927
1928   // If we get here, we know that we can coalesce the live ranges.  Ask the
1929   // intervals to coalesce themselves now.
1930   if ((RHS.ranges.size() > LHS.ranges.size() &&
1931       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LHS.reg)) ||
1932       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
1933     RHS.join(LHS, &RHSValNoAssignments[0], &LHSValNoAssignments[0], NewVNInfo);
1934     Swapped = true;
1935   } else {
1936     LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0], NewVNInfo);
1937     Swapped = false;
1938   }
1939   return true;
1940 }
1941
1942 namespace {
1943   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
1944   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
1945   struct DepthMBBCompare {
1946     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
1947     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
1948       if (LHS.first > RHS.first) return true;   // Deeper loops first
1949       return LHS.first == RHS.first &&
1950         LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
1951     }
1952   };
1953 }
1954
1955 /// getRepIntervalSize - Returns the size of the interval that represents the
1956 /// specified register.
1957 template<class SF>
1958 unsigned JoinPriorityQueue<SF>::getRepIntervalSize(unsigned Reg) {
1959   return Rc->getRepIntervalSize(Reg);
1960 }
1961
1962 /// CopyRecSort::operator - Join priority queue sorting function.
1963 ///
1964 bool CopyRecSort::operator()(CopyRec left, CopyRec right) const {
1965   // Inner loops first.
1966   if (left.LoopDepth > right.LoopDepth)
1967     return false;
1968   else if (left.LoopDepth == right.LoopDepth)
1969     if (left.isBackEdge && !right.isBackEdge)
1970       return false;
1971   return true;
1972 }
1973
1974 void SimpleRegisterCoalescing::CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
1975                                                std::vector<CopyRec> &TryAgain) {
1976   DOUT << ((Value*)MBB->getBasicBlock())->getName() << ":\n";
1977
1978   std::vector<CopyRec> VirtCopies;
1979   std::vector<CopyRec> PhysCopies;
1980   std::vector<CopyRec> ImpDefCopies;
1981   unsigned LoopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MBB);
1982   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
1983        MII != E;) {
1984     MachineInstr *Inst = MII++;
1985     
1986     // If this isn't a copy nor a extract_subreg, we can't join intervals.
1987     unsigned SrcReg, DstReg;
1988     if (Inst->getOpcode() == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG) {
1989       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1990       SrcReg = Inst->getOperand(1).getReg();
1991     } else if (Inst->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG) {
1992       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
1993       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
1994     } else if (!tii_->isMoveInstr(*Inst, SrcReg, DstReg))
1995       continue;
1996
1997     bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1998     bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1999     if (NewHeuristic) {
2000       JoinQueue->push(CopyRec(Inst, LoopDepth, isBackEdgeCopy(Inst, DstReg)));
2001     } else {
2002       if (li_->hasInterval(SrcReg) && li_->getInterval(SrcReg).empty())
2003         ImpDefCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0, false));
2004       else if (SrcIsPhys || DstIsPhys)
2005         PhysCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0, false));
2006       else
2007         VirtCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0, false));
2008     }
2009   }
2010
2011   if (NewHeuristic)
2012     return;
2013
2014   // Try coalescing implicit copies first, followed by copies to / from
2015   // physical registers, then finally copies from virtual registers to
2016   // virtual registers.
2017   for (unsigned i = 0, e = ImpDefCopies.size(); i != e; ++i) {
2018     CopyRec &TheCopy = ImpDefCopies[i];
2019     bool Again = false;
2020     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2021       if (Again)
2022         TryAgain.push_back(TheCopy);
2023   }
2024   for (unsigned i = 0, e = PhysCopies.size(); i != e; ++i) {
2025     CopyRec &TheCopy = PhysCopies[i];
2026     bool Again = false;
2027     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2028       if (Again)
2029         TryAgain.push_back(TheCopy);
2030   }
2031   for (unsigned i = 0, e = VirtCopies.size(); i != e; ++i) {
2032     CopyRec &TheCopy = VirtCopies[i];
2033     bool Again = false;
2034     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2035       if (Again)
2036         TryAgain.push_back(TheCopy);
2037   }
2038 }
2039
2040 void SimpleRegisterCoalescing::joinIntervals() {
2041   DOUT << "********** JOINING INTERVALS ***********\n";
2042
2043   if (NewHeuristic)
2044     JoinQueue = new JoinPriorityQueue<CopyRecSort>(this);
2045
2046   std::vector<CopyRec> TryAgainList;
2047   if (loopInfo->empty()) {
2048     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
2049     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
2050          I != E; ++I)
2051       CopyCoalesceInMBB(I, TryAgainList);
2052   } else {
2053     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
2054     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
2055     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
2056
2057     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
2058     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
2059     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
2060     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();I != E;++I){
2061       MachineBasicBlock *MBB = I;
2062       MBBs.push_back(std::make_pair(loopInfo->getLoopDepth(MBB), I));
2063     }
2064
2065     // Sort by loop depth.
2066     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
2067
2068     // Finally, join intervals in loop nest order.
2069     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
2070       CopyCoalesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
2071   }
2072   
2073   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2074   // until we make no progress.
2075   if (NewHeuristic) {
2076     SmallVector<CopyRec, 16> TryAgain;
2077     bool ProgressMade = true;
2078     while (ProgressMade) {
2079       ProgressMade = false;
2080       while (!JoinQueue->empty()) {
2081         CopyRec R = JoinQueue->pop();
2082         bool Again = false;
2083         bool Success = JoinCopy(R, Again);
2084         if (Success)
2085           ProgressMade = true;
2086         else if (Again)
2087           TryAgain.push_back(R);
2088       }
2089
2090       if (ProgressMade) {
2091         while (!TryAgain.empty()) {
2092           JoinQueue->push(TryAgain.back());
2093           TryAgain.pop_back();
2094         }
2095       }
2096     }
2097   } else {
2098     bool ProgressMade = true;
2099     while (ProgressMade) {
2100       ProgressMade = false;
2101
2102       for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
2103         CopyRec &TheCopy = TryAgainList[i];
2104         if (TheCopy.MI) {
2105           bool Again = false;
2106           bool Success = JoinCopy(TheCopy, Again);
2107           if (Success || !Again) {
2108             TheCopy.MI = 0;   // Mark this one as done.
2109             ProgressMade = true;
2110           }
2111         }
2112       }
2113     }
2114   }
2115
2116   if (NewHeuristic)
2117     delete JoinQueue;  
2118 }
2119
2120 /// Return true if the two specified registers belong to different register
2121 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs. In the
2122 /// case where both registers are virtual registers, it would also returns
2123 /// true by reference the RegB register class in SubRC if it is a subset of
2124 /// RegA's register class.
2125 bool
2126 SimpleRegisterCoalescing::differingRegisterClasses(unsigned RegA, unsigned RegB,
2127                                       const TargetRegisterClass *&SubRC) const {
2128
2129   // Get the register classes for the first reg.
2130   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegA)) {
2131     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
2132            "Shouldn't consider two physregs!");
2133     return !mri_->getRegClass(RegB)->contains(RegA);
2134   }
2135
2136   // Compare against the regclass for the second reg.
2137   const TargetRegisterClass *RegClassA = mri_->getRegClass(RegA);
2138   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB)) {
2139     const TargetRegisterClass *RegClassB = mri_->getRegClass(RegB);
2140     if (RegClassA == RegClassB)
2141       return false;
2142     SubRC = (RegClassA->hasSubClass(RegClassB)) ? RegClassB : NULL;
2143     return true;
2144   }
2145   return !RegClassA->contains(RegB);
2146 }
2147
2148 /// lastRegisterUse - Returns the last use of the specific register between
2149 /// cycles Start and End or NULL if there are no uses.
2150 MachineOperand *
2151 SimpleRegisterCoalescing::lastRegisterUse(unsigned Start, unsigned End,
2152                                           unsigned Reg, unsigned &UseIdx) const{
2153   UseIdx = 0;
2154   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
2155     MachineOperand *LastUse = NULL;
2156     for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = mri_->use_begin(Reg),
2157            E = mri_->use_end(); I != E; ++I) {
2158       MachineOperand &Use = I.getOperand();
2159       MachineInstr *UseMI = Use.getParent();
2160       unsigned SrcReg, DstReg;
2161       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg) && SrcReg == DstReg)
2162         // Ignore identity copies.
2163         continue;
2164       unsigned Idx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
2165       if (Idx >= Start && Idx < End && Idx >= UseIdx) {
2166         LastUse = &Use;
2167         UseIdx = Idx;
2168       }
2169     }
2170     return LastUse;
2171   }
2172
2173   int e = (End-1) / InstrSlots::NUM * InstrSlots::NUM;
2174   int s = Start;
2175   while (e >= s) {
2176     // Skip deleted instructions
2177     MachineInstr *MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2178     while ((e - InstrSlots::NUM) >= s && !MI) {
2179       e -= InstrSlots::NUM;
2180       MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2181     }
2182     if (e < s || MI == NULL)
2183       return NULL;
2184
2185     // Ignore identity copies.
2186     unsigned SrcReg, DstReg;
2187     if (!(tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg) && SrcReg == DstReg))
2188       for (unsigned i = 0, NumOps = MI->getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
2189         MachineOperand &Use = MI->getOperand(i);
2190         if (Use.isReg() && Use.isUse() && Use.getReg() &&
2191             tri_->regsOverlap(Use.getReg(), Reg)) {
2192           UseIdx = e;
2193           return &Use;
2194         }
2195       }
2196
2197     e -= InstrSlots::NUM;
2198   }
2199
2200   return NULL;
2201 }
2202
2203
2204 void SimpleRegisterCoalescing::printRegName(unsigned reg) const {
2205   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
2206     cerr << tri_->getName(reg);
2207   else
2208     cerr << "%reg" << reg;
2209 }
2210
2211 void SimpleRegisterCoalescing::releaseMemory() {
2212   JoinedCopies.clear();
2213   ReMatCopies.clear();
2214   ReMatDefs.clear();
2215 }
2216
2217 static bool isZeroLengthInterval(LiveInterval *li) {
2218   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
2219          i = li->ranges.begin(), e = li->ranges.end(); i != e; ++i)
2220     if (i->end - i->start > LiveIntervals::InstrSlots::NUM)
2221       return false;
2222   return true;
2223 }
2224
2225 /// TurnCopyIntoImpDef - If source of the specified copy is an implicit def,
2226 /// turn the copy into an implicit def.
2227 bool
2228 SimpleRegisterCoalescing::TurnCopyIntoImpDef(MachineBasicBlock::iterator &I,
2229                                              MachineBasicBlock *MBB,
2230                                              unsigned DstReg, unsigned SrcReg) {
2231   MachineInstr *CopyMI = &*I;
2232   unsigned CopyIdx = li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(CopyMI));
2233   if (!li_->hasInterval(SrcReg))
2234     return false;
2235   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
2236   if (!SrcInt.empty())
2237     return false;
2238   if (!li_->hasInterval(DstReg))
2239     return false;
2240   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
2241   const LiveRange *DstLR = DstInt.getLiveRangeContaining(CopyIdx);
2242   DstInt.removeValNo(DstLR->valno);
2243   CopyMI->setDesc(tii_->get(TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF));
2244   for (int i = CopyMI->getNumOperands() - 1, e = 0; i > e; --i)
2245     CopyMI->RemoveOperand(i);
2246   bool NoUse = mri_->use_empty(SrcReg);
2247   if (NoUse) {
2248     for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(SrcReg),
2249            E = mri_->reg_end(); I != E; ) {
2250       assert(I.getOperand().isDef());
2251       MachineInstr *DefMI = &*I;
2252       ++I;
2253       // The implicit_def source has no other uses, delete it.
2254       assert(DefMI->getOpcode() == TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF);
2255       li_->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
2256       DefMI->eraseFromParent();
2257     }
2258   }
2259   ++I;
2260   return true;
2261 }
2262
2263
2264 bool SimpleRegisterCoalescing::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2265   mf_ = &fn;
2266   mri_ = &fn.getRegInfo();
2267   tm_ = &fn.getTarget();
2268   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
2269   tii_ = tm_->getInstrInfo();
2270   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2271   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2272
2273   DOUT << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2274        << "********** Function: "
2275        << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n';
2276
2277   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
2278   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator I = tri_->regclass_begin(),
2279          E = tri_->regclass_end(); I != E; ++I)
2280     allocatableRCRegs_.insert(std::make_pair(*I,
2281                                              tri_->getAllocatableSet(fn, *I)));
2282
2283   // Join (coalesce) intervals if requested.
2284   if (EnableJoining) {
2285     joinIntervals();
2286     DOUT << "********** INTERVALS POST JOINING **********\n";
2287     for (LiveIntervals::iterator I = li_->begin(), E = li_->end(); I != E; ++I){
2288       I->second->print(DOUT, tri_);
2289       DOUT << "\n";
2290     }
2291   }
2292
2293   // Perform a final pass over the instructions and compute spill weights
2294   // and remove identity moves.
2295   SmallVector<unsigned, 4> DeadDefs;
2296   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
2297        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
2298     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
2299     unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(mbb);
2300
2301     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
2302          mii != mie; ) {
2303       MachineInstr *MI = mii;
2304       unsigned SrcReg, DstReg;
2305       if (JoinedCopies.count(MI)) {
2306         // Delete all coalesced copies.
2307         if (!tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg)) {
2308           assert((MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG ||
2309                   MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG) &&
2310                  "Unrecognized copy instruction");
2311           DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
2312         }
2313         if (MI->registerDefIsDead(DstReg)) {
2314           LiveInterval &li = li_->getInterval(DstReg);
2315           if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(li, MI))
2316             ShortenDeadCopyLiveRange(li, MI);
2317         }
2318         li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2319         mii = mbbi->erase(mii);
2320         ++numPeep;
2321         continue;
2322       }
2323
2324       // Now check if this is a remat'ed def instruction which is now dead.
2325       if (ReMatDefs.count(MI)) {
2326         bool isDead = true;
2327         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2328           const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
2329           if (!MO.isReg())
2330             continue;
2331           unsigned Reg = MO.getReg();
2332           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
2333             DeadDefs.push_back(Reg);
2334           if (MO.isDead())
2335             continue;
2336           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
2337               !mri_->use_empty(Reg)) {
2338             isDead = false;
2339             break;
2340           }
2341         }
2342         if (isDead) {
2343           while (!DeadDefs.empty()) {
2344             unsigned DeadDef = DeadDefs.back();
2345             DeadDefs.pop_back();
2346             RemoveDeadDef(li_->getInterval(DeadDef), MI);
2347           }
2348           li_->RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
2349           mii = mbbi->erase(mii);
2350           continue;
2351         } else
2352           DeadDefs.clear();
2353       }
2354
2355       // If the move will be an identity move delete it
2356       bool isMove = tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg);
2357       if (isMove && SrcReg == DstReg) {
2358         if (li_->hasInterval(SrcReg)) {
2359           LiveInterval &RegInt = li_->getInterval(SrcReg);
2360           // If def of this move instruction is dead, remove its live range
2361           // from the dstination register's live interval.
2362           if (MI->registerDefIsDead(DstReg)) {
2363             if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(RegInt, MI))
2364               ShortenDeadCopyLiveRange(RegInt, MI);
2365           }
2366         }
2367         li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2368         mii = mbbi->erase(mii);
2369         ++numPeep;
2370       } else if (!isMove || !TurnCopyIntoImpDef(mii, mbb, DstReg, SrcReg)) {
2371         SmallSet<unsigned, 4> UniqueUses;
2372         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2373           const MachineOperand &mop = MI->getOperand(i);
2374           if (mop.isReg() && mop.getReg() &&
2375               TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(mop.getReg())) {
2376             unsigned reg = mop.getReg();
2377             // Multiple uses of reg by the same instruction. It should not
2378             // contribute to spill weight again.
2379             if (UniqueUses.count(reg) != 0)
2380               continue;
2381             LiveInterval &RegInt = li_->getInterval(reg);
2382             RegInt.weight +=
2383               li_->getSpillWeight(mop.isDef(), mop.isUse(), loopDepth);
2384             UniqueUses.insert(reg);
2385           }
2386         }
2387         ++mii;
2388       }
2389     }
2390   }
2391
2392   for (LiveIntervals::iterator I = li_->begin(), E = li_->end(); I != E; ++I) {
2393     LiveInterval &LI = *I->second;
2394     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LI.reg)) {
2395       // If the live interval length is essentially zero, i.e. in every live
2396       // range the use follows def immediately, it doesn't make sense to spill
2397       // it and hope it will be easier to allocate for this li.
2398       if (isZeroLengthInterval(&LI))
2399         LI.weight = HUGE_VALF;
2400       else {
2401         bool isLoad = false;
2402         SmallVector<LiveInterval*, 4> SpillIs;
2403         if (li_->isReMaterializable(LI, SpillIs, isLoad)) {
2404           // If all of the definitions of the interval are re-materializable,
2405           // it is a preferred candidate for spilling. If non of the defs are
2406           // loads, then it's potentially very cheap to re-materialize.
2407           // FIXME: this gets much more complicated once we support non-trivial
2408           // re-materialization.
2409           if (isLoad)
2410             LI.weight *= 0.9F;
2411           else
2412             LI.weight *= 0.5F;
2413         }
2414       }
2415
2416       // Slightly prefer live interval that has been assigned a preferred reg.
2417       if (LI.preference)
2418         LI.weight *= 1.01F;
2419
2420       // Divide the weight of the interval by its size.  This encourages 
2421       // spilling of intervals that are large and have few uses, and
2422       // discourages spilling of small intervals with many uses.
2423       LI.weight /= li_->getApproximateInstructionCount(LI) * InstrSlots::NUM;
2424     }
2425   }
2426
2427   DEBUG(dump());
2428   return true;
2429 }
2430
2431 /// print - Implement the dump method.
2432 void SimpleRegisterCoalescing::print(std::ostream &O, const Module* m) const {
2433    li_->print(O, m);
2434 }
2435
2436 RegisterCoalescer* llvm::createSimpleRegisterCoalescer() {
2437   return new SimpleRegisterCoalescing();
2438 }
2439
2440 // Make sure that anything that uses RegisterCoalescer pulls in this file...
2441 DEFINING_FILE_FOR(SimpleRegisterCoalescing)