Reject really weird coalescer case when trying to merge identical subregisters
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SimpleRegisterCoalescing.cpp
1 //===-- SimpleRegisterCoalescing.cpp - Register Coalescing ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements a simple register coalescing pass that attempts to
11 // aggressively coalesce every register copy that it can.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "regcoalescing"
16 #include "SimpleRegisterCoalescing.h"
17 #include "VirtRegMap.h"
18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
19 #include "llvm/Value.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
31 #include "llvm/Support/Debug.h"
32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
35 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
37 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
38 #include <algorithm>
39 #include <cmath>
40 using namespace llvm;
41
42 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
43 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
44 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
45 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
46 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
47 STATISTIC(numPeep     , "Number of identity moves eliminated after coalescing");
48 STATISTIC(numAborts   , "Number of times interval joining aborted");
49 STATISTIC(numDeadValNo, "Number of valno def marked dead");
50
51 char SimpleRegisterCoalescing::ID = 0;
52 static cl::opt<bool>
53 EnableJoining("join-liveintervals",
54               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
55               cl::init(true));
56
57 static cl::opt<bool>
58 DisableCrossClassJoin("disable-cross-class-join",
59                cl::desc("Avoid coalescing cross register class copies"),
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.setPreservesCFG();
72   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
73   AU.addRequired<LiveIntervals>();
74   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
75   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
76   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
77   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
78   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
79   if (StrongPHIElim)
80     AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
81   else
82     AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
83   AU.addPreservedID(TwoAddressInstructionPassID);
84   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
85 }
86
87 /// AdjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
88 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
89 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
90 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
91 /// eliminating a copy.  For example:
92 ///
93 ///  A3 = B0
94 ///    ...
95 ///  B1 = A3      <- this copy
96 ///
97 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
98 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
99 ///
100 /// This returns true if an interval was modified.
101 ///
102 bool SimpleRegisterCoalescing::AdjustCopiesBackFrom(LiveInterval &IntA,
103                                                     LiveInterval &IntB,
104                                                     MachineInstr *CopyMI) {
105   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
106
107   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
108   // the example above.
109   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
110   assert(BLR != IntB.end() && "Live range not found!");
111   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
112
113   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
114   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
115   // can't process it.
116   if (!BValNo->getCopy()) return false;
117   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
118
119   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
120   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
121   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
122   assert(ALR != IntA.end() && "Live range not found!");
123   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
124   // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range, then
125   // it's not safe to eliminate the copy. FIXME: This is a temporary workaround.
126   // See PR3149:
127   // 172     %ECX<def> = MOV32rr %reg1039<kill>
128   // 180     INLINEASM <es:subl $5,$1
129   //         sbbl $3,$0>, 10, %EAX<def>, 14, %ECX<earlyclobber,def>, 9,
130   //         %EAX<kill>,
131   // 36, <fi#0>, 1, %reg0, 0, 9, %ECX<kill>, 36, <fi#1>, 1, %reg0, 0
132   // 188     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
133   // 196     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
134   // 204     %ECX<def> = MOV32rr %ECX<kill>
135   // 212     %EAX<def> = MOV32rr %EAX<kill>
136   // 220     %EAX<def> = MOV32rr %EAX
137   // 228     %reg1039<def> = MOV32rr %ECX<kill>
138   // The early clobber operand ties ECX input to the ECX def.
139   //
140   // The live interval of ECX is represented as this:
141   // %reg20,inf = [46,47:1)[174,230:0)  0@174-(230) 1@46-(47)
142   // The coalescer has no idea there was a def in the middle of [174,230].
143   if (AValNo->hasRedefByEC())
144     return false;
145
146   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
147   // Get the instruction that defines this value number.
148   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(AValNo);
149   if (!SrcReg) return false;  // Not defined by a copy.
150
151   // If the value number is not defined by a copy instruction, ignore it.
152
153   // If the source register comes from an interval other than IntB, we can't
154   // handle this.
155   if (SrcReg != IntB.reg) return false;
156
157   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
158   LiveInterval::iterator ValLR =
159     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
160   assert(ValLR != IntB.end() && "Live range not found!");
161
162   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
163   // CopyMI.
164   MachineInstr *ValLREndInst =
165     li_->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
166   if (!ValLREndInst ||
167       ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent()) return false;
168
169   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
170   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
171   // IntB, we can merge them.
172   if (ValLR+1 != BLR) return false;
173
174   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
175   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
176   // register. If so, do not coalesce.
177   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg) &&
178       *tri_->getSubRegisters(IntB.reg)) {
179     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR)
180       if (li_->hasInterval(*SR) && IntA.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
181         DEBUG({
182             dbgs() << "\t\tInterfere with sub-register ";
183             li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
184           });
185         return false;
186       }
187   }
188
189   DEBUG({
190       dbgs() << "Extending: ";
191       IntB.print(dbgs(), tri_);
192     });
193
194   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
195   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
196   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
197   // instruction #.
198   BValNo->def  = FillerStart;
199   BValNo->setCopy(0);
200
201   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
202   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
203   // two value numbers.
204   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
205
206   // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
207   // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
208   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg)) {
209     for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
210       LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
211       SRLI.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd,
212                               SRLI.getNextValue(FillerStart, 0, true,
213                                                 li_->getVNInfoAllocator())));
214     }
215   }
216
217   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
218   if (BValNo != ValLR->valno) {
219     IntB.addKills(ValLR->valno, BValNo->kills);
220     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
221   }
222   DEBUG({
223       dbgs() << "   result = ";
224       IntB.print(dbgs(), tri_);
225       dbgs() << "\n";
226     });
227
228   // If the source instruction was killing the source register before the
229   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
230   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
231   if (UIdx != -1) {
232     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
233     ValLR->valno->removeKill(FillerStart);
234   }
235
236   // If the copy instruction was killing the destination register before the
237   // merge, find the last use and trim the live range. That will also add the
238   // isKill marker.
239   if (ALR->valno->isKill(CopyIdx))
240     TrimLiveIntervalToLastUse(CopyUseIdx, CopyMI->getParent(), IntA, ALR);
241
242   ++numExtends;
243   return true;
244 }
245
246 /// HasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
247 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
248 bool SimpleRegisterCoalescing::HasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
249                                                     LiveInterval &IntB,
250                                                     VNInfo *AValNo,
251                                                     VNInfo *BValNo) {
252   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
253        AI != AE; ++AI) {
254     if (AI->valno != AValNo) continue;
255     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
256       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
257     if (BI != IntB.ranges.begin())
258       --BI;
259     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
260       if (BI->valno == BValNo)
261         continue;
262       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
263         return true;
264       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
265         return true;
266     }
267   }
268   return false;
269 }
270
271 static void
272 TransferImplicitOps(MachineInstr *MI, MachineInstr *NewMI) {
273   for (unsigned i = MI->getDesc().getNumOperands(), e = MI->getNumOperands();
274        i != e; ++i) {
275     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
276     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
277       NewMI->addOperand(MO);
278   }
279 }
280
281 /// RemoveCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
282 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
283 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
284 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
285 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
286 /// definition. For example,
287 ///
288 ///  A3 = op A2 B0<kill>
289 ///    ...
290 ///  B1 = A3      <- this copy
291 ///    ...
292 ///     = op A3   <- more uses
293 ///
294 /// ==>
295 ///
296 ///  B2 = op B0 A2<kill>
297 ///    ...
298 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
299 ///    ...
300 ///     = op B2   <- more uses
301 ///
302 /// This returns true if an interval was modified.
303 ///
304 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveCopyByCommutingDef(LiveInterval &IntA,
305                                                         LiveInterval &IntB,
306                                                         MachineInstr *CopyMI) {
307   SlotIndex CopyIdx =
308     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
309
310   // FIXME: For now, only eliminate the copy by commuting its def when the
311   // source register is a virtual register. We want to guard against cases
312   // where the copy is a back edge copy and commuting the def lengthen the
313   // live interval of the source register to the entire loop.
314   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntA.reg))
315     return false;
316
317   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
318   // the example above.
319   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
320   assert(BLR != IntB.end() && "Live range not found!");
321   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
322
323   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
324   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
325   // can't process it.
326   if (!BValNo->getCopy()) return false;
327   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
328
329   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
330   LiveInterval::iterator ALR =
331     IntA.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getUseIndex()); // 
332
333   assert(ALR != IntA.end() && "Live range not found!");
334   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
335   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
336   // the optimization. FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be
337   // tested?
338   if (AValNo->isPHIDef() || !AValNo->isDefAccurate() ||
339       AValNo->isUnused() || AValNo->hasPHIKill())
340     return false;
341   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
342   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
343   if (!TID.isCommutable())
344     return false;
345   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
346   // destination register.
347   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
348   assert(DefIdx != -1);
349   unsigned UseOpIdx;
350   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
351     return false;
352   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
353   if (!tii_->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
354     return false;
355   if (Op1 == UseOpIdx)
356     NewDstIdx = Op2;
357   else if (Op2 == UseOpIdx)
358     NewDstIdx = Op1;
359   else
360     return false;
361
362   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
363   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
364   if (NewReg != IntB.reg || !NewDstMO.isKill())
365     return false;
366
367   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
368   // uses which the new definition can reach.
369   if (HasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
370     return false;
371
372   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
373   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
374   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI = 
375          mri_->use_nodbg_begin(IntA.reg), 
376        UE = mri_->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
377     MachineInstr *UseMI = &*UI;
378     SlotIndex UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
379     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
380     if (ULR == IntA.end())
381       continue;
382     if (ULR->valno == AValNo && JoinedCopies.count(UseMI))
383       return false;
384   }
385
386   // At this point we have decided that it is legal to do this
387   // transformation.  Start by commuting the instruction.
388   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
389   MachineInstr *NewMI = tii_->commuteInstruction(DefMI);
390   if (!NewMI)
391     return false;
392   if (NewMI != DefMI) {
393     li_->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
394     MBB->insert(DefMI, NewMI);
395     MBB->erase(DefMI);
396   }
397   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
398   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
399
400   bool BHasPHIKill = BValNo->hasPHIKill();
401   SmallVector<VNInfo*, 4> BDeadValNos;
402   VNInfo::KillSet BKills;
403   std::map<SlotIndex, SlotIndex> BExtend;
404
405   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
406   // A = or A, B
407   // ...
408   // B = A
409   // ...
410   // C = A<kill>
411   // ...
412   //   = B
413   //
414   // then do not add kills of A to the newly created B interval.
415   bool Extended = BLR->end > ALR->end && ALR->end != ALR->start;
416   if (Extended)
417     BExtend[ALR->end] = BLR->end;
418
419   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
420   bool BHasSubRegs = false;
421   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(IntB.reg))
422     BHasSubRegs = *tri_->getSubRegisters(IntB.reg);
423   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(IntA.reg),
424          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
425     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
426     MachineInstr *UseMI = &*UI;
427     ++UI;
428     if (JoinedCopies.count(UseMI))
429       continue;
430     if (UseMI->isDebugValue()) {
431       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
432       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
433       UseMO.setReg(NewReg);
434       continue;
435     }
436     SlotIndex UseIdx = li_->getInstructionIndex(UseMI).getUseIndex();
437     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
438     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
439       continue;
440     UseMO.setReg(NewReg);
441     if (UseMI == CopyMI)
442       continue;
443     if (UseMO.isKill()) {
444       if (Extended)
445         UseMO.setIsKill(false);
446       else
447         BKills.push_back(UseIdx.getDefIndex());
448     }
449     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
450     if (!tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
451       continue;
452     if (DstReg == IntB.reg) {
453       // This copy will become a noop. If it's defining a new val#,
454       // remove that val# as well. However this live range is being
455       // extended to the end of the existing live range defined by the copy.
456       SlotIndex DefIdx = UseIdx.getDefIndex();
457       const LiveRange *DLR = IntB.getLiveRangeContaining(DefIdx);
458       BHasPHIKill |= DLR->valno->hasPHIKill();
459       assert(DLR->valno->def == DefIdx);
460       BDeadValNos.push_back(DLR->valno);
461       BExtend[DLR->start] = DLR->end;
462       JoinedCopies.insert(UseMI);
463       // If this is a kill but it's going to be removed, the last use
464       // of the same val# is the new kill.
465       if (UseMO.isKill())
466         BKills.pop_back();
467     }
468   }
469
470   // We need to insert a new liverange: [ALR.start, LastUse). It may be we can
471   // simply extend BLR if CopyMI doesn't end the range.
472   DEBUG({
473       dbgs() << "Extending: ";
474       IntB.print(dbgs(), tri_);
475     });
476
477   // Remove val#'s defined by copies that will be coalesced away.
478   for (unsigned i = 0, e = BDeadValNos.size(); i != e; ++i) {
479     VNInfo *DeadVNI = BDeadValNos[i];
480     if (BHasSubRegs) {
481       for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
482         LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
483         const LiveRange *SRLR = SRLI.getLiveRangeContaining(DeadVNI->def);
484         SRLI.removeValNo(SRLR->valno);
485       }
486     }
487     IntB.removeValNo(BDeadValNos[i]);
488   }
489
490   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
491   // is updated. Kills are also updated.
492   VNInfo *ValNo = BValNo;
493   ValNo->def = AValNo->def;
494   ValNo->setCopy(0);
495   for (unsigned j = 0, ee = ValNo->kills.size(); j != ee; ++j) {
496     if (ValNo->kills[j] != BLR->end)
497       BKills.push_back(ValNo->kills[j]);
498   }
499   ValNo->kills.clear();
500   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
501        AI != AE; ++AI) {
502     if (AI->valno != AValNo) continue;
503     SlotIndex End = AI->end;
504     std::map<SlotIndex, SlotIndex>::iterator
505       EI = BExtend.find(End);
506     if (EI != BExtend.end())
507       End = EI->second;
508     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, End, ValNo));
509
510     // If the IntB live range is assigned to a physical register, and if that
511     // physreg has sub-registers, update their live intervals as well.
512     if (BHasSubRegs) {
513       for (const unsigned *SR = tri_->getSubRegisters(IntB.reg); *SR; ++SR) {
514         LiveInterval &SRLI = li_->getInterval(*SR);
515         SRLI.MergeInClobberRange(*li_, AI->start, End,
516                                  li_->getVNInfoAllocator());
517       }
518     }
519   }
520   IntB.addKills(ValNo, BKills);
521   ValNo->setHasPHIKill(BHasPHIKill);
522
523   DEBUG({
524       dbgs() << "   result = ";
525       IntB.print(dbgs(), tri_);
526       dbgs() << "\nShortening: ";
527       IntA.print(dbgs(), tri_);
528     });
529
530   IntA.removeValNo(AValNo);
531
532   DEBUG({
533       dbgs() << "   result = ";
534       IntA.print(dbgs(), tri_);
535       dbgs() << '\n';
536     });
537
538   ++numCommutes;
539   return true;
540 }
541
542 /// isSameOrFallThroughBB - Return true if MBB == SuccMBB or MBB simply
543 /// fallthoughs to SuccMBB.
544 static bool isSameOrFallThroughBB(MachineBasicBlock *MBB,
545                                   MachineBasicBlock *SuccMBB,
546                                   const TargetInstrInfo *tii_) {
547   if (MBB == SuccMBB)
548     return true;
549   MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
550   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
551   return !tii_->AnalyzeBranch(*MBB, TBB, FBB, Cond) && !TBB && !FBB &&
552     MBB->isSuccessor(SuccMBB);
553 }
554
555 /// removeRange - Wrapper for LiveInterval::removeRange. This removes a range
556 /// from a physical register live interval as well as from the live intervals
557 /// of its sub-registers.
558 static void removeRange(LiveInterval &li,
559                         SlotIndex Start, SlotIndex End,
560                         LiveIntervals *li_, const TargetRegisterInfo *tri_) {
561   li.removeRange(Start, End, true);
562   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg)) {
563     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
564       if (!li_->hasInterval(*SR))
565         continue;
566       LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
567       SlotIndex RemoveStart = Start;
568       SlotIndex RemoveEnd = Start;
569
570       while (RemoveEnd != End) {
571         LiveInterval::iterator LR = sli.FindLiveRangeContaining(RemoveStart);
572         if (LR == sli.end())
573           break;
574         RemoveEnd = (LR->end < End) ? LR->end : End;
575         sli.removeRange(RemoveStart, RemoveEnd, true);
576         RemoveStart = RemoveEnd;
577       }
578     }
579   }
580 }
581
582 /// TrimLiveIntervalToLastUse - If there is a last use in the same basic block
583 /// as the copy instruction, trim the live interval to the last use and return
584 /// true.
585 bool
586 SimpleRegisterCoalescing::TrimLiveIntervalToLastUse(SlotIndex CopyIdx,
587                                                     MachineBasicBlock *CopyMBB,
588                                                     LiveInterval &li,
589                                                     const LiveRange *LR) {
590   SlotIndex MBBStart = li_->getMBBStartIdx(CopyMBB);
591   SlotIndex LastUseIdx;
592   MachineOperand *LastUse =
593     lastRegisterUse(LR->start, CopyIdx.getPrevSlot(), li.reg, LastUseIdx);
594   if (LastUse) {
595     MachineInstr *LastUseMI = LastUse->getParent();
596     if (!isSameOrFallThroughBB(LastUseMI->getParent(), CopyMBB, tii_)) {
597       // r1024 = op
598       // ...
599       // BB1:
600       //       = r1024
601       //
602       // BB2:
603       // r1025<dead> = r1024<kill>
604       if (MBBStart < LR->end)
605         removeRange(li, MBBStart, LR->end, li_, tri_);
606       return true;
607     }
608
609     // There are uses before the copy, just shorten the live range to the end
610     // of last use.
611     LastUse->setIsKill();
612     removeRange(li, LastUseIdx.getDefIndex(), LR->end, li_, tri_);
613     LR->valno->addKill(LastUseIdx.getDefIndex());
614     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
615     if (tii_->isMoveInstr(*LastUseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
616         DstReg == li.reg) {
617       // Last use is itself an identity code.
618       int DeadIdx = LastUseMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false, tri_);
619       LastUseMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
620     }
621     return true;
622   }
623
624   // Is it livein?
625   if (LR->start <= MBBStart && LR->end > MBBStart) {
626     if (LR->start == li_->getZeroIndex()) {
627       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
628       // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
629       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
630     }
631     // FIXME: Shorten intervals in BBs that reaches this BB.
632   }
633
634   return false;
635 }
636
637 /// ReMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
638 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
639 bool SimpleRegisterCoalescing::ReMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
640                                                        unsigned DstReg,
641                                                        unsigned DstSubIdx,
642                                                        MachineInstr *CopyMI) {
643   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI).getUseIndex();
644   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
645   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
646   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
647   // If other defs can reach uses of this def, then it's not safe to perform
648   // the optimization. FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be
649   // tested?
650   if (ValNo->isPHIDef() || !ValNo->isDefAccurate() ||
651       ValNo->isUnused() || ValNo->hasPHIKill())
652     return false;
653   MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
654   const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
655   if (!TID.isAsCheapAsAMove())
656     return false;
657   if (!tii_->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
658     return false;
659   bool SawStore = false;
660   if (!DefMI->isSafeToMove(tii_, AA, SawStore))
661     return false;
662   if (TID.getNumDefs() != 1)
663     return false;
664   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
665     // Make sure the copy destination register class fits the instruction
666     // definition register class. The mismatch can happen as a result of earlier
667     // extract_subreg, insert_subreg, subreg_to_reg coalescing.
668     const TargetRegisterClass *RC = TID.OpInfo[0].getRegClass(tri_);
669     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
670       if (mri_->getRegClass(DstReg) != RC)
671         return false;
672     } else if (!RC->contains(DstReg))
673       return false;
674   }
675
676   // If destination register has a sub-register index on it, make sure it mtches
677   // the instruction register class.
678   if (DstSubIdx) {
679     const TargetInstrDesc &TID = DefMI->getDesc();
680     if (TID.getNumDefs() != 1)
681       return false;
682     const TargetRegisterClass *DstRC = mri_->getRegClass(DstReg);
683     const TargetRegisterClass *DstSubRC =
684       DstRC->getSubRegisterRegClass(DstSubIdx);
685     const TargetRegisterClass *DefRC = TID.OpInfo[0].getRegClass(tri_);
686     if (DefRC == DstRC)
687       DstSubIdx = 0;
688     else if (DefRC != DstSubRC)
689       return false;
690   }
691
692   SlotIndex DefIdx = CopyIdx.getDefIndex();
693   const LiveRange *DLR= li_->getInterval(DstReg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
694   DLR->valno->setCopy(0);
695   // Don't forget to update sub-register intervals.
696   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
697     for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(DstReg); *SR; ++SR) {
698       if (!li_->hasInterval(*SR))
699         continue;
700       const LiveRange *DLR =
701           li_->getInterval(*SR).getLiveRangeContaining(DefIdx);
702       if (DLR && DLR->valno->getCopy() == CopyMI)
703         DLR->valno->setCopy(0);
704     }
705   }
706
707   // If copy kills the source register, find the last use and propagate
708   // kill.
709   bool checkForDeadDef = false;
710   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
711   if (SrcLR->valno->isKill(DefIdx))
712     if (!TrimLiveIntervalToLastUse(CopyIdx, MBB, SrcInt, SrcLR)) {
713       checkForDeadDef = true;
714     }
715
716   MachineBasicBlock::iterator MII =
717     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
718   tii_->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, DstSubIdx, DefMI, tri_);
719   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
720
721   if (checkForDeadDef) {
722     // PR4090 fix: Trim interval failed because there was no use of the
723     // source interval in this MBB. If the def is in this MBB too then we
724     // should mark it dead:
725     if (DefMI->getParent() == MBB) {
726       DefMI->addRegisterDead(SrcInt.reg, tri_);
727       SrcLR->end = SrcLR->start.getNextSlot();
728     }
729   }
730
731   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
732   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
733   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
734          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
735     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
736     if (MO.isReg() && MO.isImplicit())
737       NewMI->addOperand(MO);
738     if (MO.isDef() && li_->hasInterval(MO.getReg())) {
739       unsigned Reg = MO.getReg();
740       const LiveRange *DLR =
741           li_->getInterval(Reg).getLiveRangeContaining(DefIdx);
742       if (DLR && DLR->valno->getCopy() == CopyMI)
743         DLR->valno->setCopy(0);
744       // Handle subregs as well
745       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
746         for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(Reg); *SR; ++SR) {
747           if (!li_->hasInterval(*SR))
748             continue;
749           const LiveRange *DLR =
750               li_->getInterval(*SR).getLiveRangeContaining(DefIdx);
751           if (DLR && DLR->valno->getCopy() == CopyMI)
752             DLR->valno->setCopy(0);
753         }
754       }
755     }
756   }
757
758   TransferImplicitOps(CopyMI, NewMI);
759   li_->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
760   CopyMI->eraseFromParent();
761   ReMatCopies.insert(CopyMI);
762   ReMatDefs.insert(DefMI);
763   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
764   ++NumReMats;
765   return true;
766 }
767
768 /// UpdateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
769 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
770 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
771 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
772 /// subregister.
773 void
774 SimpleRegisterCoalescing::UpdateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg,
775                                             unsigned SubIdx) {
776   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
777   if (DstIsPhys && SubIdx) {
778     // Figure out the real physical register we are updating with.
779     DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
780     SubIdx = 0;
781   }
782
783   // Copy the register use-list before traversing it. We may be adding operands
784   // and invalidating pointers.
785   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 32> reglist;
786   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(SrcReg),
787          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I)
788     reglist.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
789
790   for (unsigned N=0; N != reglist.size(); ++N) {
791     MachineInstr *UseMI = reglist[N].first;
792     MachineOperand &O = UseMI->getOperand(reglist[N].second);
793     unsigned OldSubIdx = O.getSubReg();
794     if (DstIsPhys) {
795       unsigned UseDstReg = DstReg;
796       if (OldSubIdx)
797           UseDstReg = tri_->getSubReg(DstReg, OldSubIdx);
798
799       unsigned CopySrcReg, CopyDstReg, CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx;
800       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg,
801                             CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx) &&
802           CopySrcReg != CopyDstReg &&
803           CopySrcReg == SrcReg && CopyDstReg != UseDstReg) {
804         // If the use is a copy and it won't be coalesced away, and its source
805         // is defined by a trivial computation, try to rematerialize it instead.
806         if (!JoinedCopies.count(UseMI) &&
807             ReMaterializeTrivialDef(li_->getInterval(SrcReg), CopyDstReg,
808                                     CopyDstSubIdx, UseMI))
809           continue;
810       }
811
812       O.setReg(UseDstReg);
813       O.setSubReg(0);
814       if (OldSubIdx) {
815         // Def and kill of subregister of a virtual register actually defs and
816         // kills the whole register. Add imp-defs and imp-kills as needed.
817         if (O.isDef()) {
818           if(O.isDead())
819             UseMI->addRegisterDead(DstReg, tri_, true);
820           else
821             UseMI->addRegisterDefined(DstReg, tri_);
822         } else if (!O.isUndef() &&
823                    (O.isKill() ||
824                     UseMI->isRegTiedToDefOperand(&O-&UseMI->getOperand(0))))
825           UseMI->addRegisterKilled(DstReg, tri_, true);
826       }
827       DEBUG(dbgs() << "\t\tupdated: " << li_->getInstructionIndex(UseMI)
828                    << "\t" << *UseMI);
829       continue;
830     }
831
832     // Sub-register indexes goes from small to large. e.g.
833     // RAX: 1 -> AL, 2 -> AX, 3 -> EAX
834     // EAX: 1 -> AL, 2 -> AX
835     // So RAX's sub-register 2 is AX, RAX's sub-regsiter 3 is EAX, whose
836     // sub-register 2 is also AX.
837     if (SubIdx && OldSubIdx && SubIdx != OldSubIdx)
838       assert(OldSubIdx < SubIdx && "Conflicting sub-register index!");
839     else if (SubIdx)
840       O.setSubReg(SubIdx);
841     O.setReg(DstReg);
842
843     DEBUG(dbgs() << "\t\tupdated: " << li_->getInstructionIndex(UseMI)
844                  << "\t" << *UseMI);
845
846     // After updating the operand, check if the machine instruction has
847     // become a copy. If so, update its val# information.
848     if (JoinedCopies.count(UseMI))
849       continue;
850
851     const TargetInstrDesc &TID = UseMI->getDesc();
852     unsigned CopySrcReg, CopyDstReg, CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx;
853     if (TID.getNumDefs() == 1 && TID.getNumOperands() > 2 &&
854         tii_->isMoveInstr(*UseMI, CopySrcReg, CopyDstReg,
855                           CopySrcSubIdx, CopyDstSubIdx) &&
856         CopySrcReg != CopyDstReg &&
857         (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CopyDstReg) ||
858          allocatableRegs_[CopyDstReg])) {
859       LiveInterval &LI = li_->getInterval(CopyDstReg);
860       SlotIndex DefIdx =
861         li_->getInstructionIndex(UseMI).getDefIndex();
862       if (const LiveRange *DLR = LI.getLiveRangeContaining(DefIdx)) {
863         if (DLR->valno->def == DefIdx)
864           DLR->valno->setCopy(UseMI);
865       }
866     }
867   }
868 }
869
870 /// removeIntervalIfEmpty - Check if the live interval of a physical register
871 /// is empty, if so remove it and also remove the empty intervals of its
872 /// sub-registers. Return true if live interval is removed.
873 static bool removeIntervalIfEmpty(LiveInterval &li, LiveIntervals *li_,
874                                   const TargetRegisterInfo *tri_) {
875   if (li.empty()) {
876     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg))
877       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(li.reg); *SR; ++SR) {
878         if (!li_->hasInterval(*SR))
879           continue;
880         LiveInterval &sli = li_->getInterval(*SR);
881         if (sli.empty())
882           li_->removeInterval(*SR);
883       }
884     li_->removeInterval(li.reg);
885     return true;
886   }
887   return false;
888 }
889
890 /// ShortenDeadCopyLiveRange - Shorten a live range defined by a dead copy.
891 /// Return true if live interval is removed.
892 bool SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopyLiveRange(LiveInterval &li,
893                                                         MachineInstr *CopyMI) {
894   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
895   LiveInterval::iterator MLR =
896     li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getDefIndex());
897   if (MLR == li.end())
898     return false;  // Already removed by ShortenDeadCopySrcLiveRange.
899   SlotIndex RemoveStart = MLR->start;
900   SlotIndex RemoveEnd = MLR->end;
901   SlotIndex DefIdx = CopyIdx.getDefIndex();
902   // Remove the liverange that's defined by this.
903   if (RemoveStart == DefIdx && RemoveEnd == DefIdx.getStoreIndex()) {
904     removeRange(li, RemoveStart, RemoveEnd, li_, tri_);
905     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
906   }
907   return false;
908 }
909
910 /// RemoveDeadDef - If a def of a live interval is now determined dead, remove
911 /// the val# it defines. If the live interval becomes empty, remove it as well.
912 bool SimpleRegisterCoalescing::RemoveDeadDef(LiveInterval &li,
913                                              MachineInstr *DefMI) {
914   SlotIndex DefIdx = li_->getInstructionIndex(DefMI).getDefIndex();
915   LiveInterval::iterator MLR = li.FindLiveRangeContaining(DefIdx);
916   if (DefIdx != MLR->valno->def)
917     return false;
918   li.removeValNo(MLR->valno);
919   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
920 }
921
922 /// PropagateDeadness - Propagate the dead marker to the instruction which
923 /// defines the val#.
924 static void PropagateDeadness(LiveInterval &li, MachineInstr *CopyMI,
925                               SlotIndex &LRStart, LiveIntervals *li_,
926                               const TargetRegisterInfo* tri_) {
927   MachineInstr *DefMI =
928     li_->getInstructionFromIndex(LRStart.getDefIndex());
929   if (DefMI && DefMI != CopyMI) {
930     int DeadIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(li.reg, false);
931     if (DeadIdx != -1)
932       DefMI->getOperand(DeadIdx).setIsDead();
933     else
934       DefMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(li.reg,
935                    /*def*/true, /*implicit*/true, /*kill*/false, /*dead*/true));
936     LRStart = LRStart.getNextSlot();
937   }
938 }
939
940 /// ShortenDeadCopySrcLiveRange - Shorten a live range as it's artificially
941 /// extended by a dead copy. Mark the last use (if any) of the val# as kill as
942 /// ends the live range there. If there isn't another use, then this live range
943 /// is dead. Return true if live interval is removed.
944 bool
945 SimpleRegisterCoalescing::ShortenDeadCopySrcLiveRange(LiveInterval &li,
946                                                       MachineInstr *CopyMI) {
947   SlotIndex CopyIdx = li_->getInstructionIndex(CopyMI);
948   if (CopyIdx == SlotIndex()) {
949     // FIXME: special case: function live in. It can be a general case if the
950     // first instruction index starts at > 0 value.
951     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg));
952     // Live-in to the function but dead. Remove it from entry live-in set.
953     if (mf_->begin()->isLiveIn(li.reg))
954       mf_->begin()->removeLiveIn(li.reg);
955     const LiveRange *LR = li.getLiveRangeContaining(CopyIdx);
956     removeRange(li, LR->start, LR->end, li_, tri_);
957     return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
958   }
959
960   LiveInterval::iterator LR =
961     li.FindLiveRangeContaining(CopyIdx.getPrevIndex().getStoreIndex());
962   if (LR == li.end())
963     // Livein but defined by a phi.
964     return false;
965
966   SlotIndex RemoveStart = LR->start;
967   SlotIndex RemoveEnd = CopyIdx.getStoreIndex();
968   if (LR->end > RemoveEnd)
969     // More uses past this copy? Nothing to do.
970     return false;
971
972   // If there is a last use in the same bb, we can't remove the live range.
973   // Shorten the live interval and return.
974   MachineBasicBlock *CopyMBB = CopyMI->getParent();
975   if (TrimLiveIntervalToLastUse(CopyIdx, CopyMBB, li, LR))
976     return false;
977
978   // There are other kills of the val#. Nothing to do.
979   if (!li.isOnlyLROfValNo(LR))
980     return false;
981
982   MachineBasicBlock *StartMBB = li_->getMBBFromIndex(RemoveStart);
983   if (!isSameOrFallThroughBB(StartMBB, CopyMBB, tii_))
984     // If the live range starts in another mbb and the copy mbb is not a fall
985     // through mbb, then we can only cut the range from the beginning of the
986     // copy mbb.
987     RemoveStart = li_->getMBBStartIdx(CopyMBB).getNextIndex().getBaseIndex();
988
989   if (LR->valno->def == RemoveStart) {
990     // If the def MI defines the val# and this copy is the only kill of the
991     // val#, then propagate the dead marker.
992     PropagateDeadness(li, CopyMI, RemoveStart, li_, tri_);
993     ++numDeadValNo;
994
995     if (LR->valno->isKill(RemoveEnd))
996       LR->valno->removeKill(RemoveEnd);
997   }
998
999   removeRange(li, RemoveStart, RemoveEnd, li_, tri_);
1000   return removeIntervalIfEmpty(li, li_, tri_);
1001 }
1002
1003 /// CanCoalesceWithImpDef - Returns true if the specified copy instruction
1004 /// from an implicit def to another register can be coalesced away.
1005 bool SimpleRegisterCoalescing::CanCoalesceWithImpDef(MachineInstr *CopyMI,
1006                                                      LiveInterval &li,
1007                                                      LiveInterval &ImpLi) const{
1008   if (!CopyMI->killsRegister(ImpLi.reg))
1009     return false;
1010   // Make sure this is the only use.
1011   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = mri_->use_begin(ImpLi.reg),
1012          UE = mri_->use_end(); UI != UE;) {
1013     MachineInstr *UseMI = &*UI;
1014     ++UI;
1015     if (CopyMI == UseMI || JoinedCopies.count(UseMI))
1016       continue;
1017     return false;
1018   }
1019   return true;
1020 }
1021
1022
1023 /// isWinToJoinVRWithSrcPhysReg - Return true if it's worth while to join a
1024 /// a virtual destination register with physical source register.
1025 bool
1026 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinVRWithSrcPhysReg(MachineInstr *CopyMI,
1027                                                      MachineBasicBlock *CopyMBB,
1028                                                      LiveInterval &DstInt,
1029                                                      LiveInterval &SrcInt) {
1030   // If the virtual register live interval is long but it has low use desity,
1031   // do not join them, instead mark the physical register as its allocation
1032   // preference.
1033   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(DstInt.reg);
1034   unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1035   unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(DstInt);
1036   if (Length > Threshold &&
1037       (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(DstInt.reg),
1038                              mri_->use_nodbg_end()) / Length) < 
1039         (1.0 / Threshold)))
1040     return false;
1041
1042   // If the virtual register live interval extends into a loop, turn down
1043   // aggressiveness.
1044   SlotIndex CopyIdx =
1045     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
1046   const MachineLoop *L = loopInfo->getLoopFor(CopyMBB);
1047   if (!L) {
1048     // Let's see if the virtual register live interval extends into the loop.
1049     LiveInterval::iterator DLR = DstInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
1050     assert(DLR != DstInt.end() && "Live range not found!");
1051     DLR = DstInt.FindLiveRangeContaining(DLR->end.getNextSlot());
1052     if (DLR != DstInt.end()) {
1053       CopyMBB = li_->getMBBFromIndex(DLR->start);
1054       L = loopInfo->getLoopFor(CopyMBB);
1055     }
1056   }
1057
1058   if (!L || Length <= Threshold)
1059     return true;
1060
1061   SlotIndex UseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
1062   LiveInterval::iterator SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
1063   MachineBasicBlock *SMBB = li_->getMBBFromIndex(SLR->start);
1064   if (loopInfo->getLoopFor(SMBB) != L) {
1065     if (!loopInfo->isLoopHeader(CopyMBB))
1066       return false;
1067     // If vr's live interval extends pass the loop header, do not join.
1068     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = CopyMBB->succ_begin(),
1069            SE = CopyMBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1070       MachineBasicBlock *SuccMBB = *SI;
1071       if (SuccMBB == CopyMBB)
1072         continue;
1073       if (DstInt.overlaps(li_->getMBBStartIdx(SuccMBB),
1074                           li_->getMBBEndIdx(SuccMBB)))
1075         return false;
1076     }
1077   }
1078   return true;
1079 }
1080
1081 /// isWinToJoinVRWithDstPhysReg - Return true if it's worth while to join a
1082 /// copy from a virtual source register to a physical destination register.
1083 bool
1084 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinVRWithDstPhysReg(MachineInstr *CopyMI,
1085                                                      MachineBasicBlock *CopyMBB,
1086                                                      LiveInterval &DstInt,
1087                                                      LiveInterval &SrcInt) {
1088   // If the virtual register live interval is long but it has low use density,
1089   // do not join them, instead mark the physical register as its allocation
1090   // preference.
1091   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(SrcInt.reg);
1092   unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1093   unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
1094   if (Length > Threshold &&
1095       (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(SrcInt.reg),
1096                              mri_->use_nodbg_end()) / Length) < 
1097           (1.0 / Threshold)))
1098     return false;
1099
1100   if (SrcInt.empty())
1101     // Must be implicit_def.
1102     return false;
1103
1104   // If the virtual register live interval is defined or cross a loop, turn
1105   // down aggressiveness.
1106   SlotIndex CopyIdx =
1107     li_->getInstructionIndex(CopyMI).getDefIndex();
1108   SlotIndex UseIdx = CopyIdx.getUseIndex();
1109   LiveInterval::iterator SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
1110   assert(SLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
1111   SLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(SLR->start.getPrevSlot());
1112   if (SLR == SrcInt.end())
1113     return true;
1114   MachineBasicBlock *SMBB = li_->getMBBFromIndex(SLR->start);
1115   const MachineLoop *L = loopInfo->getLoopFor(SMBB);
1116
1117   if (!L || Length <= Threshold)
1118     return true;
1119
1120   if (loopInfo->getLoopFor(CopyMBB) != L) {
1121     if (SMBB != L->getLoopLatch())
1122       return false;
1123     // If vr's live interval is extended from before the loop latch, do not
1124     // join.
1125     for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = SMBB->pred_begin(),
1126            PE = SMBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
1127       MachineBasicBlock *PredMBB = *PI;
1128       if (PredMBB == SMBB)
1129         continue;
1130       if (SrcInt.overlaps(li_->getMBBStartIdx(PredMBB),
1131                           li_->getMBBEndIdx(PredMBB)))
1132         return false;
1133     }
1134   }
1135   return true;
1136 }
1137
1138 /// isWinToJoinCrossClass - Return true if it's profitable to coalesce
1139 /// two virtual registers from different register classes.
1140 bool
1141 SimpleRegisterCoalescing::isWinToJoinCrossClass(unsigned SrcReg,
1142                                                 unsigned DstReg,
1143                                              const TargetRegisterClass *SrcRC,
1144                                              const TargetRegisterClass *DstRC,
1145                                              const TargetRegisterClass *NewRC) {
1146   unsigned NewRCCount = allocatableRCRegs_[NewRC].count();
1147   // This heuristics is good enough in practice, but it's obviously not *right*.
1148   // 4 is a magic number that works well enough for x86, ARM, etc. It filter
1149   // out all but the most restrictive register classes.
1150   if (NewRCCount > 4 ||
1151       // Early exit if the function is fairly small, coalesce aggressively if
1152       // that's the case. For really special register classes with 3 or
1153       // fewer registers, be a bit more careful.
1154       (li_->getFuncInstructionCount() / NewRCCount) < 8)
1155     return true;
1156   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
1157   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
1158   unsigned SrcSize = li_->getApproximateInstructionCount(SrcInt);
1159   unsigned DstSize = li_->getApproximateInstructionCount(DstInt);
1160   if (SrcSize <= NewRCCount && DstSize <= NewRCCount)
1161     return true;
1162   // Estimate *register use density*. If it doubles or more, abort.
1163   unsigned SrcUses = std::distance(mri_->use_nodbg_begin(SrcReg),
1164                                    mri_->use_nodbg_end());
1165   unsigned DstUses = std::distance(mri_->use_nodbg_begin(DstReg),
1166                                    mri_->use_nodbg_end());
1167   float NewDensity = ((float)(SrcUses + DstUses) / (SrcSize + DstSize)) /
1168     NewRCCount;
1169   if (SrcRC != NewRC && SrcSize > NewRCCount) {
1170     unsigned SrcRCCount = allocatableRCRegs_[SrcRC].count();
1171     float Density = ((float)SrcUses / SrcSize) / SrcRCCount;
1172     if (NewDensity > Density * 2.0f)
1173       return false;
1174   }
1175   if (DstRC != NewRC && DstSize > NewRCCount) {
1176     unsigned DstRCCount = allocatableRCRegs_[DstRC].count();
1177     float Density = ((float)DstUses / DstSize) / DstRCCount;
1178     if (NewDensity > Density * 2.0f)
1179       return false;
1180   }
1181   return true;
1182 }
1183
1184 /// HasIncompatibleSubRegDefUse - If we are trying to coalesce a virtual
1185 /// register with a physical register, check if any of the virtual register
1186 /// operand is a sub-register use or def. If so, make sure it won't result
1187 /// in an illegal extract_subreg or insert_subreg instruction. e.g.
1188 /// vr1024 = extract_subreg vr1025, 1
1189 /// ...
1190 /// vr1024 = mov8rr AH
1191 /// If vr1024 is coalesced with AH, the extract_subreg is now illegal since
1192 /// AH does not have a super-reg whose sub-register 1 is AH.
1193 bool
1194 SimpleRegisterCoalescing::HasIncompatibleSubRegDefUse(MachineInstr *CopyMI,
1195                                                       unsigned VirtReg,
1196                                                       unsigned PhysReg) {
1197   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(VirtReg),
1198          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
1199     MachineOperand &O = I.getOperand();
1200     if (O.isDebug())
1201       continue;
1202     MachineInstr *MI = &*I;
1203     if (MI == CopyMI || JoinedCopies.count(MI))
1204       continue;
1205     unsigned SubIdx = O.getSubReg();
1206     if (SubIdx && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1207       return true;
1208     if (MI->isExtractSubreg()) {
1209       SubIdx = MI->getOperand(2).getImm();
1210       if (O.isUse() && !tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1211         return true;
1212       if (O.isDef()) {
1213         unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1214         const TargetRegisterClass *RC =
1215           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
1216           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(SrcReg)
1217           : mri_->getRegClass(SrcReg);
1218         if (!tri_->getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC))
1219           return true;
1220       }
1221     }
1222     if (MI->isInsertSubreg() || MI->isSubregToReg()) {
1223       SubIdx = MI->getOperand(3).getImm();
1224       if (VirtReg == MI->getOperand(0).getReg()) {
1225         if (!tri_->getSubReg(PhysReg, SubIdx))
1226           return true;
1227       } else {
1228         unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1229         const TargetRegisterClass *RC =
1230           TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)
1231           ? tri_->getPhysicalRegisterRegClass(DstReg)
1232           : mri_->getRegClass(DstReg);
1233         if (!tri_->getMatchingSuperReg(PhysReg, SubIdx, RC))
1234           return true;
1235       }
1236     }
1237   }
1238   return false;
1239 }
1240
1241
1242 /// CanJoinExtractSubRegToPhysReg - Return true if it's possible to coalesce
1243 /// an extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1244 /// cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1245 bool
1246 SimpleRegisterCoalescing::CanJoinExtractSubRegToPhysReg(unsigned DstReg,
1247                                                unsigned SrcReg, unsigned SubIdx,
1248                                                unsigned &RealDstReg) {
1249   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(SrcReg);
1250   RealDstReg = tri_->getMatchingSuperReg(DstReg, SubIdx, RC);
1251   assert(RealDstReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1252
1253   LiveInterval &RHS = li_->getInterval(SrcReg);
1254   // For this type of EXTRACT_SUBREG, conservatively
1255   // check if the live interval of the source register interfere with the
1256   // actual super physical register we are trying to coalesce with.
1257   if (li_->hasInterval(RealDstReg) &&
1258       RHS.overlaps(li_->getInterval(RealDstReg))) {
1259     DEBUG({
1260         dbgs() << "\t\tInterfere with register ";
1261         li_->getInterval(RealDstReg).print(dbgs(), tri_);
1262       });
1263     return false; // Not coalescable
1264   }
1265   for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RealDstReg); *SR; ++SR)
1266     // Do not check DstReg or its sub-register. JoinIntervals() will take care
1267     // of that.
1268     if (*SR != DstReg &&
1269         !tri_->isSubRegister(DstReg, *SR) &&
1270         li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1271       DEBUG({
1272           dbgs() << "\t\tInterfere with sub-register ";
1273           li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
1274         });
1275       return false; // Not coalescable
1276     }
1277   return true;
1278 }
1279
1280 /// CanJoinInsertSubRegToPhysReg - Return true if it's possible to coalesce
1281 /// an insert_subreg where src is a physical register, e.g.
1282 /// reg1024 = INSERT_SUBREG reg1024, c1, 0
1283 bool
1284 SimpleRegisterCoalescing::CanJoinInsertSubRegToPhysReg(unsigned DstReg,
1285                                                unsigned SrcReg, unsigned SubIdx,
1286                                                unsigned &RealSrcReg) {
1287   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(DstReg);
1288   RealSrcReg = tri_->getMatchingSuperReg(SrcReg, SubIdx, RC);
1289   assert(RealSrcReg && "Invalid extract_subreg instruction!");
1290
1291   LiveInterval &LHS = li_->getInterval(DstReg);
1292   if (li_->hasInterval(RealSrcReg) &&
1293       LHS.overlaps(li_->getInterval(RealSrcReg))) {
1294     DEBUG({
1295         dbgs() << "\t\tInterfere with register ";
1296         li_->getInterval(RealSrcReg).print(dbgs(), tri_);
1297       });
1298     return false; // Not coalescable
1299   }
1300   for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RealSrcReg); *SR; ++SR)
1301     // Do not check SrcReg or its sub-register. JoinIntervals() will take care
1302     // of that.
1303     if (*SR != SrcReg &&
1304         !tri_->isSubRegister(SrcReg, *SR) &&
1305         li_->hasInterval(*SR) && LHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
1306       DEBUG({
1307           dbgs() << "\t\tInterfere with sub-register ";
1308           li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
1309         });
1310       return false; // Not coalescable
1311     }
1312   return true;
1313 }
1314
1315 /// getRegAllocPreference - Return register allocation preference register.
1316 ///
1317 static unsigned getRegAllocPreference(unsigned Reg, MachineFunction &MF,
1318                                       MachineRegisterInfo *MRI,
1319                                       const TargetRegisterInfo *TRI) {
1320   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
1321     return 0;
1322   std::pair<unsigned, unsigned> Hint = MRI->getRegAllocationHint(Reg);
1323   return TRI->ResolveRegAllocHint(Hint.first, Hint.second, MF);
1324 }
1325
1326 /// JoinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1327 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1328 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1329 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1330 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1331 bool SimpleRegisterCoalescing::JoinCopy(CopyRec &TheCopy, bool &Again) {
1332   MachineInstr *CopyMI = TheCopy.MI;
1333
1334   Again = false;
1335   if (JoinedCopies.count(CopyMI) || ReMatCopies.count(CopyMI))
1336     return false; // Already done.
1337
1338   DEBUG(dbgs() << li_->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1339
1340   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx = 0, DstSubIdx = 0;
1341   bool isExtSubReg = CopyMI->isExtractSubreg();
1342   bool isInsSubReg = CopyMI->isInsertSubreg();
1343   bool isSubRegToReg = CopyMI->isSubregToReg();
1344   unsigned SubIdx = 0;
1345   if (isExtSubReg) {
1346     DstReg    = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1347     DstSubIdx = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
1348     SrcReg    = CopyMI->getOperand(1).getReg();
1349     SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getImm();
1350   } else if (isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1351     DstReg    = CopyMI->getOperand(0).getReg();
1352     DstSubIdx = CopyMI->getOperand(3).getImm();
1353     SrcReg    = CopyMI->getOperand(2).getReg();
1354     SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1355     if (SrcSubIdx && SrcSubIdx != DstSubIdx) {
1356       // r1025 = INSERT_SUBREG r1025, r1024<2>, 2 Then r1024 has already been
1357       // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1358       DEBUG(dbgs() << "\tSource of insert_subreg or subreg_to_reg is already "
1359                       "coalesced to another register.\n");
1360       return false;  // Not coalescable.
1361     }
1362   } else if (tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx)) {
1363     if (SrcSubIdx && DstSubIdx && SrcSubIdx != DstSubIdx) {
1364       // e.g. %reg16404:1<def> = MOV8rr %reg16412:2<kill>
1365       Again = true;
1366       return false;  // Not coalescable.
1367     }
1368   } else {
1369     llvm_unreachable("Unrecognized copy instruction!");
1370   }
1371
1372   // If they are already joined we continue.
1373   if (SrcReg == DstReg) {
1374     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced.\n");
1375     return false;  // Not coalescable.
1376   }
1377
1378   bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
1379   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1380
1381   // If they are both physical registers, we cannot join them.
1382   if (SrcIsPhys && DstIsPhys) {
1383     DEBUG(dbgs() << "\tCan not coalesce physregs.\n");
1384     return false;  // Not coalescable.
1385   }
1386
1387   // We only join virtual registers with allocatable physical registers.
1388   if (SrcIsPhys && !allocatableRegs_[SrcReg]) {
1389     DEBUG(dbgs() << "\tSrc reg is unallocatable physreg.\n");
1390     return false;  // Not coalescable.
1391   }
1392   if (DstIsPhys && !allocatableRegs_[DstReg]) {
1393     DEBUG(dbgs() << "\tDst reg is unallocatable physreg.\n");
1394     return false;  // Not coalescable.
1395   }
1396
1397   // We cannot handle dual subreg indices and mismatched classes at the same
1398   // time.
1399   if (SrcSubIdx && DstSubIdx && differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg)) {
1400     DEBUG(dbgs() << "\tCannot handle subreg indices and mismatched classes.\n");
1401     return false;
1402   }
1403
1404   // Check that a physical source register is compatible with dst regclass
1405   if (SrcIsPhys) {
1406     unsigned SrcSubReg = SrcSubIdx ?
1407       tri_->getSubReg(SrcReg, SrcSubIdx) : SrcReg;
1408     const TargetRegisterClass *DstRC = mri_->getRegClass(DstReg);
1409     const TargetRegisterClass *DstSubRC = DstRC;
1410     if (DstSubIdx)
1411       DstSubRC = DstRC->getSubRegisterRegClass(DstSubIdx);
1412     assert(DstSubRC && "Illegal subregister index");
1413     if (!DstSubRC->contains(SrcSubReg)) {
1414       DEBUG(dbgs() << "\tIncompatible destination regclass: "
1415                    << tri_->getName(SrcSubReg) << " not in "
1416                    << DstSubRC->getName() << ".\n");
1417       return false;             // Not coalescable.
1418     }
1419   }
1420
1421   // Check that a physical dst register is compatible with source regclass
1422   if (DstIsPhys) {
1423     unsigned DstSubReg = DstSubIdx ?
1424       tri_->getSubReg(DstReg, DstSubIdx) : DstReg;
1425     const TargetRegisterClass *SrcRC = mri_->getRegClass(SrcReg);
1426     const TargetRegisterClass *SrcSubRC = SrcRC;
1427     if (SrcSubIdx)
1428       SrcSubRC = SrcRC->getSubRegisterRegClass(SrcSubIdx);
1429     assert(SrcSubRC && "Illegal subregister index");
1430     if (!SrcSubRC->contains(DstSubReg)) {
1431       DEBUG(dbgs() << "\tIncompatible source regclass: "
1432                    << tri_->getName(DstSubReg) << " not in "
1433                    << SrcSubRC->getName() << ".\n");
1434       (void)DstSubReg;
1435       return false;             // Not coalescable.
1436     }
1437   }
1438
1439   // Should be non-null only when coalescing to a sub-register class.
1440   bool CrossRC = false;
1441   const TargetRegisterClass *SrcRC= SrcIsPhys ? 0 : mri_->getRegClass(SrcReg);
1442   const TargetRegisterClass *DstRC= DstIsPhys ? 0 : mri_->getRegClass(DstReg);
1443   const TargetRegisterClass *NewRC = NULL;
1444   unsigned RealDstReg = 0;
1445   unsigned RealSrcReg = 0;
1446   if (isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1447     SubIdx = CopyMI->getOperand(isExtSubReg ? 2 : 3).getImm();
1448     if (SrcIsPhys && isExtSubReg) {
1449       // r1024 = EXTRACT_SUBREG EAX, 0 then r1024 is really going to be
1450       // coalesced with AX.
1451       unsigned DstSubIdx = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
1452       if (DstSubIdx) {
1453         // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG EAX, 2. Then r1024 has already been
1454         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1455         if (DstSubIdx != SubIdx) {
1456           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1457           return false; // Not coalescable.
1458         }
1459       } else
1460         SrcReg = tri_->getSubReg(SrcReg, SubIdx);
1461       SubIdx = 0;
1462     } else if (DstIsPhys && (isInsSubReg || isSubRegToReg)) {
1463       // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024, 0
1464       unsigned SrcSubIdx = CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1465       if (SrcSubIdx) {
1466         // EAX = INSERT_SUBREG EAX, r1024<2>, 2 Then r1024 has already been
1467         // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1468         if (SrcSubIdx != SubIdx) {
1469           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1470           return false; // Not coalescable.
1471         }
1472       } else
1473         DstReg = tri_->getSubReg(DstReg, SubIdx);
1474       SubIdx = 0;
1475     } else if ((DstIsPhys && isExtSubReg) ||
1476                (SrcIsPhys && (isInsSubReg || isSubRegToReg))) {
1477       if (!isSubRegToReg && CopyMI->getOperand(1).getSubReg()) {
1478         DEBUG(dbgs() << "\tSrc of extract_subreg already coalesced with reg"
1479                      << " of a super-class.\n");
1480         return false; // Not coalescable.
1481       }
1482
1483       // FIXME: The following checks are somewhat conservative. Perhaps a better
1484       // way to implement this is to treat this as coalescing a vr with the
1485       // super physical register.
1486       if (isExtSubReg) {
1487         if (!CanJoinExtractSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealDstReg))
1488           return false; // Not coalescable
1489       } else {
1490         if (!CanJoinInsertSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealSrcReg))
1491           return false; // Not coalescable
1492       }
1493       SubIdx = 0;
1494     } else {
1495       unsigned OldSubIdx = isExtSubReg ? CopyMI->getOperand(0).getSubReg()
1496         : CopyMI->getOperand(2).getSubReg();
1497       if (OldSubIdx) {
1498         if (OldSubIdx == SubIdx && !differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg))
1499           // r1024<2> = EXTRACT_SUBREG r1025, 2. Then r1024 has already been
1500           // coalesced to a larger register so the subreg indices cancel out.
1501           // Also check if the other larger register is of the same register
1502           // class as the would be resulting register.
1503           SubIdx = 0;
1504         else {
1505           DEBUG(dbgs() << "\t Sub-register indices mismatch.\n");
1506           return false; // Not coalescable.
1507         }
1508       }
1509       if (SubIdx) {
1510         if (!DstIsPhys && !SrcIsPhys) {
1511           if (isInsSubReg || isSubRegToReg) {
1512             NewRC = tri_->getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, SubIdx);
1513           } else // extract_subreg {
1514             NewRC = tri_->getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SubIdx);
1515           }
1516         if (!NewRC) {
1517           DEBUG(dbgs() << "\t Conflicting sub-register indices.\n");
1518           return false;  // Not coalescable
1519         }
1520
1521         if (!isWinToJoinCrossClass(SrcReg, DstReg, SrcRC, DstRC, NewRC)) {
1522           DEBUG(dbgs() << "\tAvoid coalescing to constrained register class: "
1523                        << SrcRC->getName() << "/"
1524                        << DstRC->getName() << " -> "
1525                        << NewRC->getName() << ".\n");
1526           Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1527           return false;
1528         }
1529       }
1530     }
1531   } else if (differingRegisterClasses(SrcReg, DstReg)) {
1532     if (DisableCrossClassJoin)
1533       return false;
1534     CrossRC = true;
1535
1536     // FIXME: What if the result of a EXTRACT_SUBREG is then coalesced
1537     // with another? If it's the resulting destination register, then
1538     // the subidx must be propagated to uses (but only those defined
1539     // by the EXTRACT_SUBREG). If it's being coalesced into another
1540     // register, it should be safe because register is assumed to have
1541     // the register class of the super-register.
1542
1543     // Process moves where one of the registers have a sub-register index.
1544     MachineOperand *DstMO = CopyMI->findRegisterDefOperand(DstReg);
1545     MachineOperand *SrcMO = CopyMI->findRegisterUseOperand(SrcReg);
1546     SubIdx = DstMO->getSubReg();
1547     if (SubIdx) {
1548       if (SrcMO->getSubReg())
1549         // FIXME: can we handle this?
1550         return false;
1551       // This is not an insert_subreg but it looks like one.
1552       // e.g. %reg1024:4 = MOV32rr %EAX
1553       isInsSubReg = true;
1554       if (SrcIsPhys) {
1555         if (!CanJoinInsertSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx, RealSrcReg))
1556           return false; // Not coalescable
1557         SubIdx = 0;
1558       }
1559     } else {
1560       SubIdx = SrcMO->getSubReg();
1561       if (SubIdx) {
1562         // This is not a extract_subreg but it looks like one.
1563         // e.g. %cl = MOV16rr %reg1024:1
1564         isExtSubReg = true;
1565         if (DstIsPhys) {
1566           if (!CanJoinExtractSubRegToPhysReg(DstReg, SrcReg, SubIdx,RealDstReg))
1567             return false; // Not coalescable
1568           SubIdx = 0;
1569         }
1570       }
1571     }
1572
1573     // Now determine the register class of the joined register.
1574     if (!SrcIsPhys && !DstIsPhys) {
1575       if (isExtSubReg) {
1576         NewRC =
1577           SubIdx ? tri_->getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SubIdx) : SrcRC;
1578       } else if (isInsSubReg) {
1579         NewRC =
1580           SubIdx ? tri_->getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, SubIdx) : DstRC;
1581       } else {
1582         NewRC = getCommonSubClass(SrcRC, DstRC);
1583       }
1584
1585       if (!NewRC) {
1586         DEBUG(dbgs() << "\tDisjoint regclasses: "
1587                      << SrcRC->getName() << ", "
1588                      << DstRC->getName() << ".\n");
1589         return false;           // Not coalescable.
1590       }
1591
1592       // If we are joining two virtual registers and the resulting register
1593       // class is more restrictive (fewer register, smaller size). Check if it's
1594       // worth doing the merge.
1595       if (!isWinToJoinCrossClass(SrcReg, DstReg, SrcRC, DstRC, NewRC)) {
1596         DEBUG(dbgs() << "\tAvoid coalescing to constrained register class: "
1597                      << SrcRC->getName() << "/"
1598                      << DstRC->getName() << " -> "
1599                      << NewRC->getName() << ".\n");
1600         // Allow the coalescer to try again in case either side gets coalesced to
1601         // a physical register that's compatible with the other side. e.g.
1602         // r1024 = MOV32to32_ r1025
1603         // But later r1024 is assigned EAX then r1025 may be coalesced with EAX.
1604         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1605         return false;
1606       }
1607     }
1608   }
1609
1610   // Will it create illegal extract_subreg / insert_subreg?
1611   if (SrcIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, DstReg, SrcReg))
1612     return false;
1613   if (DstIsPhys && HasIncompatibleSubRegDefUse(CopyMI, SrcReg, DstReg))
1614     return false;
1615
1616   LiveInterval &SrcInt = li_->getInterval(SrcReg);
1617   LiveInterval &DstInt = li_->getInterval(DstReg);
1618   assert(SrcInt.reg == SrcReg && DstInt.reg == DstReg &&
1619          "Register mapping is horribly broken!");
1620
1621   DEBUG({
1622       dbgs() << "\t\tInspecting ";
1623       if (SrcRC) dbgs() << SrcRC->getName() << ": ";
1624       SrcInt.print(dbgs(), tri_);
1625       dbgs() << "\n\t\t       and ";
1626       if (DstRC) dbgs() << DstRC->getName() << ": ";
1627       DstInt.print(dbgs(), tri_);
1628       dbgs() << "\n";
1629     });
1630
1631   // Save a copy of the virtual register live interval. We'll manually
1632   // merge this into the "real" physical register live interval this is
1633   // coalesced with.
1634   OwningPtr<LiveInterval> SavedLI;
1635   if (RealDstReg)
1636     SavedLI.reset(li_->dupInterval(&SrcInt));
1637   else if (RealSrcReg)
1638     SavedLI.reset(li_->dupInterval(&DstInt));
1639
1640   if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg) {
1641     // Check if it is necessary to propagate "isDead" property.
1642     MachineOperand *mopd = CopyMI->findRegisterDefOperand(DstReg, false);
1643     bool isDead = mopd->isDead();
1644
1645     // We need to be careful about coalescing a source physical register with a
1646     // virtual register. Once the coalescing is done, it cannot be broken and
1647     // these are not spillable! If the destination interval uses are far away,
1648     // think twice about coalescing them!
1649     if (!isDead && (SrcIsPhys || DstIsPhys)) {
1650       // If the virtual register live interval is long but it has low use
1651       // density, do not join them, instead mark the physical register as its
1652       // allocation preference.
1653       LiveInterval &JoinVInt = SrcIsPhys ? DstInt : SrcInt;
1654       LiveInterval &JoinPInt = SrcIsPhys ? SrcInt : DstInt;
1655       unsigned JoinVReg = SrcIsPhys ? DstReg : SrcReg;
1656       unsigned JoinPReg = SrcIsPhys ? SrcReg : DstReg;
1657
1658       // Don't join with physregs that have a ridiculous number of live
1659       // ranges. The data structure performance is really bad when that
1660       // happens.
1661       if (JoinPInt.ranges.size() > 1000) {
1662         mri_->setRegAllocationHint(JoinVInt.reg, 0, JoinPReg);
1663         ++numAborts;
1664         DEBUG(dbgs()
1665               << "\tPhysical register live interval too complicated, abort!\n");
1666         return false;
1667       }
1668
1669       const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(JoinVReg);
1670       unsigned Threshold = allocatableRCRegs_[RC].count() * 2;
1671       unsigned Length = li_->getApproximateInstructionCount(JoinVInt);
1672       float Ratio = 1.0 / Threshold;
1673       if (Length > Threshold &&
1674           (((float)std::distance(mri_->use_nodbg_begin(JoinVReg),
1675                                  mri_->use_nodbg_end()) / Length) < Ratio)) {
1676         // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1677         // trivial computation, try rematerializing it.
1678         if (ReMaterializeTrivialDef(SrcInt, DstReg, DstSubIdx, CopyMI))
1679           return true;
1680
1681         mri_->setRegAllocationHint(JoinVInt.reg, 0, JoinPReg);
1682         ++numAborts;
1683         DEBUG(dbgs() << "\tMay tie down a physical register, abort!\n");
1684         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1685         return false;
1686       }
1687     }
1688   }
1689
1690   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1691   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1692   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1693   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1694   bool Swapped = false;
1695   // If SrcInt is implicitly defined, it's safe to coalesce.
1696   if (SrcInt.empty()) {
1697     if (!CanCoalesceWithImpDef(CopyMI, DstInt, SrcInt)) {
1698       // Only coalesce an empty interval (defined by implicit_def) with
1699       // another interval which has a valno defined by the CopyMI and the CopyMI
1700       // is a kill of the implicit def.
1701       DEBUG(dbgs() << "\tNot profitable!\n");
1702       return false;
1703     }
1704   } else if (!JoinIntervals(DstInt, SrcInt, Swapped)) {
1705     // Coalescing failed.
1706
1707     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1708     // rematerializing it.
1709     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg &&
1710         ReMaterializeTrivialDef(SrcInt, DstReg, DstSubIdx, CopyMI))
1711       return true;
1712
1713     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1714     if (!isExtSubReg && !isInsSubReg && !isSubRegToReg &&
1715         (AdjustCopiesBackFrom(SrcInt, DstInt, CopyMI) ||
1716          RemoveCopyByCommutingDef(SrcInt, DstInt, CopyMI))) {
1717       JoinedCopies.insert(CopyMI);
1718       DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1719       return true;
1720     }
1721
1722     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1723     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1724     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1725     return false;
1726   }
1727
1728   LiveInterval *ResSrcInt = &SrcInt;
1729   LiveInterval *ResDstInt = &DstInt;
1730   if (Swapped) {
1731     std::swap(SrcReg, DstReg);
1732     std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1733   }
1734   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
1735          "LiveInterval::join didn't work right!");
1736
1737   // If we're about to merge live ranges into a physical register live interval,
1738   // we have to update any aliased register's live ranges to indicate that they
1739   // have clobbered values for this range.
1740   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1741     // If this is a extract_subreg where dst is a physical register, e.g.
1742     // cl = EXTRACT_SUBREG reg1024, 1
1743     // then create and update the actual physical register allocated to RHS.
1744     if (RealDstReg || RealSrcReg) {
1745       LiveInterval &RealInt =
1746         li_->getOrCreateInterval(RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg);
1747       for (LiveInterval::const_vni_iterator I = SavedLI->vni_begin(),
1748              E = SavedLI->vni_end(); I != E; ++I) {
1749         const VNInfo *ValNo = *I;
1750         VNInfo *NewValNo = RealInt.getNextValue(ValNo->def, ValNo->getCopy(),
1751                                                 false, // updated at *
1752                                                 li_->getVNInfoAllocator());
1753         NewValNo->setFlags(ValNo->getFlags()); // * updated here.
1754         RealInt.addKills(NewValNo, ValNo->kills);
1755         RealInt.MergeValueInAsValue(*SavedLI, ValNo, NewValNo);
1756       }
1757       RealInt.weight += SavedLI->weight;
1758       DstReg = RealDstReg ? RealDstReg : RealSrcReg;
1759     }
1760
1761     // Update the liveintervals of sub-registers.
1762     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(DstReg); *AS; ++AS)
1763       li_->getOrCreateInterval(*AS).MergeInClobberRanges(*li_, *ResSrcInt,
1764                                                  li_->getVNInfoAllocator());
1765   }
1766
1767   // If this is a EXTRACT_SUBREG, make sure the result of coalescing is the
1768   // larger super-register.
1769   if ((isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) &&
1770       !SrcIsPhys && !DstIsPhys) {
1771     if ((isExtSubReg && !Swapped) ||
1772         ((isInsSubReg || isSubRegToReg) && Swapped)) {
1773       ResSrcInt->Copy(*ResDstInt, mri_, li_->getVNInfoAllocator());
1774       std::swap(SrcReg, DstReg);
1775       std::swap(ResSrcInt, ResDstInt);
1776     }
1777   }
1778
1779   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1780   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1781   if (CrossRC)
1782     ++numCrossRCs;
1783
1784   // This may happen even if it's cross-rc coalescing. e.g.
1785   // %reg1026<def> = SUBREG_TO_REG 0, %reg1037<kill>, 4
1786   // reg1026 -> GR64, reg1037 -> GR32_ABCD. The resulting register will have to
1787   // be allocate a register from GR64_ABCD.
1788   if (NewRC)
1789     mri_->setRegClass(DstReg, NewRC);
1790
1791   // Remember to delete the copy instruction.
1792   JoinedCopies.insert(CopyMI);
1793
1794   UpdateRegDefsUses(SrcReg, DstReg, SubIdx);
1795
1796   // If we have extended the live range of a physical register, make sure we
1797   // update live-in lists as well.
1798   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1799     const LiveInterval &VRegInterval = li_->getInterval(SrcReg);
1800     SmallVector<MachineBasicBlock*, 16> BlockSeq;
1801     for (LiveInterval::const_iterator I = VRegInterval.begin(),
1802            E = VRegInterval.end(); I != E; ++I ) {
1803       li_->findLiveInMBBs(I->start, I->end, BlockSeq);
1804       for (unsigned idx = 0, size = BlockSeq.size(); idx != size; ++idx) {
1805         MachineBasicBlock &block = *BlockSeq[idx];
1806         if (!block.isLiveIn(DstReg))
1807           block.addLiveIn(DstReg);
1808       }
1809       BlockSeq.clear();
1810     }
1811   }
1812
1813   // SrcReg is guarateed to be the register whose live interval that is
1814   // being merged.
1815   li_->removeInterval(SrcReg);
1816
1817   // Update regalloc hint.
1818   tri_->UpdateRegAllocHint(SrcReg, DstReg, *mf_);
1819
1820   // Manually deleted the live interval copy.
1821   if (SavedLI) {
1822     SavedLI->clear();
1823     SavedLI.reset();
1824   }
1825
1826   // If resulting interval has a preference that no longer fits because of subreg
1827   // coalescing, just clear the preference.
1828   unsigned Preference = getRegAllocPreference(ResDstInt->reg, *mf_, mri_, tri_);
1829   if (Preference && (isExtSubReg || isInsSubReg || isSubRegToReg) &&
1830       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(ResDstInt->reg)) {
1831     const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(ResDstInt->reg);
1832     if (!RC->contains(Preference))
1833       mri_->setRegAllocationHint(ResDstInt->reg, 0, 0);
1834   }
1835
1836   DEBUG({
1837       dbgs() << "\t\tJoined. Result = ";
1838       ResDstInt->print(dbgs(), tri_);
1839       dbgs() << "\n";
1840     });
1841
1842   ++numJoins;
1843   return true;
1844 }
1845
1846 /// ComputeUltimateVN - Assuming we are going to join two live intervals,
1847 /// compute what the resultant value numbers for each value in the input two
1848 /// ranges will be.  This is complicated by copies between the two which can
1849 /// and will commonly cause multiple value numbers to be merged into one.
1850 ///
1851 /// VN is the value number that we're trying to resolve.  InstDefiningValue
1852 /// keeps track of the new InstDefiningValue assignment for the result
1853 /// LiveInterval.  ThisFromOther/OtherFromThis are sets that keep track of
1854 /// whether a value in this or other is a copy from the opposite set.
1855 /// ThisValNoAssignments/OtherValNoAssignments keep track of value #'s that have
1856 /// already been assigned.
1857 ///
1858 /// ThisFromOther[x] - If x is defined as a copy from the other interval, this
1859 /// contains the value number the copy is from.
1860 ///
1861 static unsigned ComputeUltimateVN(VNInfo *VNI,
1862                                   SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
1863                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &ThisFromOther,
1864                                   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> &OtherFromThis,
1865                                   SmallVector<int, 16> &ThisValNoAssignments,
1866                                   SmallVector<int, 16> &OtherValNoAssignments) {
1867   unsigned VN = VNI->id;
1868
1869   // If the VN has already been computed, just return it.
1870   if (ThisValNoAssignments[VN] >= 0)
1871     return ThisValNoAssignments[VN];
1872   assert(ThisValNoAssignments[VN] != -2 && "Cyclic value numbers");
1873
1874   // If this val is not a copy from the other val, then it must be a new value
1875   // number in the destination.
1876   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = ThisFromOther.find(VNI);
1877   if (I == ThisFromOther.end()) {
1878     NewVNInfo.push_back(VNI);
1879     return ThisValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
1880   }
1881   VNInfo *OtherValNo = I->second;
1882
1883   // Otherwise, this *is* a copy from the RHS.  If the other side has already
1884   // been computed, return it.
1885   if (OtherValNoAssignments[OtherValNo->id] >= 0)
1886     return ThisValNoAssignments[VN] = OtherValNoAssignments[OtherValNo->id];
1887
1888   // Mark this value number as currently being computed, then ask what the
1889   // ultimate value # of the other value is.
1890   ThisValNoAssignments[VN] = -2;
1891   unsigned UltimateVN =
1892     ComputeUltimateVN(OtherValNo, NewVNInfo, OtherFromThis, ThisFromOther,
1893                       OtherValNoAssignments, ThisValNoAssignments);
1894   return ThisValNoAssignments[VN] = UltimateVN;
1895 }
1896
1897 static bool InVector(VNInfo *Val, const SmallVector<VNInfo*, 8> &V) {
1898   return std::find(V.begin(), V.end(), Val) != V.end();
1899 }
1900
1901 static bool isValNoDefMove(const MachineInstr *MI, unsigned DR, unsigned SR,
1902                            const TargetInstrInfo *TII,
1903                            const TargetRegisterInfo *TRI) {
1904   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
1905   if (TII->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
1906     ;
1907   else if (MI->isExtractSubreg()) {
1908     DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1909     SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1910   } else if (MI->isSubregToReg() ||
1911              MI->isInsertSubreg()) {
1912     DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1913     SrcReg = MI->getOperand(2).getReg();
1914   } else
1915     return false;
1916   return (SrcReg == SR || TRI->isSuperRegister(SR, SrcReg)) &&
1917          (DstReg == DR || TRI->isSuperRegister(DR, DstReg));
1918 }
1919
1920 /// RangeIsDefinedByCopyFromReg - Return true if the specified live range of
1921 /// the specified live interval is defined by a copy from the specified
1922 /// register.
1923 bool SimpleRegisterCoalescing::RangeIsDefinedByCopyFromReg(LiveInterval &li,
1924                                                            LiveRange *LR,
1925                                                            unsigned Reg) {
1926   unsigned SrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(LR->valno);
1927   if (SrcReg == Reg)
1928     return true;
1929   // FIXME: Do isPHIDef and isDefAccurate both need to be tested?
1930   if ((LR->valno->isPHIDef() || !LR->valno->isDefAccurate()) &&
1931       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li.reg) &&
1932       *tri_->getSuperRegisters(li.reg)) {
1933     // It's a sub-register live interval, we may not have precise information.
1934     // Re-compute it.
1935     MachineInstr *DefMI = li_->getInstructionFromIndex(LR->start);
1936     if (DefMI && isValNoDefMove(DefMI, li.reg, Reg, tii_, tri_)) {
1937       // Cache computed info.
1938       LR->valno->def = LR->start;
1939       LR->valno->setCopy(DefMI);
1940       return true;
1941     }
1942   }
1943   return false;
1944 }
1945
1946
1947 /// ValueLiveAt - Return true if the LiveRange pointed to by the given
1948 /// iterator, or any subsequent range with the same value number,
1949 /// is live at the given point.
1950 bool SimpleRegisterCoalescing::ValueLiveAt(LiveInterval::iterator LRItr,
1951                                            LiveInterval::iterator LREnd,
1952                                            SlotIndex defPoint) const {
1953   for (const VNInfo *valno = LRItr->valno;
1954        (LRItr != LREnd) && (LRItr->valno == valno); ++LRItr) {
1955     if (LRItr->contains(defPoint))
1956       return true;
1957   }
1958
1959   return false;
1960 }
1961
1962
1963 /// SimpleJoin - Attempt to joint the specified interval into this one. The
1964 /// caller of this method must guarantee that the RHS only contains a single
1965 /// value number and that the RHS is not defined by a copy from this
1966 /// interval.  This returns false if the intervals are not joinable, or it
1967 /// joins them and returns true.
1968 bool SimpleRegisterCoalescing::SimpleJoin(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS){
1969   assert(RHS.containsOneValue());
1970
1971   // Some number (potentially more than one) value numbers in the current
1972   // interval may be defined as copies from the RHS.  Scan the overlapping
1973   // portions of the LHS and RHS, keeping track of this and looking for
1974   // overlapping live ranges that are NOT defined as copies.  If these exist, we
1975   // cannot coalesce.
1976
1977   LiveInterval::iterator LHSIt = LHS.begin(), LHSEnd = LHS.end();
1978   LiveInterval::iterator RHSIt = RHS.begin(), RHSEnd = RHS.end();
1979
1980   if (LHSIt->start < RHSIt->start) {
1981     LHSIt = std::upper_bound(LHSIt, LHSEnd, RHSIt->start);
1982     if (LHSIt != LHS.begin()) --LHSIt;
1983   } else if (RHSIt->start < LHSIt->start) {
1984     RHSIt = std::upper_bound(RHSIt, RHSEnd, LHSIt->start);
1985     if (RHSIt != RHS.begin()) --RHSIt;
1986   }
1987
1988   SmallVector<VNInfo*, 8> EliminatedLHSVals;
1989
1990   while (1) {
1991     // Determine if these live intervals overlap.
1992     bool Overlaps = false;
1993     if (LHSIt->start <= RHSIt->start)
1994       Overlaps = LHSIt->end > RHSIt->start;
1995     else
1996       Overlaps = RHSIt->end > LHSIt->start;
1997
1998     // If the live intervals overlap, there are two interesting cases: if the
1999     // LHS interval is defined by a copy from the RHS, it's ok and we record
2000     // that the LHS value # is the same as the RHS.  If it's not, then we cannot
2001     // coalesce these live ranges and we bail out.
2002     if (Overlaps) {
2003       // If we haven't already recorded that this value # is safe, check it.
2004       if (!InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
2005         // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
2006         // then conservatively abort coalescing.
2007         if (LHSIt->valno->hasRedefByEC())
2008           return false;
2009         // Copy from the RHS?
2010         if (!RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg))
2011           return false;    // Nope, bail out.
2012
2013         if (ValueLiveAt(LHSIt, LHS.end(), RHSIt->valno->def))
2014           // Here is an interesting situation:
2015           // BB1:
2016           //   vr1025 = copy vr1024
2017           //   ..
2018           // BB2:
2019           //   vr1024 = op
2020           //          = vr1025
2021           // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
2022           // coalesce them since the live range of vr1025 intersects the
2023           // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
2024           // value of the previous iteration of vr1024.
2025           return false;
2026         EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
2027       }
2028
2029       // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
2030       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2031       continue;
2032     }
2033
2034     if (LHSIt->end < RHSIt->end) {
2035       if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2036     } else {
2037       // One interesting case to check here.  It's possible that we have
2038       // something like "X3 = Y" which defines a new value number in the LHS,
2039       // and is the last use of this liverange of the RHS.  In this case, we
2040       // want to notice this copy (so that it gets coalesced away) even though
2041       // the live ranges don't actually overlap.
2042       if (LHSIt->start == RHSIt->end) {
2043         if (InVector(LHSIt->valno, EliminatedLHSVals)) {
2044           // We already know that this value number is going to be merged in
2045           // if coalescing succeeds.  Just skip the liverange.
2046           if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2047         } else {
2048           // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
2049           // then conservatively abort coalescing.
2050           if (LHSIt->valno->hasRedefByEC())
2051             return false;
2052           // Otherwise, if this is a copy from the RHS, mark it as being merged
2053           // in.
2054           if (RangeIsDefinedByCopyFromReg(LHS, LHSIt, RHS.reg)) {
2055             if (ValueLiveAt(LHSIt, LHS.end(), RHSIt->valno->def))
2056               // Here is an interesting situation:
2057               // BB1:
2058               //   vr1025 = copy vr1024
2059               //   ..
2060               // BB2:
2061               //   vr1024 = op
2062               //          = vr1025
2063               // Even though vr1025 is copied from vr1024, it's not safe to
2064               // coalesced them since live range of vr1025 intersects the
2065               // def of vr1024. This happens because vr1025 is assigned the
2066               // value of the previous iteration of vr1024.
2067               return false;
2068             EliminatedLHSVals.push_back(LHSIt->valno);
2069
2070             // We know this entire LHS live range is okay, so skip it now.
2071             if (++LHSIt == LHSEnd) break;
2072           }
2073         }
2074       }
2075
2076       if (++RHSIt == RHSEnd) break;
2077     }
2078   }
2079
2080   // If we got here, we know that the coalescing will be successful and that
2081   // the value numbers in EliminatedLHSVals will all be merged together.  Since
2082   // the most common case is that EliminatedLHSVals has a single number, we
2083   // optimize for it: if there is more than one value, we merge them all into
2084   // the lowest numbered one, then handle the interval as if we were merging
2085   // with one value number.
2086   VNInfo *LHSValNo = NULL;
2087   if (EliminatedLHSVals.size() > 1) {
2088     // Loop through all the equal value numbers merging them into the smallest
2089     // one.
2090     VNInfo *Smallest = EliminatedLHSVals[0];
2091     for (unsigned i = 1, e = EliminatedLHSVals.size(); i != e; ++i) {
2092       if (EliminatedLHSVals[i]->id < Smallest->id) {
2093         // Merge the current notion of the smallest into the smaller one.
2094         LHS.MergeValueNumberInto(Smallest, EliminatedLHSVals[i]);
2095         Smallest = EliminatedLHSVals[i];
2096       } else {
2097         // Merge into the smallest.
2098         LHS.MergeValueNumberInto(EliminatedLHSVals[i], Smallest);
2099       }
2100     }
2101     LHSValNo = Smallest;
2102   } else if (EliminatedLHSVals.empty()) {
2103     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
2104         *tri_->getSuperRegisters(LHS.reg))
2105       // Imprecise sub-register information. Can't handle it.
2106       return false;
2107     llvm_unreachable("No copies from the RHS?");
2108   } else {
2109     LHSValNo = EliminatedLHSVals[0];
2110   }
2111
2112   // Okay, now that there is a single LHS value number that we're merging the
2113   // RHS into, update the value number info for the LHS to indicate that the
2114   // value number is defined where the RHS value number was.
2115   const VNInfo *VNI = RHS.getValNumInfo(0);
2116   LHSValNo->def  = VNI->def;
2117   LHSValNo->setCopy(VNI->getCopy());
2118
2119   // Okay, the final step is to loop over the RHS live intervals, adding them to
2120   // the LHS.
2121   if (VNI->hasPHIKill())
2122     LHSValNo->setHasPHIKill(true);
2123   LHS.addKills(LHSValNo, VNI->kills);
2124   LHS.MergeRangesInAsValue(RHS, LHSValNo);
2125
2126   LHS.ComputeJoinedWeight(RHS);
2127
2128   // Update regalloc hint if both are virtual registers.
2129   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LHS.reg) &&
2130       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RHS.reg)) {
2131     std::pair<unsigned, unsigned> RHSPref = mri_->getRegAllocationHint(RHS.reg);
2132     std::pair<unsigned, unsigned> LHSPref = mri_->getRegAllocationHint(LHS.reg);
2133     if (RHSPref != LHSPref)
2134       mri_->setRegAllocationHint(LHS.reg, RHSPref.first, RHSPref.second);
2135   }
2136
2137   // Update the liveintervals of sub-registers.
2138   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg))
2139     for (const unsigned *AS = tri_->getSubRegisters(LHS.reg); *AS; ++AS)
2140       li_->getOrCreateInterval(*AS).MergeInClobberRanges(*li_, LHS,
2141                                                     li_->getVNInfoAllocator());
2142
2143   return true;
2144 }
2145
2146 /// JoinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
2147 /// returns false.  Otherwise, if one of the intervals being joined is a
2148 /// physreg, this method always canonicalizes LHS to be it.  The output
2149 /// "RHS" will not have been modified, so we can use this information
2150 /// below to update aliases.
2151 bool
2152 SimpleRegisterCoalescing::JoinIntervals(LiveInterval &LHS, LiveInterval &RHS,
2153                                         bool &Swapped) {
2154   // Compute the final value assignment, assuming that the live ranges can be
2155   // coalesced.
2156   SmallVector<int, 16> LHSValNoAssignments;
2157   SmallVector<int, 16> RHSValNoAssignments;
2158   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> LHSValsDefinedFromRHS;
2159   DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> RHSValsDefinedFromLHS;
2160   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2161
2162   // If a live interval is a physical register, conservatively check if any
2163   // of its sub-registers is overlapping the live interval of the virtual
2164   // register. If so, do not coalesce.
2165   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS.reg) &&
2166       *tri_->getSubRegisters(LHS.reg)) {
2167     // If it's coalescing a virtual register to a physical register, estimate
2168     // its live interval length. This is the *cost* of scanning an entire live
2169     // interval. If the cost is low, we'll do an exhaustive check instead.
2170
2171     // If this is something like this:
2172     // BB1:
2173     // v1024 = op
2174     // ...
2175     // BB2:
2176     // ...
2177     // RAX   = v1024
2178     //
2179     // That is, the live interval of v1024 crosses a bb. Then we can't rely on
2180     // less conservative check. It's possible a sub-register is defined before
2181     // v1024 (or live in) and live out of BB1.
2182     if (RHS.containsOneValue() &&
2183         li_->intervalIsInOneMBB(RHS) &&
2184         li_->getApproximateInstructionCount(RHS) <= 10) {
2185       // Perform a more exhaustive check for some common cases.
2186       if (li_->conflictsWithSubPhysRegRef(RHS, LHS.reg, true, JoinedCopies))
2187         return false;
2188     } else {
2189       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(LHS.reg); *SR; ++SR)
2190         if (li_->hasInterval(*SR) && RHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
2191           DEBUG({
2192               dbgs() << "\tInterfere with sub-register ";
2193               li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
2194             });
2195           return false;
2196         }
2197     }
2198   } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg) &&
2199              *tri_->getSubRegisters(RHS.reg)) {
2200     if (LHS.containsOneValue() &&
2201         li_->getApproximateInstructionCount(LHS) <= 10) {
2202       // Perform a more exhaustive check for some common cases.
2203       if (li_->conflictsWithSubPhysRegRef(LHS, RHS.reg, false, JoinedCopies))
2204         return false;
2205     } else {
2206       for (const unsigned* SR = tri_->getSubRegisters(RHS.reg); *SR; ++SR)
2207         if (li_->hasInterval(*SR) && LHS.overlaps(li_->getInterval(*SR))) {
2208           DEBUG({
2209               dbgs() << "\tInterfere with sub-register ";
2210               li_->getInterval(*SR).print(dbgs(), tri_);
2211             });
2212           return false;
2213         }
2214     }
2215   }
2216
2217   // Compute ultimate value numbers for the LHS and RHS values.
2218   if (RHS.containsOneValue()) {
2219     // Copies from a liveinterval with a single value are simple to handle and
2220     // very common, handle the special case here.  This is important, because
2221     // often RHS is small and LHS is large (e.g. a physreg).
2222
2223     // Find out if the RHS is defined as a copy from some value in the LHS.
2224     int RHSVal0DefinedFromLHS = -1;
2225     int RHSValID = -1;
2226     VNInfo *RHSValNoInfo = NULL;
2227     VNInfo *RHSValNoInfo0 = RHS.getValNumInfo(0);
2228     unsigned RHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(RHSValNoInfo0);
2229     if (RHSSrcReg == 0 || RHSSrcReg != LHS.reg) {
2230       // If RHS is not defined as a copy from the LHS, we can use simpler and
2231       // faster checks to see if the live ranges are coalescable.  This joiner
2232       // can't swap the LHS/RHS intervals though.
2233       if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
2234         return SimpleJoin(LHS, RHS);
2235       } else {
2236         RHSValNoInfo = RHSValNoInfo0;
2237       }
2238     } else {
2239       // It was defined as a copy from the LHS, find out what value # it is.
2240       RHSValNoInfo =
2241         LHS.getLiveRangeContaining(RHSValNoInfo0->def.getPrevSlot())->valno;
2242       RHSValID = RHSValNoInfo->id;
2243       RHSVal0DefinedFromLHS = RHSValID;
2244     }
2245
2246     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
2247     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
2248     NewVNInfo.resize(LHS.getNumValNums(), NULL);
2249
2250     // Okay, *all* of the values in LHS that are defined as a copy from RHS
2251     // should now get updated.
2252     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2253          i != e; ++i) {
2254       VNInfo *VNI = *i;
2255       unsigned VN = VNI->id;
2256       if (unsigned LHSSrcReg = li_->getVNInfoSourceReg(VNI)) {
2257         if (LHSSrcReg != RHS.reg) {
2258           // If this is not a copy from the RHS, its value number will be
2259           // unmodified by the coalescing.
2260           NewVNInfo[VN] = VNI;
2261           LHSValNoAssignments[VN] = VN;
2262         } else if (RHSValID == -1) {
2263           // Otherwise, it is a copy from the RHS, and we don't already have a
2264           // value# for it.  Keep the current value number, but remember it.
2265           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID = VN;
2266           NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
2267           LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
2268         } else {
2269           // Otherwise, use the specified value #.
2270           LHSValNoAssignments[VN] = RHSValID;
2271           if (VN == (unsigned)RHSValID) {  // Else this val# is dead.
2272             NewVNInfo[VN] = RHSValNoInfo;
2273             LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = RHSValNoInfo0;
2274           }
2275         }
2276       } else {
2277         NewVNInfo[VN] = VNI;
2278         LHSValNoAssignments[VN] = VN;
2279       }
2280     }
2281
2282     assert(RHSValID != -1 && "Didn't find value #?");
2283     RHSValNoAssignments[0] = RHSValID;
2284     if (RHSVal0DefinedFromLHS != -1) {
2285       // This path doesn't go through ComputeUltimateVN so just set
2286       // it to anything.
2287       RHSValsDefinedFromLHS[RHSValNoInfo0] = (VNInfo*)1;
2288     }
2289   } else {
2290     // Loop over the value numbers of the LHS, seeing if any are defined from
2291     // the RHS.
2292     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2293          i != e; ++i) {
2294       VNInfo *VNI = *i;
2295       if (VNI->isUnused() || VNI->getCopy() == 0)  // Src not defined by a copy?
2296         continue;
2297
2298       // DstReg is known to be a register in the LHS interval.  If the src is
2299       // from the RHS interval, we can use its value #.
2300       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != RHS.reg)
2301         continue;
2302
2303       // Figure out the value # from the RHS.
2304       LiveRange *lr = RHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
2305       assert(lr && "Cannot find live range");
2306       LHSValsDefinedFromRHS[VNI] = lr->valno;
2307     }
2308
2309     // Loop over the value numbers of the RHS, seeing if any are defined from
2310     // the LHS.
2311     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
2312          i != e; ++i) {
2313       VNInfo *VNI = *i;
2314       if (VNI->isUnused() || VNI->getCopy() == 0)  // Src not defined by a copy?
2315         continue;
2316
2317       // DstReg is known to be a register in the RHS interval.  If the src is
2318       // from the LHS interval, we can use its value #.
2319       if (li_->getVNInfoSourceReg(VNI) != LHS.reg)
2320         continue;
2321
2322       // Figure out the value # from the LHS.
2323       LiveRange *lr = LHS.getLiveRangeContaining(VNI->def.getPrevSlot());
2324       assert(lr && "Cannot find live range");
2325       RHSValsDefinedFromLHS[VNI] = lr->valno;
2326     }
2327
2328     LHSValNoAssignments.resize(LHS.getNumValNums(), -1);
2329     RHSValNoAssignments.resize(RHS.getNumValNums(), -1);
2330     NewVNInfo.reserve(LHS.getNumValNums() + RHS.getNumValNums());
2331
2332     for (LiveInterval::vni_iterator i = LHS.vni_begin(), e = LHS.vni_end();
2333          i != e; ++i) {
2334       VNInfo *VNI = *i;
2335       unsigned VN = VNI->id;
2336       if (LHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
2337         continue;
2338       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
2339                         LHSValsDefinedFromRHS, RHSValsDefinedFromLHS,
2340                         LHSValNoAssignments, RHSValNoAssignments);
2341     }
2342     for (LiveInterval::vni_iterator i = RHS.vni_begin(), e = RHS.vni_end();
2343          i != e; ++i) {
2344       VNInfo *VNI = *i;
2345       unsigned VN = VNI->id;
2346       if (RHSValNoAssignments[VN] >= 0 || VNI->isUnused())
2347         continue;
2348       // If this value number isn't a copy from the LHS, it's a new number.
2349       if (RHSValsDefinedFromLHS.find(VNI) == RHSValsDefinedFromLHS.end()) {
2350         NewVNInfo.push_back(VNI);
2351         RHSValNoAssignments[VN] = NewVNInfo.size()-1;
2352         continue;
2353       }
2354
2355       ComputeUltimateVN(VNI, NewVNInfo,
2356                         RHSValsDefinedFromLHS, LHSValsDefinedFromRHS,
2357                         RHSValNoAssignments, LHSValNoAssignments);
2358     }
2359   }
2360
2361   // Armed with the mappings of LHS/RHS values to ultimate values, walk the
2362   // interval lists to see if these intervals are coalescable.
2363   LiveInterval::const_iterator I = LHS.begin();
2364   LiveInterval::const_iterator IE = LHS.end();
2365   LiveInterval::const_iterator J = RHS.begin();
2366   LiveInterval::const_iterator JE = RHS.end();
2367
2368   // Skip ahead until the first place of potential sharing.
2369   if (I->start < J->start) {
2370     I = std::upper_bound(I, IE, J->start);
2371     if (I != LHS.begin()) --I;
2372   } else if (J->start < I->start) {
2373     J = std::upper_bound(J, JE, I->start);
2374     if (J != RHS.begin()) --J;
2375   }
2376
2377   while (1) {
2378     // Determine if these two live ranges overlap.
2379     bool Overlaps;
2380     if (I->start < J->start) {
2381       Overlaps = I->end > J->start;
2382     } else {
2383       Overlaps = J->end > I->start;
2384     }
2385
2386     // If so, check value # info to determine if they are really different.
2387     if (Overlaps) {
2388       // If the live range overlap will map to the same value number in the
2389       // result liverange, we can still coalesce them.  If not, we can't.
2390       if (LHSValNoAssignments[I->valno->id] !=
2391           RHSValNoAssignments[J->valno->id])
2392         return false;
2393       // If it's re-defined by an early clobber somewhere in the live range,
2394       // then conservatively abort coalescing.
2395       if (NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]]->hasRedefByEC())
2396         return false;
2397     }
2398
2399     if (I->end < J->end) {
2400       ++I;
2401       if (I == IE) break;
2402     } else {
2403       ++J;
2404       if (J == JE) break;
2405     }
2406   }
2407
2408   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
2409   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = LHSValsDefinedFromRHS.begin(),
2410          E = LHSValsDefinedFromRHS.end(); I != E; ++I) {
2411     VNInfo *VNI = I->first;
2412     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[VNI->id];
2413     NewVNInfo[LHSValID]->removeKill(VNI->def);
2414     if (VNI->hasPHIKill())
2415       NewVNInfo[LHSValID]->setHasPHIKill(true);
2416     RHS.addKills(NewVNInfo[LHSValID], VNI->kills);
2417   }
2418
2419   // Update kill info. Some live ranges are extended due to copy coalescing.
2420   for (DenseMap<VNInfo*, VNInfo*>::iterator I = RHSValsDefinedFromLHS.begin(),
2421          E = RHSValsDefinedFromLHS.end(); I != E; ++I) {
2422     VNInfo *VNI = I->first;
2423     unsigned RHSValID = RHSValNoAssignments[VNI->id];
2424     NewVNInfo[RHSValID]->removeKill(VNI->def);
2425     if (VNI->hasPHIKill())
2426       NewVNInfo[RHSValID]->setHasPHIKill(true);
2427     LHS.addKills(NewVNInfo[RHSValID], VNI->kills);
2428   }
2429
2430   // If we get here, we know that we can coalesce the live ranges.  Ask the
2431   // intervals to coalesce themselves now.
2432   if ((RHS.ranges.size() > LHS.ranges.size() &&
2433       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LHS.reg)) ||
2434       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS.reg)) {
2435     RHS.join(LHS, &RHSValNoAssignments[0], &LHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
2436              mri_);
2437     Swapped = true;
2438   } else {
2439     LHS.join(RHS, &LHSValNoAssignments[0], &RHSValNoAssignments[0], NewVNInfo,
2440              mri_);
2441     Swapped = false;
2442   }
2443   return true;
2444 }
2445
2446 namespace {
2447   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
2448   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
2449   struct DepthMBBCompare {
2450     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
2451     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
2452       // Deeper loops first
2453       if (LHS.first != RHS.first)
2454         return LHS.first > RHS.first;
2455
2456       // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2457       // the most difficult copies first while intervals are short.
2458       unsigned cl = LHS.second->pred_size() + LHS.second->succ_size();
2459       unsigned cr = RHS.second->pred_size() + RHS.second->succ_size();
2460       if (cl != cr)
2461         return cl > cr;
2462
2463       // As a last resort, sort by block number.
2464       return LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
2465     }
2466   };
2467 }
2468
2469 void SimpleRegisterCoalescing::CopyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB,
2470                                                std::vector<CopyRec> &TryAgain) {
2471   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2472
2473   std::vector<CopyRec> VirtCopies;
2474   std::vector<CopyRec> PhysCopies;
2475   std::vector<CopyRec> ImpDefCopies;
2476   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2477        MII != E;) {
2478     MachineInstr *Inst = MII++;
2479
2480     // If this isn't a copy nor a extract_subreg, we can't join intervals.
2481     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2482     bool isInsUndef = false;
2483     if (Inst->isExtractSubreg()) {
2484       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2485       SrcReg = Inst->getOperand(1).getReg();
2486     } else if (Inst->isInsertSubreg()) {
2487       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2488       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
2489       if (Inst->getOperand(1).isUndef())
2490         isInsUndef = true;
2491     } else if (Inst->isInsertSubreg() || Inst->isSubregToReg()) {
2492       DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2493       SrcReg = Inst->getOperand(2).getReg();
2494     } else if (!tii_->isMoveInstr(*Inst, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
2495       continue;
2496
2497     bool SrcIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
2498     bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
2499     if (isInsUndef ||
2500         (li_->hasInterval(SrcReg) && li_->getInterval(SrcReg).empty()))
2501       ImpDefCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2502     else if (SrcIsPhys || DstIsPhys)
2503       PhysCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2504     else
2505       VirtCopies.push_back(CopyRec(Inst, 0));
2506   }
2507
2508   // Try coalescing implicit copies and insert_subreg <undef> first,
2509   // followed by copies to / from physical registers, then finally copies
2510   // from virtual registers to virtual registers.
2511   for (unsigned i = 0, e = ImpDefCopies.size(); i != e; ++i) {
2512     CopyRec &TheCopy = ImpDefCopies[i];
2513     bool Again = false;
2514     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2515       if (Again)
2516         TryAgain.push_back(TheCopy);
2517   }
2518   for (unsigned i = 0, e = PhysCopies.size(); i != e; ++i) {
2519     CopyRec &TheCopy = PhysCopies[i];
2520     bool Again = false;
2521     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2522       if (Again)
2523         TryAgain.push_back(TheCopy);
2524   }
2525   for (unsigned i = 0, e = VirtCopies.size(); i != e; ++i) {
2526     CopyRec &TheCopy = VirtCopies[i];
2527     bool Again = false;
2528     if (!JoinCopy(TheCopy, Again))
2529       if (Again)
2530         TryAgain.push_back(TheCopy);
2531   }
2532 }
2533
2534 void SimpleRegisterCoalescing::joinIntervals() {
2535   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2536
2537   std::vector<CopyRec> TryAgainList;
2538   if (loopInfo->empty()) {
2539     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
2540     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
2541          I != E; ++I)
2542       CopyCoalesceInMBB(I, TryAgainList);
2543   } else {
2544     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
2545     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
2546     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
2547
2548     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
2549     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
2550     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
2551     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();I != E;++I){
2552       MachineBasicBlock *MBB = I;
2553       MBBs.push_back(std::make_pair(loopInfo->getLoopDepth(MBB), I));
2554     }
2555
2556     // Sort by loop depth.
2557     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
2558
2559     // Finally, join intervals in loop nest order.
2560     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
2561       CopyCoalesceInMBB(MBBs[i].second, TryAgainList);
2562   }
2563
2564   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2565   // until we make no progress.
2566   bool ProgressMade = true;
2567   while (ProgressMade) {
2568     ProgressMade = false;
2569
2570     for (unsigned i = 0, e = TryAgainList.size(); i != e; ++i) {
2571       CopyRec &TheCopy = TryAgainList[i];
2572       if (!TheCopy.MI)
2573         continue;
2574
2575       bool Again = false;
2576       bool Success = JoinCopy(TheCopy, Again);
2577       if (Success || !Again) {
2578         TheCopy.MI = 0;   // Mark this one as done.
2579         ProgressMade = true;
2580       }
2581     }
2582   }
2583 }
2584
2585 /// Return true if the two specified registers belong to different register
2586 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs.
2587 bool
2588 SimpleRegisterCoalescing::differingRegisterClasses(unsigned RegA,
2589                                                    unsigned RegB) const {
2590   // Get the register classes for the first reg.
2591   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegA)) {
2592     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
2593            "Shouldn't consider two physregs!");
2594     return !mri_->getRegClass(RegB)->contains(RegA);
2595   }
2596
2597   // Compare against the regclass for the second reg.
2598   const TargetRegisterClass *RegClassA = mri_->getRegClass(RegA);
2599   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB)) {
2600     const TargetRegisterClass *RegClassB = mri_->getRegClass(RegB);
2601     return RegClassA != RegClassB;
2602   }
2603   return !RegClassA->contains(RegB);
2604 }
2605
2606 /// lastRegisterUse - Returns the last (non-debug) use of the specific register
2607 /// between cycles Start and End or NULL if there are no uses.
2608 MachineOperand *
2609 SimpleRegisterCoalescing::lastRegisterUse(SlotIndex Start,
2610                                           SlotIndex End,
2611                                           unsigned Reg,
2612                                           SlotIndex &UseIdx) const{
2613   UseIdx = SlotIndex();
2614   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
2615     MachineOperand *LastUse = NULL;
2616     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator I = mri_->use_nodbg_begin(Reg),
2617            E = mri_->use_nodbg_end(); I != E; ++I) {
2618       MachineOperand &Use = I.getOperand();
2619       MachineInstr *UseMI = Use.getParent();
2620       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2621       if (tii_->isMoveInstr(*UseMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
2622           SrcReg == DstReg)
2623         // Ignore identity copies.
2624         continue;
2625       SlotIndex Idx = li_->getInstructionIndex(UseMI);
2626       // FIXME: Should this be Idx != UseIdx? SlotIndex() will return something
2627       // that compares higher than any other interval.
2628       if (Idx >= Start && Idx < End && Idx >= UseIdx) {
2629         LastUse = &Use;
2630         UseIdx = Idx.getUseIndex();
2631       }
2632     }
2633     return LastUse;
2634   }
2635
2636   SlotIndex s = Start;
2637   SlotIndex e = End.getPrevSlot().getBaseIndex();
2638   while (e >= s) {
2639     // Skip deleted instructions
2640     MachineInstr *MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2641     while (e != SlotIndex() && e.getPrevIndex() >= s && !MI) {
2642       e = e.getPrevIndex();
2643       MI = li_->getInstructionFromIndex(e);
2644     }
2645     if (e < s || MI == NULL)
2646       return NULL;
2647
2648     // Ignore identity copies.
2649     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2650     if (!(tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx) &&
2651           SrcReg == DstReg))
2652       for (unsigned i = 0, NumOps = MI->getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
2653         MachineOperand &Use = MI->getOperand(i);
2654         if (Use.isReg() && Use.isUse() && Use.getReg() &&
2655             tri_->regsOverlap(Use.getReg(), Reg)) {
2656           UseIdx = e.getUseIndex();
2657           return &Use;
2658         }
2659       }
2660
2661     e = e.getPrevIndex();
2662   }
2663
2664   return NULL;
2665 }
2666
2667 void SimpleRegisterCoalescing::releaseMemory() {
2668   JoinedCopies.clear();
2669   ReMatCopies.clear();
2670   ReMatDefs.clear();
2671 }
2672
2673 bool SimpleRegisterCoalescing::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2674   mf_ = &fn;
2675   mri_ = &fn.getRegInfo();
2676   tm_ = &fn.getTarget();
2677   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
2678   tii_ = tm_->getInstrInfo();
2679   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2680   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2681   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2682
2683   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2684                << "********** Function: "
2685                << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
2686
2687   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
2688   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator I = tri_->regclass_begin(),
2689          E = tri_->regclass_end(); I != E; ++I)
2690     allocatableRCRegs_.insert(std::make_pair(*I,
2691                                              tri_->getAllocatableSet(fn, *I)));
2692
2693   // Join (coalesce) intervals if requested.
2694   if (EnableJoining) {
2695     joinIntervals();
2696     DEBUG({
2697         dbgs() << "********** INTERVALS POST JOINING **********\n";
2698         for (LiveIntervals::iterator I = li_->begin(), E = li_->end();
2699              I != E; ++I){
2700           I->second->print(dbgs(), tri_);
2701           dbgs() << "\n";
2702         }
2703       });
2704   }
2705
2706   // Perform a final pass over the instructions and compute spill weights
2707   // and remove identity moves.
2708   SmallVector<unsigned, 4> DeadDefs;
2709   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
2710        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
2711     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
2712     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
2713          mii != mie; ) {
2714       MachineInstr *MI = mii;
2715       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
2716       if (JoinedCopies.count(MI)) {
2717         // Delete all coalesced copies.
2718         bool DoDelete = true;
2719         if (!tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx)) {
2720           assert((MI->isExtractSubreg() || MI->isInsertSubreg() ||
2721                   MI->isSubregToReg()) && "Unrecognized copy instruction");
2722           DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
2723           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2724             // Do not delete extract_subreg, insert_subreg of physical
2725             // registers unless the definition is dead. e.g.
2726             // %DO<def> = INSERT_SUBREG %D0<undef>, %S0<kill>, 1
2727             // or else the scavenger may complain. LowerSubregs will
2728             // delete them later.
2729             DoDelete = false;
2730         }
2731         if (MI->allDefsAreDead()) {
2732           LiveInterval &li = li_->getInterval(DstReg);
2733           if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(li, MI))
2734             ShortenDeadCopyLiveRange(li, MI);
2735           DoDelete = true;
2736         }
2737         if (!DoDelete)
2738           mii = llvm::next(mii);
2739         else {
2740           li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2741           mii = mbbi->erase(mii);
2742           ++numPeep;
2743         }
2744         continue;
2745       }
2746
2747       // Now check if this is a remat'ed def instruction which is now dead.
2748       if (ReMatDefs.count(MI)) {
2749         bool isDead = true;
2750         for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2751           const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
2752           if (!MO.isReg())
2753             continue;
2754           unsigned Reg = MO.getReg();
2755           if (!Reg)
2756             continue;
2757           if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
2758             DeadDefs.push_back(Reg);
2759           if (MO.isDead())
2760             continue;
2761           if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
2762               !mri_->use_nodbg_empty(Reg)) {
2763             isDead = false;
2764             break;
2765           }
2766         }
2767         if (isDead) {
2768           while (!DeadDefs.empty()) {
2769             unsigned DeadDef = DeadDefs.back();
2770             DeadDefs.pop_back();
2771             RemoveDeadDef(li_->getInterval(DeadDef), MI);
2772           }
2773           li_->RemoveMachineInstrFromMaps(mii);
2774           mii = mbbi->erase(mii);
2775           continue;
2776         } else
2777           DeadDefs.clear();
2778       }
2779
2780       // If the move will be an identity move delete it
2781       bool isMove= tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx);
2782       if (isMove && SrcReg == DstReg) {
2783         if (li_->hasInterval(SrcReg)) {
2784           LiveInterval &RegInt = li_->getInterval(SrcReg);
2785           // If def of this move instruction is dead, remove its live range
2786           // from the dstination register's live interval.
2787           if (MI->registerDefIsDead(DstReg)) {
2788             if (!ShortenDeadCopySrcLiveRange(RegInt, MI))
2789               ShortenDeadCopyLiveRange(RegInt, MI);
2790           }
2791         }
2792         li_->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2793         mii = mbbi->erase(mii);
2794         ++numPeep;
2795         continue;
2796       }
2797
2798       ++mii;
2799
2800       // Check for now unnecessary kill flags.
2801       if (li_->isNotInMIMap(MI)) continue;
2802       SlotIndex UseIdx = li_->getInstructionIndex(MI).getUseIndex();
2803       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2804         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
2805         if (!MO.isReg() || !MO.isKill()) continue;
2806         unsigned reg = MO.getReg();
2807         if (!reg || !li_->hasInterval(reg)) continue;
2808         LiveInterval &LI = li_->getInterval(reg);
2809         const LiveRange *LR = LI.getLiveRangeContaining(UseIdx);
2810         if (!LR ||
2811             (!LR->valno->isKill(UseIdx.getDefIndex()) &&
2812              LR->valno->def != UseIdx.getDefIndex()))
2813           MO.setIsKill(false);
2814       }
2815     }
2816   }
2817
2818   DEBUG(dump());
2819   return true;
2820 }
2821
2822 /// print - Implement the dump method.
2823 void SimpleRegisterCoalescing::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2824    li_->print(O, m);
2825 }
2826
2827 RegisterCoalescer* llvm::createSimpleRegisterCoalescer() {
2828   return new SimpleRegisterCoalescing();
2829 }
2830
2831 // Make sure that anything that uses RegisterCoalescer pulls in this file...
2832 DEFINING_FILE_FOR(SimpleRegisterCoalescing)