lib/CodeGen/TwoAddressInstructionPass.cpp

   1 //===-- TwoAddressInstructionPass.cpp - Two-Address instruction pass ------===//
   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 the TwoAddress instruction pass which is used
  11 // by most register allocators. Two-Address instructions are rewritten
  12 // from:
  13 //
  14 //     A = B op C
  15 //
  16 // to:
  17 //
  18 //     A = B
  19 //     A op= C
  20 //
  21 // Note that if a register allocator chooses to use this pass, that it
  22 // has to be capable of handling the non-SSA nature of these rewritten
  23 // virtual registers.
  24 //
  25 // It is also worth noting that the duplicate operand of the two
  26 // address instruction is removed.
  27 //
  28 //===----------------------------------------------------------------------===//
  29
  30 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  31 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  34 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  36 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  37 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  38 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  39 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  40 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  41 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  42 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  43 #include "llvm/IR/Function.h"
  44 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
  45 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  49 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  50 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  51 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  52 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  53 using namespace llvm;
  54
  55 #define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
  56
  57 STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
  58 STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
  59 STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
  60 STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
  61 STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
  62 STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
  63 STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
  64
  65 // Temporary flag to disable rescheduling.
  66 static cl::opt<bool>
  67 EnableRescheduling("twoaddr-reschedule",
  68                    cl::desc("Coalesce copies by rescheduling (default=true)"),
  69                    cl::init(true), cl::Hidden);
  70
  71 namespace {
  72 class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
  73   MachineFunction *MF;
  74   const TargetInstrInfo *TII;
  75   const TargetRegisterInfo *TRI;
  76   const InstrItineraryData *InstrItins;
  77   MachineRegisterInfo *MRI;
  78   LiveVariables *LV;
  79   LiveIntervals *LIS;
  80   AliasAnalysis *AA;
  81   CodeGenOpt::Level OptLevel;
  82
  83   // The current basic block being processed.
  84   MachineBasicBlock *MBB;
  85
  86   // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
  87   // current basic block.
  88   DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
  89
  90   // Set of already processed instructions in the current block.
  91   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
  92
  93   // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
  94   // likely targets to be coalesced to due to copies from physical registers to
  95   // virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
  96   DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
  97
  98   // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
  99   // likely targets to be coalesced to due to copies to physical registers from
 100   // virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
 101   DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
 102
 103   bool sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
 104                             MachineBasicBlock::iterator OldPos);
 105
 106   bool isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg, int Maxlen);
 107
 108   bool noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist, unsigned &LastDef);
 109
 110   bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
 111                              MachineInstr *MI, unsigned Dist);
 112
 113   bool commuteInstruction(MachineInstr *MI,
 114                           unsigned RegBIdx, unsigned RegCIdx, unsigned Dist);
 115
 116   bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
 117
 118   bool convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 119                           MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 120                           unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
 121
 122   bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist, MachineInstr *MI);
 123
 124   bool rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 125                              MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 126                              unsigned Reg);
 127   bool rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 128                              MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 129                              unsigned Reg);
 130
 131   bool tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 132                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 133                                unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
 134                                unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute);
 135
 136   bool tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
 137                              unsigned DstOpIdx,
 138                              unsigned BaseOpIdx,
 139                              bool BaseOpKilled,
 140                              unsigned Dist);
 141   void scanUses(unsigned DstReg);
 142
 143   void processCopy(MachineInstr *MI);
 144
 145   typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
 146   typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
 147   bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
 148   void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
 149   void eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator&);
 150
 151 public:
 152   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 153   TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
 154     initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 155   }
 156
 157   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 158     AU.setPreservesCFG();
 159     AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
 160     AU.addPreserved<LiveVariables>();
 161     AU.addPreserved<SlotIndexes>();
 162     AU.addPreserved<LiveIntervals>();
 163     AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
 164     AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
 165     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 166   }
 167
 168   /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
 169   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
 170 };
 171 } // end anonymous namespace
 172
 173 char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
 174 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
 175                 "Two-Address instruction pass", false, false)
 176 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
 177 INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
 178                 "Two-Address instruction pass", false, false)
 179
 180 char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
 181
 182 static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg, LiveIntervals *LIS);
 183
 184 /// sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
 185 /// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
 186 /// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
 187 /// register pressure.
 188 bool TwoAddressInstructionPass::
 189 sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
 190                      MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
 191   // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
 192   // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
 193   // the instruction to be in three-address form.
 194
 195   // Check if it's safe to move this instruction.
 196   bool SeenStore = true; // Be conservative.
 197   if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
 198     return false;
 199
 200   unsigned DefReg = 0;
 201   SmallSet<unsigned, 4> UseRegs;
 202
 203   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 204     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 205     if (!MO.isReg())
 206       continue;
 207     unsigned MOReg = MO.getReg();
 208     if (!MOReg)
 209       continue;
 210     if (MO.isUse() && MOReg != SavedReg)
 211       UseRegs.insert(MO.getReg());
 212     if (!MO.isDef())
 213       continue;
 214     if (MO.isImplicit())
 215       // Don't try to move it if it implicitly defines a register.
 216       return false;
 217     if (DefReg)
 218       // For now, don't move any instructions that define multiple registers.
 219       return false;
 220     DefReg = MO.getReg();
 221   }
 222
 223   // Find the instruction that kills SavedReg.
 224   MachineInstr *KillMI = nullptr;
 225   if (LIS) {
 226     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SavedReg);
 227     assert(LI.end() != LI.begin() &&
 228            "Reg should not have empty live interval.");
 229
 230     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
 231     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
 232     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
 233       return false;
 234
 235     --I;
 236     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
 237   }
 238   if (!KillMI) {
 239     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
 240            UI = MRI->use_nodbg_begin(SavedReg),
 241            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
 242       MachineOperand &UseMO = *UI;
 243       if (!UseMO.isKill())
 244         continue;
 245       KillMI = UseMO.getParent();
 246       break;
 247     }
 248   }
 249
 250   // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
 251   // appropriate location, we can try to sink the current instruction
 252   // past it.
 253   if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
 254       KillMI == OldPos || KillMI->isTerminator())
 255     return false;
 256
 257   // If any of the definitions are used by another instruction between the
 258   // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
 259   //
 260   // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
 261   // instruction is before or after another instruction. Then we can use
 262   // MachineRegisterInfo def / use instead.
 263   MachineOperand *KillMO = nullptr;
 264   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
 265   ++KillPos;
 266
 267   unsigned NumVisited = 0;
 268   for (MachineBasicBlock::iterator I = std::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
 269     MachineInstr *OtherMI = I;
 270     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
 271     if (OtherMI->isDebugValue())
 272       continue;
 273     if (NumVisited > 30)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
 274       return false;
 275     ++NumVisited;
 276     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 277       MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
 278       if (!MO.isReg())
 279         continue;
 280       unsigned MOReg = MO.getReg();
 281       if (!MOReg)
 282         continue;
 283       if (DefReg == MOReg)
 284         return false;
 285
 286       if (MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))) {
 287         if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
 288           // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
 289           // marker if we can sink MI past it.
 290           KillMO = &MO;
 291         else if (UseRegs.count(MOReg))
 292           // One of the uses is killed before the destination.
 293           return false;
 294       }
 295     }
 296   }
 297   assert(KillMO && "Didn't find kill");
 298
 299   if (!LIS) {
 300     // Update kill and LV information.
 301     KillMO->setIsKill(false);
 302     KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
 303     KillMO->setIsKill(true);
 304
 305     if (LV)
 306       LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
 307   }
 308
 309   // Move instruction to its destination.
 310   MBB->remove(MI);
 311   MBB->insert(KillPos, MI);
 312
 313   if (LIS)
 314     LIS->handleMove(MI);
 315
 316   ++Num3AddrSunk;
 317   return true;
 318 }
 319
 320 /// getSingleDef -- return the MachineInstr* if it is the single def of the Reg
 321 /// in current BB.
 322 static MachineInstr *getSingleDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *BB,
 323                                   const MachineRegisterInfo *MRI) {
 324   MachineInstr *Ret = nullptr;
 325   for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
 326     if (DefMI.getParent() != BB || DefMI.isDebugValue())
 327       continue;
 328     if (!Ret)
 329       Ret = &DefMI;
 330     else if (Ret != &DefMI)
 331       return nullptr;
 332   }
 333   return Ret;
 334 }
 335
 336 /// Check if there is a reversed copy chain from FromReg to ToReg:
 337 /// %Tmp1 = copy %Tmp2;
 338 /// %FromReg = copy %Tmp1;
 339 /// %ToReg = add %FromReg ...
 340 /// %Tmp2 = copy %ToReg;
 341 /// MaxLen specifies the maximum length of the copy chain the func
 342 /// can walk through.
 343 bool TwoAddressInstructionPass::isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg,
 344                                                int Maxlen) {
 345   unsigned TmpReg = FromReg;
 346   for (int i = 0; i < Maxlen; i++) {
 347     MachineInstr *Def = getSingleDef(TmpReg, MBB, MRI);
 348     if (!Def || !Def->isCopy())
 349       return false;
 350
 351     TmpReg = Def->getOperand(1).getReg();
 352
 353     if (TmpReg == ToReg)
 354       return true;
 355   }
 356   return false;
 357 }
 358
 359 /// noUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
 360 /// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
 361 /// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
 362 /// def location by reference
 363 bool TwoAddressInstructionPass::noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist,
 364                                                   unsigned &LastDef) {
 365   LastDef = 0;
 366   unsigned LastUse = Dist;
 367   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(Reg)) {
 368     MachineInstr *MI = MO.getParent();
 369     if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
 370       continue;
 371     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
 372     if (DI == DistanceMap.end())
 373       continue;
 374     if (MO.isUse() && DI->second < LastUse)
 375       LastUse = DI->second;
 376     if (MO.isDef() && DI->second > LastDef)
 377       LastDef = DI->second;
 378   }
 379
 380   return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
 381 }
 382
 383 /// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
 384 /// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
 385 /// registers and whether they are physical registers by reference.
 386 static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
 387                         unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
 388                         bool &IsSrcPhys, bool &IsDstPhys) {
 389   SrcReg = 0;
 390   DstReg = 0;
 391   if (MI.isCopy()) {
 392     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 393     SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
 394   } else if (MI.isInsertSubreg() || MI.isSubregToReg()) {
 395     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 396     SrcReg = MI.getOperand(2).getReg();
 397   } else
 398     return false;
 399
 400   IsSrcPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
 401   IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
 402   return true;
 403 }
 404
 405 /// isPLainlyKilled - Test if the given register value, which is used by the
 406 // given instruction, is killed by the given instruction.
 407 static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
 408                             LiveIntervals *LIS) {
 409   if (LIS && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
 410       !LIS->isNotInMIMap(MI)) {
 411     // FIXME: Sometimes tryInstructionTransform() will add instructions and
 412     // test whether they can be folded before keeping them. In this case it
 413     // sets a kill before recursively calling tryInstructionTransform() again.
 414     // If there is no interval available, we assume that this instruction is
 415     // one of those. A kill flag is manually inserted on the operand so the
 416     // check below will handle it.
 417     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
 418     // This is to match the kill flag version where undefs don't have kill
 419     // flags.
 420     if (!LI.hasAtLeastOneValue())
 421       return false;
 422
 423     SlotIndex useIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
 424     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(useIdx);
 425     assert(I != LI.end() && "Reg must be live-in to use.");
 426     return !I->end.isBlock() && SlotIndex::isSameInstr(I->end, useIdx);
 427   }
 428
 429   return MI->killsRegister(Reg);
 430 }
 431
 432 /// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
 433 /// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
 434 /// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
 435 ///
 436 /// For example, in this code:
 437 ///
 438 ///   %reg1034 = copy %reg1024
 439 ///   %reg1035 = copy %reg1025<kill>
 440 ///   %reg1036 = add %reg1034<kill>, %reg1035<kill>
 441 ///
 442 /// %reg1034 is not considered to be killed, since it is copied from a
 443 /// register which is not killed. Treating it as not killed lets the
 444 /// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
 445 /// coalescing eliminate the extra copy.
 446 ///
 447 /// If allowFalsePositives is true then likely kills are treated as kills even
 448 /// if it can't be proven that they are kills.
 449 static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
 450                      const MachineRegisterInfo *MRI,
 451                      const TargetInstrInfo *TII,
 452                      LiveIntervals *LIS,
 453                      bool allowFalsePositives) {
 454   MachineInstr *DefMI = &MI;
 455   for (;;) {
 456     // All uses of physical registers are likely to be kills.
 457     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
 458         (allowFalsePositives || MRI->hasOneUse(Reg)))
 459       return true;
 460     if (!isPlainlyKilled(DefMI, Reg, LIS))
 461       return false;
 462     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
 463       return true;
 464     MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
 465     // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
 466     // go with what the kill flag says.
 467     if (std::next(Begin) != MRI->def_end())
 468       return true;
 469     DefMI = Begin->getParent();
 470     bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
 471     unsigned SrcReg,  DstReg;
 472     // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
 473     // be coalesced, so follow the kill flag.
 474     if (!isCopyToReg(*DefMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
 475       return true;
 476     Reg = SrcReg;
 477   }
 478 }
 479
 480 /// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
 481 /// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
 482 static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
 483   for (unsigned i = 0, NumOps = MI.getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
 484     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
 485     if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
 486       continue;
 487     unsigned ti;
 488     if (MI.isRegTiedToDefOperand(i, &ti)) {
 489       DstReg = MI.getOperand(ti).getReg();
 490       return true;
 491     }
 492   }
 493   return false;
 494 }
 495
 496 /// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
 497 /// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
 498 static
 499 MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
 500                                      MachineRegisterInfo *MRI,
 501                                      const TargetInstrInfo *TII,
 502                                      bool &IsCopy,
 503                                      unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
 504   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
 505     // None or more than one use.
 506     return nullptr;
 507   MachineInstr &UseMI = *MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg);
 508   if (UseMI.getParent() != MBB)
 509     return nullptr;
 510   unsigned SrcReg;
 511   bool IsSrcPhys;
 512   if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
 513     IsCopy = true;
 514     return &UseMI;
 515   }
 516   IsDstPhys = false;
 517   if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg, DstReg)) {
 518     IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
 519     return &UseMI;
 520   }
 521   return nullptr;
 522 }
 523
 524 /// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
 525 /// might be mapped to.
 526 static unsigned
 527 getMappedReg(unsigned Reg, DenseMap<unsigned, unsigned> &RegMap) {
 528   while (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))  {
 529     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator SI = RegMap.find(Reg);
 530     if (SI == RegMap.end())
 531       return 0;
 532     Reg = SI->second;
 533   }
 534   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
 535     return Reg;
 536   return 0;
 537 }
 538
 539 /// regsAreCompatible - Return true if the two registers are equal or aliased.
 540 ///
 541 static bool
 542 regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
 543   if (RegA == RegB)
 544     return true;
 545   if (!RegA || !RegB)
 546     return false;
 547   return TRI->regsOverlap(RegA, RegB);
 548 }
 549
 550
 551 /// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
 552 /// the two-address instruction that's being processed.
 553 bool
 554 TwoAddressInstructionPass::
 555 isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
 556                       MachineInstr *MI, unsigned Dist) {
 557   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
 558     return false;
 559
 560   // Determine if it's profitable to commute this two address instruction. In
 561   // general, we want no uses between this instruction and the definition of
 562   // the two-address register.
 563   // e.g.
 564   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
 565   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
 566   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
 567   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1028
 568   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
 569   // In this case, it might not be possible to coalesce the second MOV8rr
 570   // instruction if the first one is coalesced. So it would be profitable to
 571   // commute it:
 572   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
 573   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
 574   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
 575   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
 576   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
 577
 578   if (!isPlainlyKilled(MI, regC, LIS))
 579     return false;
 580
 581   // Ok, we have something like:
 582   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
 583   // let's see if it's worth commuting it.
 584
 585   // Look for situations like this:
 586   // %reg1024<def> = MOV r1
 587   // %reg1025<def> = MOV r0
 588   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
 589   // r0            = MOV %reg1026
 590   // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
 591   unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
 592   if (ToRegA) {
 593     unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
 594     unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
 595     bool CompB = FromRegB && regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
 596     bool CompC = FromRegC && regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
 597
 598     // Compute if any of the following are true:
 599     // -RegB is not tied to a register and RegC is compatible with RegA.
 600     // -RegB is tied to the wrong physical register, but RegC is.
 601     // -RegB is tied to the wrong physical register, and RegC isn't tied.
 602     if ((!FromRegB && CompC) || (FromRegB && !CompB && (!FromRegC || CompC)))
 603       return true;
 604     // Don't compute if any of the following are true:
 605     // -RegC is not tied to a register and RegB is compatible with RegA.
 606     // -RegC is tied to the wrong physical register, but RegB is.
 607     // -RegC is tied to the wrong physical register, and RegB isn't tied.
 608     if ((!FromRegC && CompB) || (FromRegC && !CompC && (!FromRegB || CompB)))
 609       return false;
 610   }
 611
 612   // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
 613   // instruction, then bail.
 614   unsigned LastDefC = 0;
 615   if (!noUseAfterLastDef(regC, Dist, LastDefC))
 616     return false;
 617
 618   // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
 619   // instruction, then go ahead and make this transformation.
 620   unsigned LastDefB = 0;
 621   if (!noUseAfterLastDef(regB, Dist, LastDefB))
 622     return true;
 623
 624   // Look for situation like this:
 625   // %reg101 = MOV %reg100
 626   // %reg102 = ...
 627   // %reg103 = ADD %reg102, %reg101
 628   // ... = %reg103 ...
 629   // %reg100 = MOV %reg103
 630   // If there is a reversed copy chain from reg101 to reg103, commute the ADD
 631   // to eliminate an otherwise unavoidable copy.
 632   // FIXME:
 633   // We can extend the logic further: If an pair of operands in an insn has
 634   // been merged, the insn could be regarded as a virtual copy, and the virtual
 635   // copy could also be used to construct a copy chain.
 636   // To more generally minimize register copies, ideally the logic of two addr
 637   // instruction pass should be integrated with register allocation pass where
 638   // interference graph is available.
 639   if (isRevCopyChain(regC, regA, 3))
 640     return true;
 641
 642   if (isRevCopyChain(regB, regA, 3))
 643     return false;
 644
 645   // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
 646   // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
 647   return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
 648 }
 649
 650 /// commuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
 651 /// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
 652 /// successful.
 653 bool TwoAddressInstructionPass::commuteInstruction(MachineInstr *MI,
 654                                                    unsigned RegBIdx,
 655                                                    unsigned RegCIdx,
 656                                                    unsigned Dist) {
 657   unsigned RegC = MI->getOperand(RegCIdx).getReg();
 658   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
 659   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI, false, RegBIdx, RegCIdx);
 660
 661   if (NewMI == nullptr) {
 662     DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
 663     return false;
 664   }
 665
 666   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
 667   assert(NewMI == MI &&
 668          "TargetInstrInfo::commuteInstruction() should not return a new "
 669          "instruction unless it was requested.");
 670
 671   // Update source register map.
 672   unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
 673   if (FromRegC) {
 674     unsigned RegA = MI->getOperand(0).getReg();
 675     SrcRegMap[RegA] = FromRegC;
 676   }
 677
 678   return true;
 679 }
 680
 681 /// isProfitableToConv3Addr - Return true if it is profitable to convert the
 682 /// given 2-address instruction to a 3-address one.
 683 bool
 684 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
 685   // Look for situations like this:
 686   // %reg1024<def> = MOV r1
 687   // %reg1025<def> = MOV r0
 688   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
 689   // r2            = MOV %reg1026
 690   // Turn ADD into a 3-address instruction to avoid a copy.
 691   unsigned FromRegB = getMappedReg(RegB, SrcRegMap);
 692   if (!FromRegB)
 693     return false;
 694   unsigned ToRegA = getMappedReg(RegA, DstRegMap);
 695   return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
 696 }
 697
 698 /// convertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
 699 /// three address one. Return true if this transformation was successful.
 700 bool
 701 TwoAddressInstructionPass::convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 702                                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 703                                               unsigned RegA, unsigned RegB,
 704                                               unsigned Dist) {
 705   // FIXME: Why does convertToThreeAddress() need an iterator reference?
 706   MachineFunction::iterator MFI = MBB;
 707   MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(MFI, mi, LV);
 708   assert(MBB == MFI && "convertToThreeAddress changed iterator reference");
 709   if (!NewMI)
 710     return false;
 711
 712   DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
 713   DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
 714   bool Sunk = false;
 715
 716   if (LIS)
 717     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
 718
 719   if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
 720     // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
 721     // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
 722     // then one instruction.
 723     Sunk = sink3AddrInstruction(NewMI, RegB, mi);
 724
 725   MBB->erase(mi); // Nuke the old inst.
 726
 727   if (!Sunk) {
 728     DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
 729     mi = NewMI;
 730     nmi = std::next(mi);
 731   }
 732
 733   // Update source and destination register maps.
 734   SrcRegMap.erase(RegA);
 735   DstRegMap.erase(RegB);
 736   return true;
 737 }
 738
 739 /// scanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
 740 /// is a copy or a two-address instruction.
 741 void
 742 TwoAddressInstructionPass::scanUses(unsigned DstReg) {
 743   SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
 744   bool IsDstPhys;
 745   bool IsCopy = false;
 746   unsigned NewReg = 0;
 747   unsigned Reg = DstReg;
 748   while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
 749                                                       NewReg, IsDstPhys)) {
 750     if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI).second)
 751       break;
 752
 753     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
 754     if (DI != DistanceMap.end())
 755       // Earlier in the same MBB.Reached via a back edge.
 756       break;
 757
 758     if (IsDstPhys) {
 759       VirtRegPairs.push_back(NewReg);
 760       break;
 761     }
 762     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(NewReg, Reg)).second;
 763     if (!isNew)
 764       assert(SrcRegMap[NewReg] == Reg && "Can't map to two src registers!");
 765     VirtRegPairs.push_back(NewReg);
 766     Reg = NewReg;
 767   }
 768
 769   if (!VirtRegPairs.empty()) {
 770     unsigned ToReg = VirtRegPairs.back();
 771     VirtRegPairs.pop_back();
 772     while (!VirtRegPairs.empty()) {
 773       unsigned FromReg = VirtRegPairs.back();
 774       VirtRegPairs.pop_back();
 775       bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(FromReg, ToReg)).second;
 776       if (!isNew)
 777         assert(DstRegMap[FromReg] == ToReg &&"Can't map to two dst registers!");
 778       ToReg = FromReg;
 779     }
 780     bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, ToReg)).second;
 781     if (!isNew)
 782       assert(DstRegMap[DstReg] == ToReg && "Can't map to two dst registers!");
 783   }
 784 }
 785
 786 /// processCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
 787 /// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
 788 /// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
 789 /// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
 790 /// v1024 = mov r0
 791 /// v1025 = mov r1
 792 /// v1026 = add v1024, v1025
 793 /// r1    = mov r1026
 794 /// If 'add' is a two-address instruction, v1024, v1026 are both potentially
 795 /// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
 796 /// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
 797 /// 'add' to eliminate a copy.
 798 void TwoAddressInstructionPass::processCopy(MachineInstr *MI) {
 799   if (Processed.count(MI))
 800     return;
 801
 802   bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
 803   unsigned SrcReg, DstReg;
 804   if (!isCopyToReg(*MI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
 805     return;
 806
 807   if (IsDstPhys && !IsSrcPhys)
 808     DstRegMap.insert(std::make_pair(SrcReg, DstReg));
 809   else if (!IsDstPhys && IsSrcPhys) {
 810     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, SrcReg)).second;
 811     if (!isNew)
 812       assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
 813              "Can't map to two src physical registers!");
 814
 815     scanUses(DstReg);
 816   }
 817
 818   Processed.insert(MI);
 819   return;
 820 }
 821
 822 /// rescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
 823 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
 824 /// instruction in order to eliminate the need for the copy.
 825 bool TwoAddressInstructionPass::
 826 rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 827                       MachineBasicBlock::iterator &nmi,
 828                       unsigned Reg) {
 829   // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
 830   // kills efficiently.
 831   if (!LV && !LIS)
 832     return false;
 833
 834   MachineInstr *MI = &*mi;
 835   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
 836   if (DI == DistanceMap.end())
 837     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
 838     return false;
 839
 840   MachineInstr *KillMI = nullptr;
 841   if (LIS) {
 842     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
 843     assert(LI.end() != LI.begin() &&
 844            "Reg should not have empty live interval.");
 845
 846     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
 847     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
 848     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
 849       return false;
 850
 851     --I;
 852     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
 853   } else {
 854     KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
 855   }
 856   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
 857     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
 858     return false;
 859
 860   if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
 861       KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
 862     // Don't move pass calls, etc.
 863     return false;
 864
 865   unsigned DstReg;
 866   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
 867     return false;
 868
 869   bool SeenStore = true;
 870   if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
 871     return false;
 872
 873   if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
 874     // FIXME: Needs more sophisticated heuristics.
 875     return false;
 876
 877   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
 878   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
 879   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
 880   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 881     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 882     if (!MO.isReg())
 883       continue;
 884     unsigned MOReg = MO.getReg();
 885     if (!MOReg)
 886       continue;
 887     if (MO.isDef())
 888       Defs.insert(MOReg);
 889     else {
 890       Uses.insert(MOReg);
 891       if (MOReg != Reg && (MO.isKill() ||
 892                            (LIS && isPlainlyKilled(MI, MOReg, LIS))))
 893         Kills.insert(MOReg);
 894     }
 895   }
 896
 897   // Move the copies connected to MI down as well.
 898   MachineBasicBlock::iterator Begin = MI;
 899   MachineBasicBlock::iterator AfterMI = std::next(Begin);
 900
 901   MachineBasicBlock::iterator End = AfterMI;
 902   while (End->isCopy() && Defs.count(End->getOperand(1).getReg())) {
 903     Defs.insert(End->getOperand(0).getReg());
 904     ++End;
 905   }
 906
 907   // Check if the reschedule will not break depedencies.
 908   unsigned NumVisited = 0;
 909   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
 910   ++KillPos;
 911   for (MachineBasicBlock::iterator I = End; I != KillPos; ++I) {
 912     MachineInstr *OtherMI = I;
 913     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
 914     if (OtherMI->isDebugValue())
 915       continue;
 916     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
 917       return false;
 918     ++NumVisited;
 919     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
 920         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
 921       // Don't move pass calls, etc.
 922       return false;
 923     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 924       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
 925       if (!MO.isReg())
 926         continue;
 927       unsigned MOReg = MO.getReg();
 928       if (!MOReg)
 929         continue;
 930       if (MO.isDef()) {
 931         if (Uses.count(MOReg))
 932           // Physical register use would be clobbered.
 933           return false;
 934         if (!MO.isDead() && Defs.count(MOReg))
 935           // May clobber a physical register def.
 936           // FIXME: This may be too conservative. It's ok if the instruction
 937           // is sunken completely below the use.
 938           return false;
 939       } else {
 940         if (Defs.count(MOReg))
 941           return false;
 942         bool isKill = MO.isKill() ||
 943                       (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS));
 944         if (MOReg != Reg &&
 945             ((isKill && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
 946           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
 947           return false;
 948         if (MOReg == Reg && !isKill)
 949           // We can't schedule across a use of the register in question.
 950           return false;
 951         // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
 952         assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
 953                "Found multiple kills of a register in a basic block");
 954       }
 955     }
 956   }
 957
 958   // Move debug info as well.
 959   while (Begin != MBB->begin() && std::prev(Begin)->isDebugValue())
 960     --Begin;
 961
 962   nmi = End;
 963   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = KillPos;
 964   if (LIS) {
 965     // We have to move the copies first so that the MBB is still well-formed
 966     // when calling handleMove().
 967     for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = AfterMI; MBBI != End;) {
 968       MachineInstr *CopyMI = MBBI;
 969       ++MBBI;
 970       MBB->splice(InsertPos, MBB, CopyMI);
 971       LIS->handleMove(CopyMI);
 972       InsertPos = CopyMI;
 973     }
 974     End = std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
 975   }
 976
 977   // Copies following MI may have been moved as well.
 978   MBB->splice(InsertPos, MBB, Begin, End);
 979   DistanceMap.erase(DI);
 980
 981   // Update live variables
 982   if (LIS) {
 983     LIS->handleMove(MI);
 984   } else {
 985     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
 986     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
 987   }
 988
 989   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
 990   return true;
 991 }
 992
 993 /// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
 994 /// instruction too close to the defs of its register dependencies.
 995 bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
 996                                               MachineInstr *MI) {
 997   for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
 998     if (DefMI.getParent() != MBB || DefMI.isCopy() || DefMI.isCopyLike())
 999       continue;
1000     if (&DefMI == MI)
1001       return true; // MI is defining something KillMI uses
1002     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(&DefMI);
1003     if (DDI == DistanceMap.end())
1004       return true;  // Below MI
1005     unsigned DefDist = DDI->second;
1006     assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
1007     if (TII->getInstrLatency(InstrItins, &DefMI) > (Dist - DefDist))
1008       return true;
1009   }
1010   return false;
1011 }
1012
1013 /// rescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
1014 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
1015 /// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
1016 /// copy.
1017 bool TwoAddressInstructionPass::
1018 rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1019                       MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1020                       unsigned Reg) {
1021   // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
1022   // kills efficiently.
1023   if (!LV && !LIS)
1024     return false;
1025
1026   MachineInstr *MI = &*mi;
1027   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
1028   if (DI == DistanceMap.end())
1029     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
1030     return false;
1031
1032   MachineInstr *KillMI = nullptr;
1033   if (LIS) {
1034     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
1035     assert(LI.end() != LI.begin() &&
1036            "Reg should not have empty live interval.");
1037
1038     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
1039     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
1040     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
1041       return false;
1042
1043     --I;
1044     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
1045   } else {
1046     KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
1047   }
1048   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
1049     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
1050     return false;
1051
1052   unsigned DstReg;
1053   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
1054     return false;
1055
1056   bool SeenStore = true;
1057   if (!KillMI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
1058     return false;
1059
1060   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
1061   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
1062   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
1063   SmallSet<unsigned, 2> LiveDefs;
1064   for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1065     const MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
1066     if (!MO.isReg())
1067       continue;
1068     unsigned MOReg = MO.getReg();
1069     if (MO.isUse()) {
1070       if (!MOReg)
1071         continue;
1072       if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI))
1073         return false;
1074       bool isKill = MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(KillMI, MOReg, LIS));
1075       if (MOReg == Reg && !isKill)
1076         return false;
1077       Uses.insert(MOReg);
1078       if (isKill && MOReg != Reg)
1079         Kills.insert(MOReg);
1080     } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
1081       Defs.insert(MOReg);
1082       if (!MO.isDead())
1083         LiveDefs.insert(MOReg);
1084     }
1085   }
1086
1087   // Check if the reschedule will not break depedencies.
1088   unsigned NumVisited = 0;
1089   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
1090   for (MachineBasicBlock::iterator I = mi; I != KillPos; ++I) {
1091     MachineInstr *OtherMI = I;
1092     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
1093     if (OtherMI->isDebugValue())
1094       continue;
1095     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
1096       return false;
1097     ++NumVisited;
1098     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
1099         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
1100       // Don't move pass calls, etc.
1101       return false;
1102     SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
1103     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1104       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
1105       if (!MO.isReg())
1106         continue;
1107       unsigned MOReg = MO.getReg();
1108       if (!MOReg)
1109         continue;
1110       if (MO.isUse()) {
1111         if (Defs.count(MOReg))
1112           // Moving KillMI can clobber the physical register if the def has
1113           // not been seen.
1114           return false;
1115         if (Kills.count(MOReg))
1116           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
1117           return false;
1118         if (OtherMI != MI && MOReg == Reg &&
1119             !(MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))))
1120           // We can't schedule across a use of the register in question.
1121           return false;
1122       } else {
1123         OtherDefs.push_back(MOReg);
1124       }
1125     }
1126
1127     for (unsigned i = 0, e = OtherDefs.size(); i != e; ++i) {
1128       unsigned MOReg = OtherDefs[i];
1129       if (Uses.count(MOReg))
1130         return false;
1131       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg) &&
1132           LiveDefs.count(MOReg))
1133         return false;
1134       // Physical register def is seen.
1135       Defs.erase(MOReg);
1136     }
1137   }
1138
1139   // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
1140   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
1141   while (InsertPos != MBB->begin() && std::prev(InsertPos)->isDebugValue())
1142     --InsertPos;
1143   MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
1144   MachineBasicBlock::iterator To = std::next(From);
1145   while (std::prev(From)->isDebugValue())
1146     --From;
1147   MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
1148
1149   nmi = std::prev(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
1150   DistanceMap.erase(DI);
1151
1152   // Update live variables
1153   if (LIS) {
1154     LIS->handleMove(KillMI);
1155   } else {
1156     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
1157     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
1158   }
1159
1160   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
1161   return true;
1162 }
1163
1164 /// Tries to commute the operand 'BaseOpIdx' and some other operand in the
1165 /// given machine instruction to improve opportunities for coalescing and
1166 /// elimination of a register to register copy.
1167 ///
1168 /// 'DstOpIdx' specifies the index of MI def operand.
1169 /// 'BaseOpKilled' specifies if the register associated with 'BaseOpIdx'
1170 /// operand is killed by the given instruction.
1171 /// The 'Dist' arguments provides the distance of MI from the start of the
1172 /// current basic block and it is used to determine if it is profitable
1173 /// to commute operands in the instruction.
1174 ///
1175 /// Returns true if the transformation happened. Otherwise, returns false.
1176 bool TwoAddressInstructionPass::tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
1177                                                       unsigned DstOpIdx,
1178                                                       unsigned BaseOpIdx,
1179                                                       bool BaseOpKilled,
1180                                                       unsigned Dist) {
1181   unsigned DstOpReg = MI->getOperand(DstOpIdx).getReg();
1182   unsigned BaseOpReg = MI->getOperand(BaseOpIdx).getReg();
1183   unsigned OpsNum = MI->getDesc().getNumOperands();
1184   unsigned OtherOpIdx = MI->getDesc().getNumDefs();
1185   for (; OtherOpIdx < OpsNum; OtherOpIdx++) {
1186     // The call of findCommutedOpIndices below only checks if BaseOpIdx
1187     // and OtherOpIdx are commutable, it does not really searches for
1188     // other commutable operands and does not change the values of passed
1189     // variables.
1190     if (OtherOpIdx == BaseOpIdx ||
1191         !TII->findCommutedOpIndices(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx))
1192       continue;
1193
1194     unsigned OtherOpReg = MI->getOperand(OtherOpIdx).getReg();
1195     bool AggressiveCommute = false;
1196
1197     // If OtherOp dies but BaseOp does not, swap the OtherOp and BaseOp
1198     // operands. This makes the live ranges of DstOp and OtherOp joinable.
1199     bool DoCommute =
1200         !BaseOpKilled && isKilled(*MI, OtherOpReg, MRI, TII, LIS, false);
1201
1202     if (!DoCommute &&
1203         isProfitableToCommute(DstOpReg, BaseOpReg, OtherOpReg, MI, Dist)) {
1204       DoCommute = true;
1205       AggressiveCommute = true;
1206     }
1207
1208     // If it's profitable to commute, try to do so.
1209     if (DoCommute && commuteInstruction(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx, Dist)) {
1210       ++NumCommuted;
1211       if (AggressiveCommute)
1212         ++NumAggrCommuted;
1213       return true;
1214     }
1215   }
1216   return false;
1217 }
1218
1219 /// tryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
1220 /// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
1221 /// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
1222 /// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
1223 /// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
1224 /// because mi was rescheduled, and will be visited again later). If the
1225 /// shouldOnlyCommute flag is true, only instruction commutation is attempted.
1226 bool TwoAddressInstructionPass::
1227 tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1228                         MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1229                         unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
1230                         unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute) {
1231   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
1232     return false;
1233
1234   MachineInstr &MI = *mi;
1235   unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
1236   unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1237
1238   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
1239          "cannot make instruction into two-address form");
1240   bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
1241
1242   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
1243     scanUses(regA);
1244
1245   bool Commuted = tryInstructionCommute(&MI, DstIdx, SrcIdx, regBKilled, Dist);
1246
1247   // If the instruction is convertible to 3 Addr, instead
1248   // of returning try 3 Addr transformation aggresively and
1249   // use this variable to check later. Because it might be better.
1250   // For example, we can just use `leal (%rsi,%rdi), %eax` and `ret`
1251   // instead of the following code.
1252   //   addl     %esi, %edi
1253   //   movl     %edi, %eax
1254   //   ret
1255   if (Commuted && !MI.isConvertibleTo3Addr())
1256     return false;
1257
1258   if (shouldOnlyCommute)
1259     return false;
1260
1261   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1262   // re-schedule this MI below it.
1263   if (!Commuted && EnableRescheduling && rescheduleMIBelowKill(mi, nmi, regB)) {
1264     ++NumReSchedDowns;
1265     return true;
1266   }
1267
1268   // If we commuted, regB may have changed so we should re-sample it to avoid
1269   // confusing the three address conversion below.
1270   if (Commuted) {
1271     regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1272     regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
1273   }
1274
1275   if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
1276     // This instruction is potentially convertible to a true
1277     // three-address instruction.  Check if it is profitable.
1278     if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
1279       // Try to convert it.
1280       if (convertInstTo3Addr(mi, nmi, regA, regB, Dist)) {
1281         ++NumConvertedTo3Addr;
1282         return true; // Done with this instruction.
1283       }
1284     }
1285   }
1286
1287   // Return if it is commuted but 3 addr conversion is failed.
1288   if (Commuted)
1289     return false;
1290
1291   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1292   // re-schedule it before this MI if it's legal.
1293   if (EnableRescheduling && rescheduleKillAboveMI(mi, nmi, regB)) {
1294     ++NumReSchedUps;
1295     return true;
1296   }
1297
1298   // If this is an instruction with a load folded into it, try unfolding
1299   // the load, e.g. avoid this:
1300   //   movq %rdx, %rcx
1301   //   addq (%rax), %rcx
1302   // in favor of this:
1303   //   movq (%rax), %rcx
1304   //   addq %rdx, %rcx
1305   // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
1306   if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
1307     // Determine if a load can be unfolded.
1308     unsigned LoadRegIndex;
1309     unsigned NewOpc =
1310       TII->getOpcodeAfterMemoryUnfold(MI.getOpcode(),
1311                                       /*UnfoldLoad=*/true,
1312                                       /*UnfoldStore=*/false,
1313                                       &LoadRegIndex);
1314     if (NewOpc != 0) {
1315       const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
1316       if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
1317         // Unfold the load.
1318         DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
1319         const TargetRegisterClass *RC =
1320           TRI->getAllocatableClass(
1321             TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
1322         unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
1323         SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
1324         if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
1325                                       /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
1326                                       NewMIs)) {
1327           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1328           return false;
1329         }
1330         assert(NewMIs.size() == 2 &&
1331                "Unfolded a load into multiple instructions!");
1332         // The load was previously folded, so this is the only use.
1333         NewMIs[1]->addRegisterKilled(Reg, TRI);
1334
1335         // Tentatively insert the instructions into the block so that they
1336         // look "normal" to the transformation logic.
1337         MBB->insert(mi, NewMIs[0]);
1338         MBB->insert(mi, NewMIs[1]);
1339
1340         DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
1341                      << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
1342
1343         // Transform the instruction, now that it no longer has a load.
1344         unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
1345         unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
1346         MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
1347         bool TransformResult =
1348           tryInstructionTransform(NewMI, mi, NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, true);
1349         (void)TransformResult;
1350         assert(!TransformResult &&
1351                "tryInstructionTransform() should return false.");
1352         if (NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
1353           // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
1354           // instructions and discard the original.
1355           if (LV) {
1356             for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1357               MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1358               if (MO.isReg() &&
1359                   TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
1360                 if (MO.isUse()) {
1361                   if (MO.isKill()) {
1362                     if (NewMIs[0]->killsRegister(MO.getReg()))
1363                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[0]);
1364                     else {
1365                       assert(NewMIs[1]->killsRegister(MO.getReg()) &&
1366                              "Kill missing after load unfold!");
1367                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[1]);
1368                     }
1369                   }
1370                 } else if (LV->removeVirtualRegisterDead(MO.getReg(), &MI)) {
1371                   if (NewMIs[1]->registerDefIsDead(MO.getReg()))
1372                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[1]);
1373                   else {
1374                     assert(NewMIs[0]->registerDefIsDead(MO.getReg()) &&
1375                            "Dead flag missing after load unfold!");
1376                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[0]);
1377                   }
1378                 }
1379               }
1380             }
1381             LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
1382           }
1383
1384           SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
1385           if (LIS) {
1386             for (MachineInstr::const_mop_iterator MOI = MI.operands_begin(),
1387                  MOE = MI.operands_end(); MOI != MOE; ++MOI) {
1388               if (MOI->isReg())
1389                 OrigRegs.push_back(MOI->getReg());
1390             }
1391           }
1392
1393           MI.eraseFromParent();
1394
1395           // Update LiveIntervals.
1396           if (LIS) {
1397             MachineBasicBlock::iterator Begin(NewMIs[0]);
1398             MachineBasicBlock::iterator End(NewMIs[1]);
1399             LIS->repairIntervalsInRange(MBB, Begin, End, OrigRegs);
1400           }
1401
1402           mi = NewMIs[1];
1403         } else {
1404           // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
1405           // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
1406           // original.
1407           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1408           NewMIs[0]->eraseFromParent();
1409           NewMIs[1]->eraseFromParent();
1410         }
1411       }
1412     }
1413   }
1414
1415   return false;
1416 }
1417
1418 // Collect tied operands of MI that need to be handled.
1419 // Rewrite trivial cases immediately.
1420 // Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
1421 bool TwoAddressInstructionPass::
1422 collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
1423   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1424   bool AnyOps = false;
1425   unsigned NumOps = MI->getNumOperands();
1426
1427   for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
1428     unsigned DstIdx = 0;
1429     if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
1430       continue;
1431     AnyOps = true;
1432     MachineOperand &SrcMO = MI->getOperand(SrcIdx);
1433     MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1434     unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
1435     unsigned DstReg = DstMO.getReg();
1436     // Tied constraint already satisfied?
1437     if (SrcReg == DstReg)
1438       continue;
1439
1440     assert(SrcReg && SrcMO.isUse() && "two address instruction invalid");
1441
1442     // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
1443     if (SrcMO.isUndef() && !DstMO.getSubReg()) {
1444       // Constrain the DstReg register class if required.
1445       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1446         if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
1447                                                              TRI, *MF))
1448           MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
1449       SrcMO.setReg(DstReg);
1450       SrcMO.setSubReg(0);
1451       DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
1452       continue;
1453     }
1454     TiedOperands[SrcReg].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
1455   }
1456   return AnyOps;
1457 }
1458
1459 // Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
1460 // The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
1461 void
1462 TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
1463                                             TiedPairList &TiedPairs,
1464                                             unsigned &Dist) {
1465   bool IsEarlyClobber = false;
1466   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1467     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(TiedPairs[tpi].second);
1468     IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
1469   }
1470
1471   bool RemovedKillFlag = false;
1472   bool AllUsesCopied = true;
1473   unsigned LastCopiedReg = 0;
1474   SlotIndex LastCopyIdx;
1475   unsigned RegB = 0;
1476   unsigned SubRegB = 0;
1477   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1478     unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
1479     unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
1480
1481     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1482     unsigned RegA = DstMO.getReg();
1483
1484     // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
1485     // instruction was commuted.
1486     RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
1487     SubRegB = MI->getOperand(SrcIdx).getSubReg();
1488
1489     if (RegA == RegB) {
1490       // The register is tied to multiple destinations (or else we would
1491       // not have continued this far), but this use of the register
1492       // already matches the tied destination.  Leave it.
1493       AllUsesCopied = false;
1494       continue;
1495     }
1496     LastCopiedReg = RegA;
1497
1498     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
1499            "cannot make instruction into two-address form");
1500
1501 #ifndef NDEBUG
1502     // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
1503     // (a = b + a for example) because our transformation will not
1504     // work. This should never occur because we are in SSA form.
1505     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
1506       assert(i == DstIdx ||
1507              !MI->getOperand(i).isReg() ||
1508              MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
1509 #endif
1510
1511     // Emit a copy.
1512     MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1513                                       TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA);
1514     // If this operand is folding a truncation, the truncation now moves to the
1515     // copy so that the register classes remain valid for the operands.
1516     MIB.addReg(RegB, 0, SubRegB);
1517     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(RegB);
1518     if (SubRegB) {
1519       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
1520         assert(TRI->getMatchingSuperRegClass(RC, MRI->getRegClass(RegA),
1521                                              SubRegB) &&
1522                "tied subregister must be a truncation");
1523         // The superreg class will not be used to constrain the subreg class.
1524         RC = nullptr;
1525       }
1526       else {
1527         assert(TRI->getMatchingSuperReg(RegA, SubRegB, MRI->getRegClass(RegB))
1528                && "tied subregister must be a truncation");
1529       }
1530     }
1531
1532     // Update DistanceMap.
1533     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1534     --PrevMI;
1535     DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
1536     DistanceMap[MI] = ++Dist;
1537
1538     if (LIS) {
1539       LastCopyIdx = LIS->InsertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
1540
1541       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
1542         LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegA);
1543         VNInfo *VNI = LI.getNextValue(LastCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1544         SlotIndex endIdx =
1545           LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot(IsEarlyClobber);
1546         LI.addSegment(LiveInterval::Segment(LastCopyIdx, endIdx, VNI));
1547       }
1548     }
1549
1550     DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *MIB);
1551
1552     MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
1553     assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
1554            "inconsistent operand info for 2-reg pass");
1555     if (MO.isKill()) {
1556       MO.setIsKill(false);
1557       RemovedKillFlag = true;
1558     }
1559
1560     // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
1561     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
1562         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
1563       MRI->constrainRegClass(RegA, RC);
1564     MO.setReg(RegA);
1565     // The getMatchingSuper asserts guarantee that the register class projected
1566     // by SubRegB is compatible with RegA with no subregister. So regardless of
1567     // whether the dest oper writes a subreg, the source oper should not.
1568     MO.setSubReg(0);
1569
1570     // Propagate SrcRegMap.
1571     SrcRegMap[RegA] = RegB;
1572   }
1573
1574   if (AllUsesCopied) {
1575     if (!IsEarlyClobber) {
1576       // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
1577       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1578         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1579         if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.getSubReg() == SubRegB &&
1580             MO.isUse()) {
1581           if (MO.isKill()) {
1582             MO.setIsKill(false);
1583             RemovedKillFlag = true;
1584           }
1585           MO.setReg(LastCopiedReg);
1586           MO.setSubReg(0);
1587         }
1588       }
1589     }
1590
1591     // Update live variables for regB.
1592     if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
1593       MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1594       --PrevMI;
1595       LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
1596     }
1597
1598     // Update LiveIntervals.
1599     if (LIS) {
1600       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegB);
1601       SlotIndex MIIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
1602       LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MIIdx);
1603       assert(I != LI.end() && "RegB must be live-in to use.");
1604
1605       SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(IsEarlyClobber);
1606       if (I->end == UseIdx)
1607         LI.removeSegment(LastCopyIdx, UseIdx);
1608     }
1609
1610   } else if (RemovedKillFlag) {
1611     // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
1612     // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
1613     // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
1614     // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
1615     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1616       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1617       if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1618         MO.setIsKill(true);
1619         break;
1620       }
1621     }
1622   }
1623 }
1624
1625 /// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
1626 ///
1627 bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
1628   MF = &Func;
1629   const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
1630   MRI = &MF->getRegInfo();
1631   TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
1632   TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
1633   InstrItins = MF->getSubtarget().getInstrItineraryData();
1634   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
1635   LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
1636   AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
1637   OptLevel = TM.getOptLevel();
1638
1639   bool MadeChange = false;
1640
1641   DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
1642   DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
1643         << MF->getName() << '\n');
1644
1645   // This pass takes the function out of SSA form.
1646   MRI->leaveSSA();
1647
1648   TiedOperandMap TiedOperands;
1649   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), MBBE = MF->end();
1650        MBBI != MBBE; ++MBBI) {
1651     MBB = MBBI;
1652     unsigned Dist = 0;
1653     DistanceMap.clear();
1654     SrcRegMap.clear();
1655     DstRegMap.clear();
1656     Processed.clear();
1657     for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), me = MBB->end();
1658          mi != me; ) {
1659       MachineBasicBlock::iterator nmi = std::next(mi);
1660       if (mi->isDebugValue()) {
1661         mi = nmi;
1662         continue;
1663       }
1664
1665       // Expand REG_SEQUENCE instructions. This will position mi at the first
1666       // expanded instruction.
1667       if (mi->isRegSequence())
1668         eliminateRegSequence(mi);
1669
1670       DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
1671
1672       processCopy(&*mi);
1673
1674       // First scan through all the tied register uses in this instruction
1675       // and record a list of pairs of tied operands for each register.
1676       if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
1677         mi = nmi;
1678         continue;
1679       }
1680
1681       ++NumTwoAddressInstrs;
1682       MadeChange = true;
1683       DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
1684
1685       // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
1686       // transformations that may either eliminate the tied operands or
1687       // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
1688       if (TiedOperands.size() == 1) {
1689         SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, unsigned> > &TiedPairs
1690           = TiedOperands.begin()->second;
1691         if (TiedPairs.size() == 1) {
1692           unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
1693           unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
1694           unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
1695           unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
1696           if (SrcReg != DstReg &&
1697               tryInstructionTransform(mi, nmi, SrcIdx, DstIdx, Dist, false)) {
1698             // The tied operands have been eliminated or shifted further down
1699             // the block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
1700             TiedOperands.clear();
1701             mi = nmi;
1702             continue;
1703           }
1704         }
1705       }
1706
1707       // Now iterate over the information collected above.
1708       for (TiedOperandMap::iterator OI = TiedOperands.begin(),
1709              OE = TiedOperands.end(); OI != OE; ++OI) {
1710         processTiedPairs(mi, OI->second, Dist);
1711         DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
1712       }
1713
1714       // Rewrite INSERT_SUBREG as COPY now that we no longer need SSA form.
1715       if (mi->isInsertSubreg()) {
1716         // From %reg = INSERT_SUBREG %reg, %subreg, subidx
1717         // To   %reg:subidx = COPY %subreg
1718         unsigned SubIdx = mi->getOperand(3).getImm();
1719         mi->RemoveOperand(3);
1720         assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
1721         mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
1722         mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
1723         mi->RemoveOperand(1);
1724         mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
1725         DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
1726       }
1727
1728       // Clear TiedOperands here instead of at the top of the loop
1729       // since most instructions do not have tied operands.
1730       TiedOperands.clear();
1731       mi = nmi;
1732     }
1733   }
1734
1735   if (LIS)
1736     MF->verify(this, "After two-address instruction pass");
1737
1738   return MadeChange;
1739 }
1740
1741 /// Eliminate a REG_SEQUENCE instruction as part of the de-ssa process.
1742 ///
1743 /// The instruction is turned into a sequence of sub-register copies:
1744 ///
1745 ///   %dst = REG_SEQUENCE %v1, ssub0, %v2, ssub1
1746 ///
1747 /// Becomes:
1748 ///
1749 ///   %dst:ssub0<def,undef> = COPY %v1
1750 ///   %dst:ssub1<def> = COPY %v2
1751 ///
1752 void TwoAddressInstructionPass::
1753 eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator &MBBI) {
1754   MachineInstr *MI = MBBI;
1755   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1756   if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
1757       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
1758       !(MI->getNumOperands() & 1)) {
1759     DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
1760     llvm_unreachable(nullptr);
1761   }
1762
1763   SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
1764   if (LIS) {
1765     OrigRegs.push_back(MI->getOperand(0).getReg());
1766     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2)
1767       OrigRegs.push_back(MI->getOperand(i).getReg());
1768   }
1769
1770   bool DefEmitted = false;
1771   for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1772     MachineOperand &UseMO = MI->getOperand(i);
1773     unsigned SrcReg = UseMO.getReg();
1774     unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1775     // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
1776     if (UseMO.isUndef())
1777       continue;
1778
1779     // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
1780     // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
1781     bool isKill = UseMO.isKill();
1782     if (isKill)
1783       for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
1784         if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
1785           MI->getOperand(j).setIsKill();
1786           UseMO.setIsKill(false);
1787           isKill = false;
1788           break;
1789         }
1790
1791     // Insert the sub-register copy.
1792     MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1793                                    TII->get(TargetOpcode::COPY))
1794       .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
1795       .addOperand(UseMO);
1796
1797     // The first def needs an <undef> flag because there is no live register
1798     // before it.
1799     if (!DefEmitted) {
1800       CopyMI->getOperand(0).setIsUndef(true);
1801       // Return an iterator pointing to the first inserted instr.
1802       MBBI = CopyMI;
1803     }
1804     DefEmitted = true;
1805
1806     // Update LiveVariables' kill info.
1807     if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
1808       LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
1809
1810     DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
1811   }
1812
1813   MachineBasicBlock::iterator EndMBBI =
1814       std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
1815
1816   if (!DefEmitted) {
1817     DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
1818     MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
1819     for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
1820       MI->RemoveOperand(j);
1821   } else {
1822     DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
1823     MI->eraseFromParent();
1824   }
1825
1826   // Udpate LiveIntervals.
1827   if (LIS)
1828     LIS->repairIntervalsInRange(MBB, MBBI, EndMBBI, OrigRegs);
1829 }