TwoAddressInstructionPass refactoring: Extract another method.
[oota-llvm.git] / 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 #define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
31 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
34 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
37 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
38 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
39 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
40 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
41 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
42 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
43 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
44 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
45 #include "llvm/Support/Debug.h"
46 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
47 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
48 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
49 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
50 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
51 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
52 using namespace llvm;
53
54 STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
55 STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
56 STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
57 STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
58 STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
59 STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
60 STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
61
62 namespace {
63   class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
64     MachineFunction *MF;
65     const TargetInstrInfo *TII;
66     const TargetRegisterInfo *TRI;
67     const InstrItineraryData *InstrItins;
68     MachineRegisterInfo *MRI;
69     LiveVariables *LV;
70     SlotIndexes *Indexes;
71     LiveIntervals *LIS;
72     AliasAnalysis *AA;
73     CodeGenOpt::Level OptLevel;
74
75     // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
76     // current basic block.
77     DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
78
79     // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
80     // are likely targets to be coalesced to due to copies from physical
81     // registers to virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
82     DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
83
84     // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
85     // are likely targets to be coalesced to due to copies to physical
86     // registers from virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
87     DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
88
89     /// RegSequences - Keep track the list of REG_SEQUENCE instructions seen
90     /// during the initial walk of the machine function.
91     SmallVector<MachineInstr*, 16> RegSequences;
92
93     bool Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
94                               unsigned Reg,
95                               MachineBasicBlock::iterator OldPos);
96
97     bool NoUseAfterLastDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
98                            unsigned &LastDef);
99
100     bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
101                                MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
102                                unsigned Dist);
103
104     bool CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
105                             MachineFunction::iterator &mbbi,
106                             unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist);
107
108     bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
109
110     bool ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
111                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
112                             MachineFunction::iterator &mbbi,
113                             unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
114
115     bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
116                        MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
117
118     bool RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
119                                MachineBasicBlock::iterator &mi,
120                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
121                                unsigned Reg);
122     bool RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
123                                MachineBasicBlock::iterator &mi,
124                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
125                                unsigned Reg);
126
127     bool TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
128                                  MachineBasicBlock::iterator &nmi,
129                                  MachineFunction::iterator &mbbi,
130                                  unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
131                                  unsigned Dist,
132                                  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
133
134     void ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
135                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
136
137     void ProcessCopy(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
138                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
139
140     typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
141     typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
142     bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
143     void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
144
145     void CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs, unsigned DstReg);
146
147     /// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
148     /// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
149     /// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE.
150     bool EliminateRegSequences();
151
152   public:
153     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
154     TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
155       initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
156     }
157
158     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
159       AU.setPreservesCFG();
160       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
161       AU.addPreserved<LiveVariables>();
162       AU.addPreserved<SlotIndexes>();
163       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
164       AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
165       AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
166       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
167     }
168
169     /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
170     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
171   };
172 }
173
174 char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
175 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
176                 "Two-Address instruction pass", false, false)
177 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
178 INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
179                 "Two-Address instruction pass", false, false)
180
181 char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
182
183 /// Sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
184 /// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
185 /// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
186 /// register pressure.
187 bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
188                                            MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
189                                            MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
190   // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
191   // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
192   // the instruction to be in three-address form.
193
194   // Check if it's safe to move this instruction.
195   bool SeenStore = true; // Be conservative.
196   if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
197     return false;
198
199   unsigned DefReg = 0;
200   SmallSet<unsigned, 4> UseRegs;
201
202   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
203     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
204     if (!MO.isReg())
205       continue;
206     unsigned MOReg = MO.getReg();
207     if (!MOReg)
208       continue;
209     if (MO.isUse() && MOReg != SavedReg)
210       UseRegs.insert(MO.getReg());
211     if (!MO.isDef())
212       continue;
213     if (MO.isImplicit())
214       // Don't try to move it if it implicitly defines a register.
215       return false;
216     if (DefReg)
217       // For now, don't move any instructions that define multiple registers.
218       return false;
219     DefReg = MO.getReg();
220   }
221
222   // Find the instruction that kills SavedReg.
223   MachineInstr *KillMI = NULL;
224   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
225          UI = MRI->use_nodbg_begin(SavedReg),
226          UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
227     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
228     if (!UseMO.isKill())
229       continue;
230     KillMI = UseMO.getParent();
231     break;
232   }
233
234   // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
235   // appropriate location, we can try to sink the current instruction
236   // past it.
237   if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
238       KillMI->isTerminator())
239     return false;
240
241   // If any of the definitions are used by another instruction between the
242   // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
243   //
244   // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
245   // instruction is before or after another instruction. Then we can use
246   // MachineRegisterInfo def / use instead.
247   MachineOperand *KillMO = NULL;
248   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
249   ++KillPos;
250
251   unsigned NumVisited = 0;
252   for (MachineBasicBlock::iterator I = llvm::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
253     MachineInstr *OtherMI = I;
254     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
255     if (OtherMI->isDebugValue())
256       continue;
257     if (NumVisited > 30)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
258       return false;
259     ++NumVisited;
260     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
261       MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
262       if (!MO.isReg())
263         continue;
264       unsigned MOReg = MO.getReg();
265       if (!MOReg)
266         continue;
267       if (DefReg == MOReg)
268         return false;
269
270       if (MO.isKill()) {
271         if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
272           // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
273           // marker if we can sink MI past it.
274           KillMO = &MO;
275         else if (UseRegs.count(MOReg))
276           // One of the uses is killed before the destination.
277           return false;
278       }
279     }
280   }
281
282   // Update kill and LV information.
283   KillMO->setIsKill(false);
284   KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
285   KillMO->setIsKill(true);
286
287   if (LV)
288     LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
289
290   // Move instruction to its destination.
291   MBB->remove(MI);
292   MBB->insert(KillPos, MI);
293
294   if (LIS)
295     LIS->handleMove(MI);
296
297   ++Num3AddrSunk;
298   return true;
299 }
300
301 /// NoUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
302 /// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
303 /// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
304 /// def location by reference
305 bool TwoAddressInstructionPass::NoUseAfterLastDef(unsigned Reg,
306                                            MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
307                                            unsigned &LastDef) {
308   LastDef = 0;
309   unsigned LastUse = Dist;
310   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(Reg),
311          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
312     MachineOperand &MO = I.getOperand();
313     MachineInstr *MI = MO.getParent();
314     if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
315       continue;
316     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
317     if (DI == DistanceMap.end())
318       continue;
319     if (MO.isUse() && DI->second < LastUse)
320       LastUse = DI->second;
321     if (MO.isDef() && DI->second > LastDef)
322       LastDef = DI->second;
323   }
324
325   return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
326 }
327
328 /// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
329 /// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
330 /// registers and whether they are physical registers by reference.
331 static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
332                         unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
333                         bool &IsSrcPhys, bool &IsDstPhys) {
334   SrcReg = 0;
335   DstReg = 0;
336   if (MI.isCopy()) {
337     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
338     SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
339   } else if (MI.isInsertSubreg() || MI.isSubregToReg()) {
340     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
341     SrcReg = MI.getOperand(2).getReg();
342   } else
343     return false;
344
345   IsSrcPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
346   IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
347   return true;
348 }
349
350 /// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
351 /// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
352 /// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
353 ///
354 /// For example, in this code:
355 ///
356 ///   %reg1034 = copy %reg1024
357 ///   %reg1035 = copy %reg1025<kill>
358 ///   %reg1036 = add %reg1034<kill>, %reg1035<kill>
359 ///
360 /// %reg1034 is not considered to be killed, since it is copied from a
361 /// register which is not killed. Treating it as not killed lets the
362 /// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
363 /// coalescing eliminate the extra copy.
364 ///
365 static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
366                      const MachineRegisterInfo *MRI,
367                      const TargetInstrInfo *TII) {
368   MachineInstr *DefMI = &MI;
369   for (;;) {
370     if (!DefMI->killsRegister(Reg))
371       return false;
372     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
373       return true;
374     MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
375     // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
376     // go with what the kill flag says.
377     if (llvm::next(Begin) != MRI->def_end())
378       return true;
379     DefMI = &*Begin;
380     bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
381     unsigned SrcReg,  DstReg;
382     // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
383     // be coalesced, so follow the kill flag.
384     if (!isCopyToReg(*DefMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
385       return true;
386     Reg = SrcReg;
387   }
388 }
389
390 /// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
391 /// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
392 static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
393   const MCInstrDesc &MCID = MI.getDesc();
394   unsigned NumOps = MI.isInlineAsm()
395     ? MI.getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
396   for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i) {
397     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
398     if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
399       continue;
400     unsigned ti;
401     if (MI.isRegTiedToDefOperand(i, &ti)) {
402       DstReg = MI.getOperand(ti).getReg();
403       return true;
404     }
405   }
406   return false;
407 }
408
409 /// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
410 /// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
411 static
412 MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
413                                      MachineRegisterInfo *MRI,
414                                      const TargetInstrInfo *TII,
415                                      bool &IsCopy,
416                                      unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
417   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
418     // None or more than one use.
419     return 0;
420   MachineInstr &UseMI = *MRI->use_nodbg_begin(Reg);
421   if (UseMI.getParent() != MBB)
422     return 0;
423   unsigned SrcReg;
424   bool IsSrcPhys;
425   if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
426     IsCopy = true;
427     return &UseMI;
428   }
429   IsDstPhys = false;
430   if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg, DstReg)) {
431     IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
432     return &UseMI;
433   }
434   return 0;
435 }
436
437 /// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
438 /// might be mapped to.
439 static unsigned
440 getMappedReg(unsigned Reg, DenseMap<unsigned, unsigned> &RegMap) {
441   while (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))  {
442     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator SI = RegMap.find(Reg);
443     if (SI == RegMap.end())
444       return 0;
445     Reg = SI->second;
446   }
447   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
448     return Reg;
449   return 0;
450 }
451
452 /// regsAreCompatible - Return true if the two registers are equal or aliased.
453 ///
454 static bool
455 regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
456   if (RegA == RegB)
457     return true;
458   if (!RegA || !RegB)
459     return false;
460   return TRI->regsOverlap(RegA, RegB);
461 }
462
463
464 /// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
465 /// the two-address instruction that's being processed.
466 bool
467 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB,
468                                        unsigned regC,
469                                        MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
470                                        unsigned Dist) {
471   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
472     return false;
473
474   // Determine if it's profitable to commute this two address instruction. In
475   // general, we want no uses between this instruction and the definition of
476   // the two-address register.
477   // e.g.
478   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
479   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
480   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
481   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1028
482   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
483   // In this case, it might not be possible to coalesce the second MOV8rr
484   // instruction if the first one is coalesced. So it would be profitable to
485   // commute it:
486   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
487   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
488   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
489   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
490   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
491
492   if (!MI->killsRegister(regC))
493     return false;
494
495   // Ok, we have something like:
496   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
497   // let's see if it's worth commuting it.
498
499   // Look for situations like this:
500   // %reg1024<def> = MOV r1
501   // %reg1025<def> = MOV r0
502   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
503   // r0            = MOV %reg1026
504   // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
505   unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
506   if (ToRegA) {
507     unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
508     unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
509     bool BComp = !FromRegB || regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
510     bool CComp = !FromRegC || regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
511     if (BComp != CComp)
512       return !BComp && CComp;
513   }
514
515   // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
516   // instruction, then bail.
517   unsigned LastDefC = 0;
518   if (!NoUseAfterLastDef(regC, MBB, Dist, LastDefC))
519     return false;
520
521   // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
522   // instruction, then go ahead and make this transformation.
523   unsigned LastDefB = 0;
524   if (!NoUseAfterLastDef(regB, MBB, Dist, LastDefB))
525     return true;
526
527   // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
528   // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
529   return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
530 }
531
532 /// CommuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
533 /// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
534 /// successful.
535 bool
536 TwoAddressInstructionPass::CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
537                                MachineFunction::iterator &mbbi,
538                                unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist) {
539   MachineInstr *MI = mi;
540   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
541   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI);
542
543   if (NewMI == 0) {
544     DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
545     return false;
546   }
547
548   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
549   // If the instruction changed to commute it, update livevar.
550   if (NewMI != MI) {
551     if (LV)
552       // Update live variables
553       LV->replaceKillInstruction(RegC, MI, NewMI);
554     if (Indexes)
555       Indexes->replaceMachineInstrInMaps(MI, NewMI);
556
557     mbbi->insert(mi, NewMI);           // Insert the new inst
558     mbbi->erase(mi);                   // Nuke the old inst.
559     mi = NewMI;
560     DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
561   }
562
563   // Update source register map.
564   unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
565   if (FromRegC) {
566     unsigned RegA = MI->getOperand(0).getReg();
567     SrcRegMap[RegA] = FromRegC;
568   }
569
570   return true;
571 }
572
573 /// isProfitableToConv3Addr - Return true if it is profitable to convert the
574 /// given 2-address instruction to a 3-address one.
575 bool
576 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
577   // Look for situations like this:
578   // %reg1024<def> = MOV r1
579   // %reg1025<def> = MOV r0
580   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
581   // r2            = MOV %reg1026
582   // Turn ADD into a 3-address instruction to avoid a copy.
583   unsigned FromRegB = getMappedReg(RegB, SrcRegMap);
584   if (!FromRegB)
585     return false;
586   unsigned ToRegA = getMappedReg(RegA, DstRegMap);
587   return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
588 }
589
590 /// ConvertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
591 /// three address one. Return true if this transformation was successful.
592 bool
593 TwoAddressInstructionPass::ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
594                                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
595                                               MachineFunction::iterator &mbbi,
596                                               unsigned RegA, unsigned RegB,
597                                               unsigned Dist) {
598   MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(mbbi, mi, LV);
599   if (NewMI) {
600     DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
601     DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
602     bool Sunk = false;
603
604     if (Indexes)
605       Indexes->replaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
606
607     if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
608       // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
609       // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
610       // then one instruction.
611       Sunk = Sink3AddrInstruction(mbbi, NewMI, RegB, mi);
612
613     mbbi->erase(mi); // Nuke the old inst.
614
615     if (!Sunk) {
616       DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
617       mi = NewMI;
618       nmi = llvm::next(mi);
619     }
620
621     // Update source and destination register maps.
622     SrcRegMap.erase(RegA);
623     DstRegMap.erase(RegB);
624     return true;
625   }
626
627   return false;
628 }
629
630 /// ScanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
631 /// is a copy or a two-address instruction.
632 void
633 TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
634                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
635   SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
636   bool IsDstPhys;
637   bool IsCopy = false;
638   unsigned NewReg = 0;
639   unsigned Reg = DstReg;
640   while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
641                                                       NewReg, IsDstPhys)) {
642     if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI))
643       break;
644
645     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
646     if (DI != DistanceMap.end())
647       // Earlier in the same MBB.Reached via a back edge.
648       break;
649
650     if (IsDstPhys) {
651       VirtRegPairs.push_back(NewReg);
652       break;
653     }
654     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(NewReg, Reg)).second;
655     if (!isNew)
656       assert(SrcRegMap[NewReg] == Reg && "Can't map to two src registers!");
657     VirtRegPairs.push_back(NewReg);
658     Reg = NewReg;
659   }
660
661   if (!VirtRegPairs.empty()) {
662     unsigned ToReg = VirtRegPairs.back();
663     VirtRegPairs.pop_back();
664     while (!VirtRegPairs.empty()) {
665       unsigned FromReg = VirtRegPairs.back();
666       VirtRegPairs.pop_back();
667       bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(FromReg, ToReg)).second;
668       if (!isNew)
669         assert(DstRegMap[FromReg] == ToReg &&"Can't map to two dst registers!");
670       ToReg = FromReg;
671     }
672     bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, ToReg)).second;
673     if (!isNew)
674       assert(DstRegMap[DstReg] == ToReg && "Can't map to two dst registers!");
675   }
676 }
677
678 /// ProcessCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
679 /// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
680 /// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
681 /// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
682 /// v1024 = mov r0
683 /// v1025 = mov r1
684 /// v1026 = add v1024, v1025
685 /// r1    = mov r1026
686 /// If 'add' is a two-address instruction, v1024, v1026 are both potentially
687 /// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
688 /// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
689 /// 'add' to eliminate a copy.
690 void TwoAddressInstructionPass::ProcessCopy(MachineInstr *MI,
691                                      MachineBasicBlock *MBB,
692                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
693   if (Processed.count(MI))
694     return;
695
696   bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
697   unsigned SrcReg, DstReg;
698   if (!isCopyToReg(*MI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
699     return;
700
701   if (IsDstPhys && !IsSrcPhys)
702     DstRegMap.insert(std::make_pair(SrcReg, DstReg));
703   else if (!IsDstPhys && IsSrcPhys) {
704     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, SrcReg)).second;
705     if (!isNew)
706       assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
707              "Can't map to two src physical registers!");
708
709     ScanUses(DstReg, MBB, Processed);
710   }
711
712   Processed.insert(MI);
713   return;
714 }
715
716 /// RescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
717 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
718 /// instruction in order to eliminate the need for the copy.
719 bool
720 TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
721                                      MachineBasicBlock::iterator &mi,
722                                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
723                                      unsigned Reg) {
724   // Bail immediately if we don't have LV available. We use it to find kills
725   // efficiently.
726   if (!LV)
727     return false;
728
729   MachineInstr *MI = &*mi;
730   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
731   if (DI == DistanceMap.end())
732     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
733     return false;
734
735   MachineInstr *KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
736   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
737     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
738     return false;
739
740   if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
741       KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
742     // Don't move pass calls, etc.
743     return false;
744
745   unsigned DstReg;
746   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
747     return false;
748
749   bool SeenStore = true;
750   if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
751     return false;
752
753   if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
754     // FIXME: Needs more sophisticated heuristics.
755     return false;
756
757   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
758   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
759   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
760   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
761     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
762     if (!MO.isReg())
763       continue;
764     unsigned MOReg = MO.getReg();
765     if (!MOReg)
766       continue;
767     if (MO.isDef())
768       Defs.insert(MOReg);
769     else {
770       Uses.insert(MOReg);
771       if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
772         Kills.insert(MOReg);
773     }
774   }
775
776   // Move the copies connected to MI down as well.
777   MachineBasicBlock::iterator From = MI;
778   MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
779   while (To->isCopy() && Defs.count(To->getOperand(1).getReg())) {
780     Defs.insert(To->getOperand(0).getReg());
781     ++To;
782   }
783
784   // Check if the reschedule will not break depedencies.
785   unsigned NumVisited = 0;
786   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
787   ++KillPos;
788   for (MachineBasicBlock::iterator I = To; I != KillPos; ++I) {
789     MachineInstr *OtherMI = I;
790     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
791     if (OtherMI->isDebugValue())
792       continue;
793     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
794       return false;
795     ++NumVisited;
796     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
797         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
798       // Don't move pass calls, etc.
799       return false;
800     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
801       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
802       if (!MO.isReg())
803         continue;
804       unsigned MOReg = MO.getReg();
805       if (!MOReg)
806         continue;
807       if (MO.isDef()) {
808         if (Uses.count(MOReg))
809           // Physical register use would be clobbered.
810           return false;
811         if (!MO.isDead() && Defs.count(MOReg))
812           // May clobber a physical register def.
813           // FIXME: This may be too conservative. It's ok if the instruction
814           // is sunken completely below the use.
815           return false;
816       } else {
817         if (Defs.count(MOReg))
818           return false;
819         if (MOReg != Reg &&
820             ((MO.isKill() && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
821           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
822           return false;
823         if (MOReg == Reg && !MO.isKill())
824           // We can't schedule across a use of the register in question.
825           return false;
826         // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
827         assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
828                "Found multiple kills of a register in a basic block");
829       }
830     }
831   }
832
833   // Move debug info as well.
834   while (From != MBB->begin() && llvm::prior(From)->isDebugValue())
835     --From;
836
837   // Copies following MI may have been moved as well.
838   nmi = To;
839   MBB->splice(KillPos, MBB, From, To);
840   DistanceMap.erase(DI);
841
842   // Update live variables
843   LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
844   LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
845   if (LIS)
846     LIS->handleMove(MI);
847
848   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
849   return true;
850 }
851
852 /// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
853 /// instruction too close to the defs of its register dependencies.
854 bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
855                                               MachineInstr *MI,
856                                               MachineBasicBlock *MBB) {
857   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(Reg),
858          DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
859     MachineInstr *DefMI = &*DI;
860     if (DefMI->getParent() != MBB || DefMI->isCopy() || DefMI->isCopyLike())
861       continue;
862     if (DefMI == MI)
863       return true; // MI is defining something KillMI uses
864     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(DefMI);
865     if (DDI == DistanceMap.end())
866       return true;  // Below MI
867     unsigned DefDist = DDI->second;
868     assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
869     if (TII->getInstrLatency(InstrItins, DefMI) > (Dist - DefDist))
870       return true;
871   }
872   return false;
873 }
874
875 /// RescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
876 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
877 /// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
878 /// copy.
879 bool
880 TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
881                                      MachineBasicBlock::iterator &mi,
882                                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
883                                      unsigned Reg) {
884   // Bail immediately if we don't have LV available. We use it to find kills
885   // efficiently.
886   if (!LV)
887     return false;
888
889   MachineInstr *MI = &*mi;
890   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
891   if (DI == DistanceMap.end())
892     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
893     return false;
894
895   MachineInstr *KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
896   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
897     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
898     return false;
899
900   unsigned DstReg;
901   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
902     return false;
903
904   bool SeenStore = true;
905   if (!KillMI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
906     return false;
907
908   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
909   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
910   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
911   SmallSet<unsigned, 2> LiveDefs;
912   for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
913     const MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
914     if (!MO.isReg())
915       continue;
916     unsigned MOReg = MO.getReg();
917     if (MO.isUse()) {
918       if (!MOReg)
919         continue;
920       if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI, MBB))
921         return false;
922       if (MOReg == Reg && !MO.isKill())
923         return false;
924       Uses.insert(MOReg);
925       if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
926         Kills.insert(MOReg);
927     } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
928       Defs.insert(MOReg);
929       if (!MO.isDead())
930         LiveDefs.insert(MOReg);
931     }
932   }
933
934   // Check if the reschedule will not break depedencies.
935   unsigned NumVisited = 0;
936   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
937   for (MachineBasicBlock::iterator I = mi; I != KillPos; ++I) {
938     MachineInstr *OtherMI = I;
939     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
940     if (OtherMI->isDebugValue())
941       continue;
942     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
943       return false;
944     ++NumVisited;
945     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
946         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
947       // Don't move pass calls, etc.
948       return false;
949     SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
950     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
951       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
952       if (!MO.isReg())
953         continue;
954       unsigned MOReg = MO.getReg();
955       if (!MOReg)
956         continue;
957       if (MO.isUse()) {
958         if (Defs.count(MOReg))
959           // Moving KillMI can clobber the physical register if the def has
960           // not been seen.
961           return false;
962         if (Kills.count(MOReg))
963           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
964           return false;
965         if (OtherMI != MI && MOReg == Reg && !MO.isKill())
966           // We can't schedule across a use of the register in question.
967           return false;
968       } else {
969         OtherDefs.push_back(MOReg);
970       }
971     }
972
973     for (unsigned i = 0, e = OtherDefs.size(); i != e; ++i) {
974       unsigned MOReg = OtherDefs[i];
975       if (Uses.count(MOReg))
976         return false;
977       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg) &&
978           LiveDefs.count(MOReg))
979         return false;
980       // Physical register def is seen.
981       Defs.erase(MOReg);
982     }
983   }
984
985   // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
986   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
987   while (InsertPos != MBB->begin() && llvm::prior(InsertPos)->isDebugValue())
988     --InsertPos;
989   MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
990   MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
991   while (llvm::prior(From)->isDebugValue())
992     --From;
993   MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
994
995   nmi = llvm::prior(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
996   DistanceMap.erase(DI);
997
998   // Update live variables
999   LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
1000   LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
1001   if (LIS)
1002     LIS->handleMove(KillMI);
1003
1004   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
1005   return true;
1006 }
1007
1008 /// TryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
1009 /// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
1010 /// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
1011 /// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
1012 /// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
1013 /// because mi was rescheduled, and will be visited again later).
1014 bool TwoAddressInstructionPass::
1015 TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1016                         MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1017                         MachineFunction::iterator &mbbi,
1018                         unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx, unsigned Dist,
1019                         SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
1020   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
1021     return false;
1022
1023   MachineInstr &MI = *mi;
1024   unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
1025   unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1026
1027   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
1028          "cannot make instruction into two-address form");
1029   bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII);
1030
1031   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
1032     ScanUses(regA, &*mbbi, Processed);
1033
1034   // Check if it is profitable to commute the operands.
1035   unsigned SrcOp1, SrcOp2;
1036   unsigned regC = 0;
1037   unsigned regCIdx = ~0U;
1038   bool TryCommute = false;
1039   bool AggressiveCommute = false;
1040   if (MI.isCommutable() && MI.getNumOperands() >= 3 &&
1041       TII->findCommutedOpIndices(&MI, SrcOp1, SrcOp2)) {
1042     if (SrcIdx == SrcOp1)
1043       regCIdx = SrcOp2;
1044     else if (SrcIdx == SrcOp2)
1045       regCIdx = SrcOp1;
1046
1047     if (regCIdx != ~0U) {
1048       regC = MI.getOperand(regCIdx).getReg();
1049       if (!regBKilled && isKilled(MI, regC, MRI, TII))
1050         // If C dies but B does not, swap the B and C operands.
1051         // This makes the live ranges of A and C joinable.
1052         TryCommute = true;
1053       else if (isProfitableToCommute(regA, regB, regC, &MI, mbbi, Dist)) {
1054         TryCommute = true;
1055         AggressiveCommute = true;
1056       }
1057     }
1058   }
1059
1060   // If it's profitable to commute, try to do so.
1061   if (TryCommute && CommuteInstruction(mi, mbbi, regB, regC, Dist)) {
1062     ++NumCommuted;
1063     if (AggressiveCommute)
1064       ++NumAggrCommuted;
1065     return false;
1066   }
1067
1068   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1069   // re-schedule this MI below it.
1070   if (RescheduleMIBelowKill(mbbi, mi, nmi, regB)) {
1071     ++NumReSchedDowns;
1072     return true;
1073   }
1074
1075   if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
1076     // This instruction is potentially convertible to a true
1077     // three-address instruction.  Check if it is profitable.
1078     if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
1079       // Try to convert it.
1080       if (ConvertInstTo3Addr(mi, nmi, mbbi, regA, regB, Dist)) {
1081         ++NumConvertedTo3Addr;
1082         return true; // Done with this instruction.
1083       }
1084     }
1085   }
1086
1087   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1088   // re-schedule it before this MI if it's legal.
1089   if (RescheduleKillAboveMI(mbbi, mi, nmi, regB)) {
1090     ++NumReSchedUps;
1091     return true;
1092   }
1093
1094   // If this is an instruction with a load folded into it, try unfolding
1095   // the load, e.g. avoid this:
1096   //   movq %rdx, %rcx
1097   //   addq (%rax), %rcx
1098   // in favor of this:
1099   //   movq (%rax), %rcx
1100   //   addq %rdx, %rcx
1101   // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
1102   if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
1103     // Determine if a load can be unfolded.
1104     unsigned LoadRegIndex;
1105     unsigned NewOpc =
1106       TII->getOpcodeAfterMemoryUnfold(MI.getOpcode(),
1107                                       /*UnfoldLoad=*/true,
1108                                       /*UnfoldStore=*/false,
1109                                       &LoadRegIndex);
1110     if (NewOpc != 0) {
1111       const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
1112       if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
1113         // Unfold the load.
1114         DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
1115         const TargetRegisterClass *RC =
1116           TRI->getAllocatableClass(
1117             TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
1118         unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
1119         SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
1120         if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
1121                                       /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
1122                                       NewMIs)) {
1123           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1124           return false;
1125         }
1126         assert(NewMIs.size() == 2 &&
1127                "Unfolded a load into multiple instructions!");
1128         // The load was previously folded, so this is the only use.
1129         NewMIs[1]->addRegisterKilled(Reg, TRI);
1130
1131         // Tentatively insert the instructions into the block so that they
1132         // look "normal" to the transformation logic.
1133         mbbi->insert(mi, NewMIs[0]);
1134         mbbi->insert(mi, NewMIs[1]);
1135
1136         DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
1137                      << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
1138
1139         // Transform the instruction, now that it no longer has a load.
1140         unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
1141         unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
1142         MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
1143         bool TransformSuccess =
1144           TryInstructionTransform(NewMI, mi, mbbi,
1145                                   NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, Processed);
1146         if (TransformSuccess ||
1147             NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
1148           // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
1149           // instructions and discard the original.
1150           if (LV) {
1151             for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1152               MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1153               if (MO.isReg() &&
1154                   TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
1155                 if (MO.isUse()) {
1156                   if (MO.isKill()) {
1157                     if (NewMIs[0]->killsRegister(MO.getReg()))
1158                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[0]);
1159                     else {
1160                       assert(NewMIs[1]->killsRegister(MO.getReg()) &&
1161                              "Kill missing after load unfold!");
1162                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[1]);
1163                     }
1164                   }
1165                 } else if (LV->removeVirtualRegisterDead(MO.getReg(), &MI)) {
1166                   if (NewMIs[1]->registerDefIsDead(MO.getReg()))
1167                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[1]);
1168                   else {
1169                     assert(NewMIs[0]->registerDefIsDead(MO.getReg()) &&
1170                            "Dead flag missing after load unfold!");
1171                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[0]);
1172                   }
1173                 }
1174               }
1175             }
1176             LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
1177           }
1178           MI.eraseFromParent();
1179           mi = NewMIs[1];
1180           if (TransformSuccess)
1181             return true;
1182         } else {
1183           // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
1184           // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
1185           // original.
1186           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1187           NewMIs[0]->eraseFromParent();
1188           NewMIs[1]->eraseFromParent();
1189         }
1190       }
1191     }
1192   }
1193
1194   return false;
1195 }
1196
1197 // Collect tied operands of MI that need to be handled.
1198 // Rewrite trivial cases immediately.
1199 // Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
1200 bool TwoAddressInstructionPass::
1201 collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
1202   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1203   bool AnyOps = false;
1204   unsigned NumOps = MI->isInlineAsm() ?
1205     MI->getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
1206
1207   for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
1208     unsigned DstIdx = 0;
1209     if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
1210       continue;
1211     AnyOps = true;
1212
1213     assert(MI->getOperand(SrcIdx).isReg() &&
1214            MI->getOperand(SrcIdx).getReg() &&
1215            MI->getOperand(SrcIdx).isUse() &&
1216            "two address instruction invalid");
1217
1218     unsigned RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
1219
1220     // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
1221     if (MI->getOperand(SrcIdx).isUndef()) {
1222       unsigned DstReg = MI->getOperand(DstIdx).getReg();
1223       // Constrain the DstReg register class if required.
1224       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1225         if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
1226                                                              TRI, *MF))
1227           MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
1228       MI->getOperand(SrcIdx).setReg(DstReg);
1229       DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
1230       continue;
1231     }
1232     TiedOperands[RegB].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
1233   }
1234   return AnyOps;
1235 }
1236
1237 // Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
1238 // The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
1239 void
1240 TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
1241                                             TiedPairList &TiedPairs,
1242                                             unsigned &Dist) {
1243   bool IsEarlyClobber = false;
1244   bool RemovedKillFlag = false;
1245   bool AllUsesCopied = true;
1246   unsigned LastCopiedReg = 0;
1247   unsigned RegB = 0;
1248   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1249     unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
1250     unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
1251
1252     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1253     unsigned RegA = DstMO.getReg();
1254     IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
1255
1256     // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
1257     // instruction was commuted.
1258     RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
1259
1260     if (RegA == RegB) {
1261       // The register is tied to multiple destinations (or else we would
1262       // not have continued this far), but this use of the register
1263       // already matches the tied destination.  Leave it.
1264       AllUsesCopied = false;
1265       continue;
1266     }
1267     LastCopiedReg = RegA;
1268
1269     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
1270            "cannot make instruction into two-address form");
1271
1272 #ifndef NDEBUG
1273     // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
1274     // (a = b + a for example) because our transformation will not
1275     // work. This should never occur because we are in SSA form.
1276     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
1277       assert(i == DstIdx ||
1278              !MI->getOperand(i).isReg() ||
1279              MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
1280 #endif
1281
1282     // Emit a copy.
1283     BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1284             TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA).addReg(RegB);
1285
1286     // Update DistanceMap.
1287     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1288     --PrevMI;
1289     DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
1290     DistanceMap[MI] = ++Dist;
1291
1292     SlotIndex CopyIdx;
1293     if (Indexes)
1294       CopyIdx = Indexes->insertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
1295
1296     DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *PrevMI);
1297
1298     MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
1299     assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
1300            "inconsistent operand info for 2-reg pass");
1301     if (MO.isKill()) {
1302       MO.setIsKill(false);
1303       RemovedKillFlag = true;
1304     }
1305
1306     // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
1307     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
1308         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
1309       MRI->constrainRegClass(RegA, MRI->getRegClass(RegB));
1310
1311     MO.setReg(RegA);
1312
1313     // Propagate SrcRegMap.
1314     SrcRegMap[RegA] = RegB;
1315   }
1316
1317
1318   if (AllUsesCopied) {
1319     if (!IsEarlyClobber) {
1320       // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
1321       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1322         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1323         if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1324           if (MO.isKill()) {
1325             MO.setIsKill(false);
1326             RemovedKillFlag = true;
1327           }
1328           MO.setReg(LastCopiedReg);
1329         }
1330       }
1331     }
1332
1333     // Update live variables for regB.
1334     if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
1335       MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1336       --PrevMI;
1337       LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
1338     }
1339
1340   } else if (RemovedKillFlag) {
1341     // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
1342     // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
1343     // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
1344     // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
1345     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1346       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1347       if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1348         MO.setIsKill(true);
1349         break;
1350       }
1351     }
1352   }
1353
1354   // We didn't change anything if there was a single tied pair, and that
1355   // pair didn't require copies.
1356   if (AllUsesCopied || TiedPairs.size() > 1) {
1357     // Schedule the source copy / remat inserted to form two-address
1358     // instruction. FIXME: Does it matter the distance map may not be
1359     // accurate after it's scheduled?
1360     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1361     --PrevMI;
1362     TII->scheduleTwoAddrSource(PrevMI, MI, *TRI);
1363   }
1364 }
1365
1366 /// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
1367 ///
1368 bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
1369   MF = &Func;
1370   const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
1371   MRI = &MF->getRegInfo();
1372   TII = TM.getInstrInfo();
1373   TRI = TM.getRegisterInfo();
1374   InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
1375   Indexes = getAnalysisIfAvailable<SlotIndexes>();
1376   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
1377   LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
1378   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1379   OptLevel = TM.getOptLevel();
1380
1381   bool MadeChange = false;
1382
1383   DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
1384   DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
1385         << MF->getFunction()->getName() << '\n');
1386
1387   // This pass takes the function out of SSA form.
1388   MRI->leaveSSA();
1389
1390   // ReMatRegs - Keep track of the registers whose def's are remat'ed.
1391   BitVector ReMatRegs(MRI->getNumVirtRegs());
1392
1393   TiedOperandMap TiedOperands;
1394
1395   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
1396   for (MachineFunction::iterator mbbi = MF->begin(), mbbe = MF->end();
1397        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
1398     unsigned Dist = 0;
1399     DistanceMap.clear();
1400     SrcRegMap.clear();
1401     DstRegMap.clear();
1402     Processed.clear();
1403     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbbi->begin(), me = mbbi->end();
1404          mi != me; ) {
1405       MachineBasicBlock::iterator nmi = llvm::next(mi);
1406       if (mi->isDebugValue()) {
1407         mi = nmi;
1408         continue;
1409       }
1410
1411       // Remember REG_SEQUENCE instructions, we'll deal with them later.
1412       if (mi->isRegSequence())
1413         RegSequences.push_back(&*mi);
1414
1415       DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
1416
1417       ProcessCopy(&*mi, &*mbbi, Processed);
1418
1419       // First scan through all the tied register uses in this instruction
1420       // and record a list of pairs of tied operands for each register.
1421       if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
1422         mi = nmi;
1423         continue;
1424       }
1425
1426       ++NumTwoAddressInstrs;
1427       MadeChange = true;
1428       DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
1429
1430       // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
1431       // transformations that may either eliminate the tied operands or
1432       // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
1433       if (TiedOperands.size() == 1) {
1434         SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> &TiedPairs
1435           = TiedOperands.begin()->second;
1436         if (TiedPairs.size() == 1) {
1437           unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
1438           unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
1439           unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
1440           unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
1441           if (SrcReg != DstReg &&
1442               TryInstructionTransform(mi, nmi, mbbi, SrcIdx, DstIdx, Dist,
1443                                       Processed)) {
1444             // The tied operands have been eliminated or shifted further down the
1445             // block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
1446             TiedOperands.clear();
1447             mi = nmi;
1448             continue;
1449           }
1450         }
1451       }
1452
1453       // Now iterate over the information collected above.
1454       for (TiedOperandMap::iterator OI = TiedOperands.begin(),
1455              OE = TiedOperands.end(); OI != OE; ++OI) {
1456         processTiedPairs(mi, OI->second, Dist);
1457         DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
1458       }
1459
1460       // Rewrite INSERT_SUBREG as COPY now that we no longer need SSA form.
1461       if (mi->isInsertSubreg()) {
1462         // From %reg = INSERT_SUBREG %reg, %subreg, subidx
1463         // To   %reg:subidx = COPY %subreg
1464         unsigned SubIdx = mi->getOperand(3).getImm();
1465         mi->RemoveOperand(3);
1466         assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
1467         mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
1468         mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
1469         mi->RemoveOperand(1);
1470         mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
1471         DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
1472       }
1473
1474       // Clear TiedOperands here instead of at the top of the loop
1475       // since most instructions do not have tied operands.
1476       TiedOperands.clear();
1477       mi = nmi;
1478     }
1479   }
1480
1481   // Some remat'ed instructions are dead.
1482   for (int i = ReMatRegs.find_first(); i != -1; i = ReMatRegs.find_next(i)) {
1483     unsigned VReg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
1484     if (MRI->use_nodbg_empty(VReg)) {
1485       MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(VReg);
1486       DefMI->eraseFromParent();
1487     }
1488   }
1489
1490   // Eliminate REG_SEQUENCE instructions. Their whole purpose was to preseve
1491   // SSA form. It's now safe to de-SSA.
1492   MadeChange |= EliminateRegSequences();
1493
1494   return MadeChange;
1495 }
1496
1497 static void UpdateRegSequenceSrcs(unsigned SrcReg,
1498                                   unsigned DstReg, unsigned SubIdx,
1499                                   MachineRegisterInfo *MRI,
1500                                   const TargetRegisterInfo &TRI) {
1501   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI->reg_begin(SrcReg),
1502          RE = MRI->reg_end(); RI != RE; ) {
1503     MachineOperand &MO = RI.getOperand();
1504     ++RI;
1505     MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, TRI);
1506   }
1507 }
1508
1509 // Find the first def of Reg, assuming they are all in the same basic block.
1510 static MachineInstr *findFirstDef(unsigned Reg, MachineRegisterInfo *MRI) {
1511   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Defs;
1512   MachineInstr *First = 0;
1513   for (MachineRegisterInfo::def_iterator RI = MRI->def_begin(Reg);
1514        MachineInstr *MI = RI.skipInstruction(); Defs.insert(MI))
1515     First = MI;
1516   if (!First)
1517     return 0;
1518
1519   MachineBasicBlock *MBB = First->getParent();
1520   MachineBasicBlock::iterator A = First, B = First;
1521   bool Moving;
1522   do {
1523     Moving = false;
1524     if (A != MBB->begin()) {
1525       Moving = true;
1526       --A;
1527       if (Defs.erase(A)) First = A;
1528     }
1529     if (B != MBB->end()) {
1530       Defs.erase(B);
1531       ++B;
1532       Moving = true;
1533     }
1534   } while (Moving && !Defs.empty());
1535   assert(Defs.empty() && "Instructions outside basic block!");
1536   return First;
1537 }
1538
1539 /// CoalesceExtSubRegs - If a number of sources of the REG_SEQUENCE are
1540 /// EXTRACT_SUBREG from the same register and to the same virtual register
1541 /// with different sub-register indices, attempt to combine the
1542 /// EXTRACT_SUBREGs and pre-coalesce them. e.g.
1543 /// %reg1026<def> = VLDMQ %reg1025<kill>, 260, pred:14, pred:%reg0
1544 /// %reg1029:6<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026, 6
1545 /// %reg1029:5<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026<kill>, 5
1546 /// Since D subregs 5, 6 can combine to a Q register, we can coalesce
1547 /// reg1026 to reg1029.
1548 void
1549 TwoAddressInstructionPass::CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs,
1550                                               unsigned DstReg) {
1551   SmallSet<unsigned, 4> Seen;
1552   for (unsigned i = 0, e = Srcs.size(); i != e; ++i) {
1553     unsigned SrcReg = Srcs[i];
1554     if (!Seen.insert(SrcReg))
1555       continue;
1556
1557     // Check that the instructions are all in the same basic block.
1558     MachineInstr *SrcDefMI = MRI->getUniqueVRegDef(SrcReg);
1559     MachineInstr *DstDefMI = MRI->getUniqueVRegDef(DstReg);
1560     if (!SrcDefMI || !DstDefMI ||
1561         SrcDefMI->getParent() != DstDefMI->getParent())
1562       continue;
1563
1564     // If there are no other uses than copies which feed into
1565     // the reg_sequence, then we might be able to coalesce them.
1566     bool CanCoalesce = true;
1567     SmallVector<unsigned, 4> SrcSubIndices, DstSubIndices;
1568     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1569            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1570            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
1571       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1572       if (!UseMI->isCopy() || UseMI->getOperand(0).getReg() != DstReg) {
1573         CanCoalesce = false;
1574         break;
1575       }
1576       SrcSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(1).getSubReg());
1577       DstSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(0).getSubReg());
1578     }
1579
1580     if (!CanCoalesce || SrcSubIndices.size() < 2)
1581       continue;
1582
1583     // Check that the source subregisters can be combined.
1584     std::sort(SrcSubIndices.begin(), SrcSubIndices.end());
1585     unsigned NewSrcSubIdx = 0;
1586     if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(SrcReg), SrcSubIndices,
1587                                       NewSrcSubIdx))
1588       continue;
1589
1590     // Check that the destination subregisters can also be combined.
1591     std::sort(DstSubIndices.begin(), DstSubIndices.end());
1592     unsigned NewDstSubIdx = 0;
1593     if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(DstReg), DstSubIndices,
1594                                       NewDstSubIdx))
1595       continue;
1596
1597     // If neither source nor destination can be combined to the full register,
1598     // just give up.  This could be improved if it ever matters.
1599     if (NewSrcSubIdx != 0 && NewDstSubIdx != 0)
1600       continue;
1601
1602     // Now that we know that all the uses are extract_subregs and that those
1603     // subregs can somehow be combined, scan all the extract_subregs again to
1604     // make sure the subregs are in the right order and can be composed.
1605     MachineInstr *SomeMI = 0;
1606     CanCoalesce = true;
1607     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1608            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1609            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
1610       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1611       assert(UseMI->isCopy());
1612       unsigned DstSubIdx = UseMI->getOperand(0).getSubReg();
1613       unsigned SrcSubIdx = UseMI->getOperand(1).getSubReg();
1614       assert(DstSubIdx != 0 && "missing subreg from RegSequence elimination");
1615       if ((NewDstSubIdx == 0 &&
1616            TRI->composeSubRegIndices(NewSrcSubIdx, DstSubIdx) != SrcSubIdx) ||
1617           (NewSrcSubIdx == 0 &&
1618            TRI->composeSubRegIndices(NewDstSubIdx, SrcSubIdx) != DstSubIdx)) {
1619         CanCoalesce = false;
1620         break;
1621       }
1622       // Keep track of one of the uses.  Preferably the first one which has a
1623       // <def,undef> flag.
1624       if (!SomeMI || UseMI->getOperand(0).isUndef())
1625         SomeMI = UseMI;
1626     }
1627     if (!CanCoalesce)
1628       continue;
1629
1630     // Insert a copy to replace the original.
1631     MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*SomeMI->getParent(), SomeMI,
1632                                    SomeMI->getDebugLoc(),
1633                                    TII->get(TargetOpcode::COPY))
1634       .addReg(DstReg, RegState::Define |
1635                       getUndefRegState(SomeMI->getOperand(0).isUndef()),
1636               NewDstSubIdx)
1637       .addReg(SrcReg, 0, NewSrcSubIdx);
1638
1639     // Remove all the old extract instructions.
1640     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1641            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1642            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ) {
1643       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1644       ++UI;
1645       if (UseMI == CopyMI)
1646         continue;
1647       assert(UseMI->isCopy());
1648       // Move any kills to the new copy or extract instruction.
1649       if (UseMI->getOperand(1).isKill()) {
1650         CopyMI->getOperand(1).setIsKill();
1651         if (LV)
1652           // Update live variables
1653           LV->replaceKillInstruction(SrcReg, UseMI, &*CopyMI);
1654       }
1655       UseMI->eraseFromParent();
1656     }
1657   }
1658 }
1659
1660 static bool HasOtherRegSequenceUses(unsigned Reg, MachineInstr *RegSeq,
1661                                     MachineRegisterInfo *MRI) {
1662   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(Reg),
1663          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1664     MachineInstr *UseMI = &*UI;
1665     if (UseMI != RegSeq && UseMI->isRegSequence())
1666       return true;
1667   }
1668   return false;
1669 }
1670
1671 /// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
1672 /// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
1673 /// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE. e.g.
1674 ///
1675 /// %reg1029<def>, %reg1030<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
1676 /// %reg1031<def> = REG_SEQUENCE %reg1029<kill>, 5, %reg1030<kill>, 6
1677 /// =>
1678 /// %reg1031:5<def>, %reg1031:6<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
1679 bool TwoAddressInstructionPass::EliminateRegSequences() {
1680   if (RegSequences.empty())
1681     return false;
1682
1683   for (unsigned i = 0, e = RegSequences.size(); i != e; ++i) {
1684     MachineInstr *MI = RegSequences[i];
1685     unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1686     if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
1687         TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
1688         !(MI->getNumOperands() & 1)) {
1689       DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
1690       llvm_unreachable(0);
1691     }
1692
1693     bool IsImpDef = true;
1694     SmallVector<unsigned, 4> RealSrcs;
1695     SmallSet<unsigned, 4> Seen;
1696     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1697       // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
1698       if (MI->getOperand(i).isUndef()) {
1699         MI->getOperand(i).setReg(0);
1700         continue;
1701       }
1702       unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
1703       unsigned SrcSubIdx = MI->getOperand(i).getSubReg();
1704       unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1705       // DefMI of NULL means the value does not have a vreg in this block
1706       // i.e., its a physical register or a subreg.
1707       // In either case we force a copy to be generated.
1708       MachineInstr *DefMI = NULL;
1709       if (!MI->getOperand(i).getSubReg() &&
1710           !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)) {
1711         DefMI = MRI->getUniqueVRegDef(SrcReg);
1712       }
1713
1714       if (DefMI && DefMI->isImplicitDef()) {
1715         DefMI->eraseFromParent();
1716         continue;
1717       }
1718       IsImpDef = false;
1719
1720       // Remember COPY sources. These might be candidate for coalescing.
1721       if (DefMI && DefMI->isCopy() && DefMI->getOperand(1).getSubReg())
1722         RealSrcs.push_back(DefMI->getOperand(1).getReg());
1723
1724       bool isKill = MI->getOperand(i).isKill();
1725       if (!DefMI || !Seen.insert(SrcReg) ||
1726           MI->getParent() != DefMI->getParent() ||
1727           !isKill || HasOtherRegSequenceUses(SrcReg, MI, MRI) ||
1728           !TRI->getMatchingSuperRegClass(MRI->getRegClass(DstReg),
1729                                          MRI->getRegClass(SrcReg), SubIdx)) {
1730         // REG_SEQUENCE cannot have duplicated operands, add a copy.
1731         // Also add an copy if the source is live-in the block. We don't want
1732         // to end up with a partial-redef of a livein, e.g.
1733         // BB0:
1734         // reg1051:10<def> =
1735         // ...
1736         // BB1:
1737         // ... = reg1051:10
1738         // BB2:
1739         // reg1051:9<def> =
1740         // LiveIntervalAnalysis won't like it.
1741         //
1742         // If the REG_SEQUENCE doesn't kill its source, keeping live variables
1743         // correctly up to date becomes very difficult. Insert a copy.
1744
1745         // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
1746         // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
1747         if (isKill)
1748           for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
1749             if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
1750               MI->getOperand(j).setIsKill();
1751               isKill = false;
1752               break;
1753             }
1754
1755         MachineBasicBlock::iterator InsertLoc = MI;
1756         MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), InsertLoc,
1757                                 MI->getDebugLoc(), TII->get(TargetOpcode::COPY))
1758             .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
1759             .addReg(SrcReg, getKillRegState(isKill), SrcSubIdx);
1760         MI->getOperand(i).setReg(0);
1761         if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
1762           LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
1763         DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
1764       }
1765     }
1766
1767     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1768       unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
1769       if (!SrcReg) continue;
1770       unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1771       UpdateRegSequenceSrcs(SrcReg, DstReg, SubIdx, MRI, *TRI);
1772     }
1773
1774     // Set <def,undef> flags on the first DstReg def in the basic block.
1775     // It marks the beginning of the live range. All the other defs are
1776     // read-modify-write.
1777     if (MachineInstr *Def = findFirstDef(DstReg, MRI)) {
1778       for (unsigned i = 0, e = Def->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1779         MachineOperand &MO = Def->getOperand(i);
1780         if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == DstReg)
1781           MO.setIsUndef();
1782       }
1783       // Make sure there is a full non-subreg imp-def operand on the
1784       // instruction.  This shouldn't be necessary, but it seems that at least
1785       // RAFast requires it.
1786       Def->addRegisterDefined(DstReg, TRI);
1787       DEBUG(dbgs() << "First def: " << *Def);
1788     }
1789
1790     if (IsImpDef) {
1791       DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
1792       MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
1793       for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
1794         MI->RemoveOperand(j);
1795     } else {
1796       DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
1797       MI->eraseFromParent();
1798     }
1799
1800     // Try coalescing some EXTRACT_SUBREG instructions. This can create
1801     // INSERT_SUBREG instructions that must have <undef> flags added by
1802     // LiveIntervalAnalysis, so only run it when LiveVariables is available.
1803     if (LV)
1804       CoalesceExtSubRegs(RealSrcs, DstReg);
1805   }
1806
1807   RegSequences.clear();
1808   return true;
1809 }