[PowerPC] Yet another approach to __tls_get_addr
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / CodeGenRegisters.cpp
1 //===- CodeGenRegisters.cpp - Register and RegisterClass Info -------------===//
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 defines structures to encapsulate information gleaned from the
11 // target register and register class definitions.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "CodeGenRegisters.h"
16 #include "CodeGenTarget.h"
17 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/Twine.h"
22 #include "llvm/Support/Debug.h"
23 #include "llvm/TableGen/Error.h"
24
25 using namespace llvm;
26
27 #define DEBUG_TYPE "regalloc-emitter"
28
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30 //                             CodeGenSubRegIndex
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(Record *R, unsigned Enum)
34   : TheDef(R), EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
35   Name = R->getName();
36   if (R->getValue("Namespace"))
37     Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
38   Size = R->getValueAsInt("Size");
39   Offset = R->getValueAsInt("Offset");
40 }
41
42 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(StringRef N, StringRef Nspace,
43                                        unsigned Enum)
44   : TheDef(nullptr), Name(N), Namespace(Nspace), Size(-1), Offset(-1),
45     EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
46 }
47
48 std::string CodeGenSubRegIndex::getQualifiedName() const {
49   std::string N = getNamespace();
50   if (!N.empty())
51     N += "::";
52   N += getName();
53   return N;
54 }
55
56 void CodeGenSubRegIndex::updateComponents(CodeGenRegBank &RegBank) {
57   if (!TheDef)
58     return;
59
60   std::vector<Record*> Comps = TheDef->getValueAsListOfDefs("ComposedOf");
61   if (!Comps.empty()) {
62     if (Comps.size() != 2)
63       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
64                       "ComposedOf must have exactly two entries");
65     CodeGenSubRegIndex *A = RegBank.getSubRegIdx(Comps[0]);
66     CodeGenSubRegIndex *B = RegBank.getSubRegIdx(Comps[1]);
67     CodeGenSubRegIndex *X = A->addComposite(B, this);
68     if (X)
69       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "Ambiguous ComposedOf entries");
70   }
71
72   std::vector<Record*> Parts =
73     TheDef->getValueAsListOfDefs("CoveringSubRegIndices");
74   if (!Parts.empty()) {
75     if (Parts.size() < 2)
76       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
77                       "CoveredBySubRegs must have two or more entries");
78     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> IdxParts;
79     for (unsigned i = 0, e = Parts.size(); i != e; ++i)
80       IdxParts.push_back(RegBank.getSubRegIdx(Parts[i]));
81     RegBank.addConcatSubRegIndex(IdxParts, this);
82   }
83 }
84
85 unsigned CodeGenSubRegIndex::computeLaneMask() const {
86   // Already computed?
87   if (LaneMask)
88     return LaneMask;
89
90   // Recursion guard, shouldn't be required.
91   LaneMask = ~0u;
92
93   // The lane mask is simply the union of all sub-indices.
94   unsigned M = 0;
95   for (const auto &C : Composed)
96     M |= C.second->computeLaneMask();
97   assert(M && "Missing lane mask, sub-register cycle?");
98   LaneMask = M;
99   return LaneMask;
100 }
101
102 //===----------------------------------------------------------------------===//
103 //                              CodeGenRegister
104 //===----------------------------------------------------------------------===//
105
106 CodeGenRegister::CodeGenRegister(Record *R, unsigned Enum)
107   : TheDef(R),
108     EnumValue(Enum),
109     CostPerUse(R->getValueAsInt("CostPerUse")),
110     CoveredBySubRegs(R->getValueAsBit("CoveredBySubRegs")),
111     SubRegsComplete(false),
112     SuperRegsComplete(false),
113     TopoSig(~0u)
114 {}
115
116 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
117   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
118   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
119
120   if (SRIs.size() != SRs.size())
121     PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
122                     "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
123
124   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
125     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
126     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
127   }
128
129   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
130   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
131   // sub-register.
132   //
133   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
134   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
135     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
136
137   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship between two
138   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
139   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
140   for (unsigned i = 0, e = Aliases.size(); i != e; ++i) {
141     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Aliases[i]);
142     ExplicitAliases.push_back(Reg);
143     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
144   }
145 }
146
147 const std::string &CodeGenRegister::getName() const {
148   assert(TheDef && "no def");
149   return TheDef->getName();
150 }
151
152 namespace {
153 // Iterate over all register units in a set of registers.
154 class RegUnitIterator {
155   CodeGenRegister::Vec::const_iterator RegI, RegE;
156   CodeGenRegister::RegUnitList::iterator UnitI, UnitE;
157
158 public:
159   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Vec &Regs):
160     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()), UnitI(), UnitE() {
161
162     if (RegI != RegE) {
163       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
164       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
165       advance();
166     }
167   }
168
169   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
170
171   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
172
173   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
174
175   /// Preincrement.  Move to the next unit.
176   void operator++() {
177     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
178     ++UnitI;
179     advance();
180   }
181
182 protected:
183   void advance() {
184     while (UnitI == UnitE) {
185       if (++RegI == RegE)
186         break;
187       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
188       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
189     }
190   }
191 };
192 } // namespace
193
194 // Return true of this unit appears in RegUnits.
195 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
196   return RegUnits.test(Unit);
197 }
198
199 // Inherit register units from subregisters.
200 // Return true if the RegUnits changed.
201 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
202   bool changed = false;
203   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
204        I != E; ++I) {
205     CodeGenRegister *SR = I->second;
206     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
207     changed |= (RegUnits |= SR->RegUnits);
208   }
209
210   return changed;
211 }
212
213 const CodeGenRegister::SubRegMap &
214 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
215   // Only compute this map once.
216   if (SubRegsComplete)
217     return SubRegs;
218   SubRegsComplete = true;
219
220   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
221   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
222     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
223     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
224     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
225       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
226                       " appears twice in Register " + getName());
227     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
228     // The inherited sub-registers are mapped below.
229     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
230   }
231
232   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
233   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
234
235   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
236   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
237   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
238     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
239     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
240
241     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
242          ++SI) {
243       if (!SubRegs.insert(*SI).second)
244         Orphans.insert(SI->second);
245     }
246   }
247
248   // Expand any composed subreg indices.
249   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
250   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
251   // expanded subreg indices recursively.
252   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
253   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
254     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
255     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
256     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
257     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
258
259     // Look at the possible compositions of Idx.
260     // They may not all be supported by SR.
261     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
262            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
263       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
264       if (SRI == Map.end())
265         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
266       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
267       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
268       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
269         continue;
270       // We found a new name for the orphaned sub-register.
271       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
272       Indices.push_back(I->second);
273     }
274   }
275
276   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
277   // Create inferred indexes for all missing entries.
278   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
279   // Consider this subreg sequence:
280   //
281   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
282   //
283   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
284   // can be reached in two different ways:
285   //
286   //   qsub_1 -> ssub_0
287   //   dsub_2 -> ssub_0
288   //
289   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
290   // dsub_1, dsub_2] subregs without necessarily having a qsub_1 subreg.  The
291   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
292   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
293     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
294     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
295     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
296     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
297          ++SI)
298       if (Orphans.erase(SI->second))
299         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SI->first)] = SI->second;
300   }
301
302   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
303   for (SubRegMap::const_iterator SI = SubRegs.begin(), SE = SubRegs.end();
304        SI != SE; ++SI) {
305     if (SI->second == this) {
306       ArrayRef<SMLoc> Loc;
307       if (TheDef)
308         Loc = TheDef->getLoc();
309       PrintFatalError(Loc, "Register " + getName() +
310                       " has itself as a sub-register");
311     }
312
313     // Compute AllSuperRegsCovered.
314     if (!CoveredBySubRegs)
315       SI->first->AllSuperRegsCovered = false;
316
317     // Ensure that every sub-register has a unique name.
318     DenseMap<const CodeGenRegister*, CodeGenSubRegIndex*>::iterator Ins =
319       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SI->second, SI->first)).first;
320     if (Ins->second == SI->first)
321       continue;
322     // Trouble: Two different names for SI->second.
323     ArrayRef<SMLoc> Loc;
324     if (TheDef)
325       Loc = TheDef->getLoc();
326     PrintFatalError(Loc, "Sub-register can't have two names: " +
327                   SI->second->getName() + " available as " +
328                   SI->first->getName() + " and " + Ins->second->getName());
329   }
330
331   // Derive possible names for sub-register concatenations from any explicit
332   // sub-registers. By doing this before computeSecondarySubRegs(), we ensure
333   // that getConcatSubRegIndex() won't invent any concatenated indices that the
334   // user already specified.
335   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
336     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
337     if (!SR->CoveredBySubRegs || SR->ExplicitSubRegs.size() <= 1)
338       continue;
339
340     // SR is composed of multiple sub-regs. Find their names in this register.
341     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
342     for (unsigned j = 0, e = SR->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j)
343       Parts.push_back(getSubRegIndex(SR->ExplicitSubRegs[j]));
344
345     // Offer this as an existing spelling for the concatenation of Parts.
346     RegBank.addConcatSubRegIndex(Parts, ExplicitSubRegIndices[i]);
347   }
348
349   // Initialize RegUnitList. Because getSubRegs is called recursively, this
350   // processes the register hierarchy in postorder.
351   //
352   // Inherit all sub-register units. It is good enough to look at the explicit
353   // sub-registers, the other registers won't contribute any more units.
354   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
355     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
356     RegUnits |= SR->RegUnits;
357   }
358
359   // Absent any ad hoc aliasing, we create one register unit per leaf register.
360   // These units correspond to the maximal cliques in the register overlap
361   // graph which is optimal.
362   //
363   // When there is ad hoc aliasing, we simply create one unit per edge in the
364   // undirected ad hoc aliasing graph. Technically, we could do better by
365   // identifying maximal cliques in the ad hoc graph, but cliques larger than 2
366   // are extremely rare anyway (I've never seen one), so we don't bother with
367   // the added complexity.
368   for (unsigned i = 0, e = ExplicitAliases.size(); i != e; ++i) {
369     CodeGenRegister *AR = ExplicitAliases[i];
370     // Only visit each edge once.
371     if (AR->SubRegsComplete)
372       continue;
373     // Create a RegUnit representing this alias edge, and add it to both
374     // registers.
375     unsigned Unit = RegBank.newRegUnit(this, AR);
376     RegUnits.set(Unit);
377     AR->RegUnits.set(Unit);
378   }
379
380   // Finally, create units for leaf registers without ad hoc aliases. Note that
381   // a leaf register with ad hoc aliases doesn't get its own unit - it isn't
382   // necessary. This means the aliasing leaf registers can share a single unit.
383   if (RegUnits.empty())
384     RegUnits.set(RegBank.newRegUnit(this));
385
386   // We have now computed the native register units. More may be adopted later
387   // for balancing purposes.
388   NativeRegUnits = RegUnits;
389
390   return SubRegs;
391 }
392
393 // In a register that is covered by its sub-registers, try to find redundant
394 // sub-registers. For example:
395 //
396 //   QQ0 = {Q0, Q1}
397 //   Q0 = {D0, D1}
398 //   Q1 = {D2, D3}
399 //
400 // We can infer that D1_D2 is also a sub-register, even if it wasn't named in
401 // the register definition.
402 //
403 // The explicitly specified registers form a tree. This function discovers
404 // sub-register relationships that would force a DAG.
405 //
406 void CodeGenRegister::computeSecondarySubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
407   // Collect new sub-registers first, add them later.
408   SmallVector<SubRegMap::value_type, 8> NewSubRegs;
409
410   // Look at the leading super-registers of each sub-register. Those are the
411   // candidates for new sub-registers, assuming they are fully contained in
412   // this register.
413   for (SubRegMap::iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end(); I != E; ++I){
414     const CodeGenRegister *SubReg = I->second;
415     const CodeGenRegister::SuperRegList &Leads = SubReg->LeadingSuperRegs;
416     for (unsigned i = 0, e = Leads.size(); i != e; ++i) {
417       CodeGenRegister *Cand = const_cast<CodeGenRegister*>(Leads[i]);
418       // Already got this sub-register?
419       if (Cand == this || getSubRegIndex(Cand))
420         continue;
421       // Check if each component of Cand is already a sub-register.
422       // We know that the first component is I->second, and is present with the
423       // name I->first.
424       SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts(1, I->first);
425       assert(!Cand->ExplicitSubRegs.empty() &&
426              "Super-register has no sub-registers");
427       for (unsigned j = 1, e = Cand->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j) {
428         if (CodeGenSubRegIndex *Idx = getSubRegIndex(Cand->ExplicitSubRegs[j]))
429           Parts.push_back(Idx);
430         else {
431           // Sub-register doesn't exist.
432           Parts.clear();
433           break;
434         }
435       }
436       // If some Cand sub-register is not part of this register, or if Cand only
437       // has one sub-register, there is nothing to do.
438       if (Parts.size() <= 1)
439         continue;
440
441       // Each part of Cand is a sub-register of this. Make the full Cand also
442       // a sub-register with a concatenated sub-register index.
443       CodeGenSubRegIndex *Concat= RegBank.getConcatSubRegIndex(Parts);
444       NewSubRegs.push_back(std::make_pair(Concat, Cand));
445     }
446   }
447
448   // Now add all the new sub-registers.
449   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
450     // Don't add Cand if another sub-register is already using the index.
451     if (!SubRegs.insert(NewSubRegs[i]).second)
452       continue;
453
454     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
455     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
456     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(NewSubReg, NewIdx));
457   }
458
459   // Create sub-register index composition maps for the synthesized indices.
460   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
461     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
462     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
463     for (SubRegMap::const_iterator SI = NewSubReg->SubRegs.begin(),
464            SE = NewSubReg->SubRegs.end(); SI != SE; ++SI) {
465       CodeGenSubRegIndex *SubIdx = getSubRegIndex(SI->second);
466       if (!SubIdx)
467         PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "No SubRegIndex for " +
468                         SI->second->getName() + " in " + getName());
469       NewIdx->addComposite(SI->first, SubIdx);
470     }
471   }
472 }
473
474 void CodeGenRegister::computeSuperRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
475   // Only visit each register once.
476   if (SuperRegsComplete)
477     return;
478   SuperRegsComplete = true;
479
480   // Make sure all sub-registers have been visited first, so the super-reg
481   // lists will be topologically ordered.
482   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
483        I != E; ++I)
484     I->second->computeSuperRegs(RegBank);
485
486   // Now add this as a super-register on all sub-registers.
487   // Also compute the TopoSigId in post-order.
488   TopoSigId Id;
489   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
490        I != E; ++I) {
491     // Topological signature computed from SubIdx, TopoId(SubReg).
492     // Loops and idempotent indices have TopoSig = ~0u.
493     Id.push_back(I->first->EnumValue);
494     Id.push_back(I->second->TopoSig);
495
496     // Don't add duplicate entries.
497     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
498       continue;
499     I->second->SuperRegs.push_back(this);
500   }
501   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
502 }
503
504 void
505 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
506                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
507   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
508   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
509     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
510     if (OSet.insert(SR))
511       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
512   }
513   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
514   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
515        I != E; ++I)
516     OSet.insert(I->second);
517 }
518
519 // Get the sum of this register's unit weights.
520 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
521   unsigned Weight = 0;
522   for (RegUnitList::iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
523        I != E; ++I) {
524     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
525   }
526   return Weight;
527 }
528
529 //===----------------------------------------------------------------------===//
530 //                               RegisterTuples
531 //===----------------------------------------------------------------------===//
532
533 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
534 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
535 // registers.
536 namespace {
537 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
538   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) override {
539     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
540     unsigned Dim = Indices.size();
541     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
542     if (Dim != SubRegs->getSize())
543       PrintFatalError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
544     if (Dim < 2)
545       PrintFatalError(Def->getLoc(),
546                       "Tuples must have at least 2 sub-registers");
547
548     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
549     unsigned Length = ~0u;
550     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
551     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
552       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i], Def->getLoc());
553       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
554     }
555
556     if (Length == 0)
557       return;
558
559     // Precompute some types.
560     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
561     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
562     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
563
564     // Zip them up.
565     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
566       std::string Name;
567       Record *Proto = Lists[0][n];
568       std::vector<Init*> Tuple;
569       unsigned CostPerUse = 0;
570       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
571         Record *Reg = Lists[i][n];
572         if (i) Name += '_';
573         Name += Reg->getName();
574         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
575         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
576                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
577       }
578
579       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
580       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
581       // RecordKeeper.
582       Record *NewReg = new Record(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords());
583       Elts.insert(NewReg);
584
585       // Copy Proto super-classes.
586       ArrayRef<Record *> Supers = Proto->getSuperClasses();
587       ArrayRef<SMRange> Ranges = Proto->getSuperClassRanges();
588       for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i)
589         NewReg->addSuperClass(Supers[i], Ranges[i]);
590
591       // Copy Proto fields.
592       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
593         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
594
595         // Skip existing fields, like NAME.
596         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
597           continue;
598
599         StringRef Field = RV.getName();
600
601         // Replace the sub-register list with Tuple.
602         if (Field == "SubRegs")
603           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
604
605         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
606         if (Field == "AsmName")
607           RV.setValue(BlankName);
608
609         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
610         if (Field == "CostPerUse")
611           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
612
613         // Composite registers are always covered by sub-registers.
614         if (Field == "CoveredBySubRegs")
615           RV.setValue(BitInit::get(true));
616
617         // Copy fields from the RegisterTuples def.
618         if (Field == "SubRegIndices" ||
619             Field == "CompositeIndices") {
620           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
621           continue;
622         }
623
624         // Some fields get their default uninitialized value.
625         if (Field == "DwarfNumbers" ||
626             Field == "DwarfAlias" ||
627             Field == "Aliases") {
628           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
629             NewReg->addValue(*DefRV);
630           continue;
631         }
632
633         // Everything else is copied from Proto.
634         NewReg->addValue(RV);
635       }
636     }
637   }
638 };
639 }
640
641 //===----------------------------------------------------------------------===//
642 //                            CodeGenRegisterClass
643 //===----------------------------------------------------------------------===//
644
645 static void sortAndUniqueRegisters(CodeGenRegister::Vec &M) {
646   std::sort(M.begin(), M.end(), deref<llvm::less>());
647   M.erase(std::unique(M.begin(), M.end(), deref<llvm::equal>()), M.end());
648 }
649
650 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
651   : TheDef(R),
652     Name(R->getName()),
653     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
654     EnumValue(-1),
655     LaneMask(0) {
656   // Rename anonymous register classes.
657   if (R->getName().size() > 9 && R->getName()[9] == '.') {
658     static unsigned AnonCounter = 0;
659     R->setName("AnonRegClass_" + utostr(AnonCounter));
660     // MSVC2012 ICEs if AnonCounter++ is directly passed to utostr.
661     ++AnonCounter;
662   }
663
664   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
665   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
666     Record *Type = TypeList[i];
667     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
668       PrintFatalError("RegTypes list member '" + Type->getName() +
669         "' does not derive from the ValueType class!");
670     VTs.push_back(getValueType(Type));
671   }
672   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
673
674   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
675   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
676   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
677   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
678
679   // Default allocation order always contains all registers.
680   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
681     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
682     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
683     Members.push_back(Reg);
684     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
685   }
686   sortAndUniqueRegisters(Members);
687
688   // Alternative allocation orders may be subsets.
689   SetTheory::RecSet Order;
690   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
691     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
692     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
693     // Verify that all altorder members are regclass members.
694     while (!Order.empty()) {
695       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
696       Order.pop_back();
697       if (!contains(Reg))
698         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
699                       " is not a class member");
700     }
701   }
702
703   // Allow targets to override the size in bits of the RegisterClass.
704   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
705
706   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
707   SpillSize = Size ? Size : MVT(VTs[0]).getSizeInBits();
708   SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
709   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
710   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
711   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
712 }
713
714 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
715 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
716 // class structure has been computed.
717 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
718                                            StringRef Name, Key Props)
719   : Members(*Props.Members),
720     TheDef(nullptr),
721     Name(Name),
722     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
723     EnumValue(-1),
724     SpillSize(Props.SpillSize),
725     SpillAlignment(Props.SpillAlignment),
726     CopyCost(0),
727     Allocatable(true) {
728   for (const auto R : Members)
729     TopoSigs.set(R->getTopoSig());
730 }
731
732 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
733 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
734   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
735   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
736
737   // The last super-class is the smallest one.
738   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
739
740   // Most properties are copied directly.
741   // Exceptions are members, size, and alignment
742   Namespace = Super.Namespace;
743   VTs = Super.VTs;
744   CopyCost = Super.CopyCost;
745   Allocatable = Super.Allocatable;
746   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
747
748   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
749   // super-class.
750   Orders.resize(Super.Orders.size());
751   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
752     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
753       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
754         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
755 }
756
757 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
758   return std::binary_search(Members.begin(), Members.end(), Reg,
759                             deref<llvm::less>());
760 }
761
762 namespace llvm {
763   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
764     OS << "{ S=" << K.SpillSize << ", A=" << K.SpillAlignment;
765     for (const auto R : *K.Members)
766       OS << ", " << R->getName();
767     return OS << " }";
768   }
769 }
770
771 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
772 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
773 bool CodeGenRegisterClass::Key::
774 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
775   assert(Members && B.Members);
776   return std::tie(*Members, SpillSize, SpillAlignment) <
777          std::tie(*B.Members, B.SpillSize, B.SpillAlignment);
778 }
779
780 // Returns true if RC is a strict subclass.
781 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
782 // instruction operand where a register of this classis required. It must
783 // satisfy these conditions:
784 //
785 // 1. All RC registers are also in this.
786 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
787 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
788 //
789 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
790                          const CodeGenRegisterClass *B) {
791   return A->SpillAlignment && B->SpillAlignment % A->SpillAlignment == 0 &&
792          A->SpillSize <= B->SpillSize &&
793          std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
794                        B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
795                        deref<llvm::less>());
796 }
797
798 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
799 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
800 ///
801 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
802 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
803 ///
804 static bool TopoOrderRC(const CodeGenRegisterClass &PA,
805                         const CodeGenRegisterClass &PB) {
806   auto *A = &PA;
807   auto *B = &PB;
808   if (A == B)
809     return 0;
810
811   // Order by ascending spill size.
812   if (A->SpillSize < B->SpillSize)
813     return true;
814   if (A->SpillSize > B->SpillSize)
815     return false;
816
817   // Order by ascending spill alignment.
818   if (A->SpillAlignment < B->SpillAlignment)
819     return true;
820   if (A->SpillAlignment > B->SpillAlignment)
821     return false;
822
823   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
824   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
825   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
826     return true;
827   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
828     return false;
829
830   // Finally order by name as a tie breaker.
831   return StringRef(A->getName()) < B->getName();
832 }
833
834 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
835   if (Namespace.empty())
836     return getName();
837   else
838     return Namespace + "::" + getName();
839 }
840
841 // Compute sub-classes of all register classes.
842 // Assume the classes are ordered topologically.
843 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
844   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
845
846   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
847   for (auto I = RegClasses.rbegin(), E = RegClasses.rend(); I != E; ++I) {
848     CodeGenRegisterClass &RC = *I;
849     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
850     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
851
852     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
853     for (auto I2 = I.base(), E2 = RegClasses.end(); I2 != E2; ++I2) {
854       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I2;
855       if (RC.SubClasses.test(SubRC.EnumValue))
856         continue;
857       if (!testSubClass(&RC, &SubRC))
858         continue;
859       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
860       // check them again.
861       RC.SubClasses |= SubRC.SubClasses;
862     }
863
864     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
865     for (auto I2 = std::next(I); I2 != E && testSubClass(&RC, &*I2); ++I2)
866       RC.SubClasses.set(I2->EnumValue);
867   }
868
869   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
870   for (auto &RC : RegClasses) {
871     const BitVector &SC = RC.getSubClasses();
872     auto I = RegClasses.begin();
873     for (int s = 0, next_s = SC.find_first(); next_s != -1;
874          next_s = SC.find_next(s)) {
875       std::advance(I, next_s - s);
876       s = next_s;
877       if (&*I == &RC)
878         continue;
879       I->SuperClasses.push_back(&RC);
880     }
881   }
882
883   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
884   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
885   // propagate properties down multiple levels.
886   for (auto &RC : RegClasses)
887     if (!RC.getDef())
888       RC.inheritProperties(RegBank);
889 }
890
891 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
892                                               BitVector &Out) const {
893   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
894   if (FindI == SuperRegClasses.end())
895     return;
896   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
897     Out.set(RC->EnumValue);
898 }
899
900 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
901 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(
902   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
903   std::vector<unsigned> TmpUnits;
904   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI)
905     TmpUnits.push_back(*UnitI);
906   std::sort(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end());
907   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
908                    std::back_inserter(RegUnits));
909 }
910
911 //===----------------------------------------------------------------------===//
912 //                               CodeGenRegBank
913 //===----------------------------------------------------------------------===//
914
915 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records) {
916   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
917   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
918   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
919   Sets.addExpander("RegisterTuples", new TupleExpander());
920
921   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
922   // More indices will be synthesized later.
923   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
924   std::sort(SRIs.begin(), SRIs.end(), LessRecord());
925   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
926     getSubRegIdx(SRIs[i]);
927   // Build composite maps from ComposedOf fields.
928   for (auto &Idx : SubRegIndices)
929     Idx.updateComponents(*this);
930
931   // Read in the register definitions.
932   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
933   std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), LessRecordRegister());
934   // Assign the enumeration values.
935   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
936     getReg(Regs[i]);
937
938   // Expand tuples and number the new registers.
939   std::vector<Record*> Tups =
940     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
941
942   for (Record *R : Tups) {
943     std::vector<Record *> TupRegs = *Sets.expand(R);
944     std::sort(TupRegs.begin(), TupRegs.end(), LessRecordRegister());
945     for (Record *RC : TupRegs)
946       getReg(RC);
947   }
948
949   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
950   // register-register references.
951   for (auto &Reg : Registers)
952     Reg.buildObjectGraph(*this);
953
954   // Compute register name map.
955   for (auto &Reg : Registers)
956     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
957     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
958     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
959     // code, just drive-by refactoring)
960     RegistersByName.insert(
961         std::make_pair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"), &Reg));
962
963   // Precompute all sub-register maps.
964   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
965   for (auto &Reg : Registers)
966     Reg.computeSubRegs(*this);
967
968   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
969   for (auto &Reg : Registers)
970     if (Reg.CoveredBySubRegs)
971       Reg.computeSecondarySubRegs(*this);
972
973   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
974   // ordered SuperRegs list.
975   for (auto &Reg : Registers)
976     Reg.computeSuperRegs(*this);
977
978   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
979   // discovered now.
980   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
981
982   // Read in register class definitions.
983   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
984   if (RCs.empty())
985     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
986
987   // Allocate user-defined register classes.
988   for (auto *RC : RCs) {
989     RegClasses.push_back(CodeGenRegisterClass(*this, RC));
990     addToMaps(&RegClasses.back());
991   }
992
993   // Infer missing classes to create a full algebra.
994   computeInferredRegisterClasses();
995
996   // Order register classes topologically and assign enum values.
997   RegClasses.sort(TopoOrderRC);
998   unsigned i = 0;
999   for (auto &RC : RegClasses)
1000     RC.EnumValue = i++;
1001   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1002 }
1003
1004 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1005 CodeGenSubRegIndex*
1006 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1007   SubRegIndices.emplace_back(Name, Namespace, SubRegIndices.size() + 1);
1008   return &SubRegIndices.back();
1009 }
1010
1011 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1012   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1013   if (Idx)
1014     return Idx;
1015   SubRegIndices.emplace_back(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1016   Idx = &SubRegIndices.back();
1017   return Idx;
1018 }
1019
1020 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1021   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1022   if (Reg)
1023     return Reg;
1024   Registers.emplace_back(Def, Registers.size() + 1);
1025   Reg = &Registers.back();
1026   return Reg;
1027 }
1028
1029 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1030   if (Record *Def = RC->getDef())
1031     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1032
1033   // Duplicate classes are rejected by insert().
1034   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1035   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1036   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1037 }
1038
1039 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1040 CodeGenRegisterClass*
1041 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1042                                     const CodeGenRegister::Vec *Members,
1043                                     StringRef Name) {
1044   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1045   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->SpillSize, RC->SpillAlignment);
1046   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1047   if (FoundI != Key2RC.end())
1048     return FoundI->second;
1049
1050   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1051   RegClasses.push_back(CodeGenRegisterClass(*this, Name, K));
1052   addToMaps(&RegClasses.back());
1053   return &RegClasses.back();
1054 }
1055
1056 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1057   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1058     return RC;
1059
1060   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1061 }
1062
1063 CodeGenSubRegIndex*
1064 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1065                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1066   // Look for an existing entry.
1067   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1068   if (Comp)
1069     return Comp;
1070
1071   // None exists, synthesize one.
1072   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1073   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1074   A->addComposite(B, Comp);
1075   return Comp;
1076 }
1077
1078 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1079 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1080   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1081
1082   // Look for an existing entry.
1083   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1084   if (Idx)
1085     return Idx;
1086
1087   // None exists, synthesize one.
1088   std::string Name = Parts.front()->getName();
1089   // Determine whether all parts are contiguous.
1090   bool isContinuous = true;
1091   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1092   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1093   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1094   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1095     Name += '_';
1096     Name += Parts[i]->getName();
1097     Size += Parts[i]->Size;
1098     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1099       isContinuous = false;
1100     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1101     LastSize = Parts[i]->Size;
1102   }
1103   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1104   Idx->Size = Size;
1105   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1106   return Idx;
1107 }
1108
1109 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1110   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1111   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1112   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1113
1114   for (const auto &Reg1 : Registers) {
1115     // Skip identical subreg structures already processed.
1116     if (TopoSigs.test(Reg1.getTopoSig()))
1117       continue;
1118     TopoSigs.set(Reg1.getTopoSig());
1119
1120     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1.getSubRegs();
1121     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1122          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1123       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1124       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1125       // Ignore identity compositions.
1126       if (&Reg1 == Reg2)
1127         continue;
1128       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1129       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1130       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1131            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1132         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1133         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1134         // Ignore identity compositions.
1135         if (Reg2 == Reg3)
1136           continue;
1137         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1138         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1.getSubRegIndex(Reg3);
1139         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1140
1141         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1142         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3))
1143           PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1144                        " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1145                        " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1146                        " or " + Idx3->getQualifiedName());
1147       }
1148     }
1149   }
1150 }
1151
1152 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1153 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1154 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1155 // indices overlap in some register.
1156 //
1157 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1158 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1159 void CodeGenRegBank::computeSubRegLaneMasks() {
1160   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1161   unsigned Bit = 0;
1162   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1163   CoveringLanes = ~0u;
1164   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1165     if (Idx.getComposites().empty()) {
1166       Idx.LaneMask = 1u << Bit;
1167       // Share bit 31 in the unlikely case there are more than 32 leafs.
1168       //
1169       // Sharing bits is harmless; it allows graceful degradation in targets
1170       // with more than 32 vector lanes. They simply get a limited resolution
1171       // view of lanes beyond the 32nd.
1172       //
1173       // See also the comment for getSubRegIndexLaneMask().
1174       if (Bit < 31)
1175         ++Bit;
1176       else
1177         // Once bit 31 is shared among multiple leafs, the 'lane' it represents
1178         // is no longer covering its registers.
1179         CoveringLanes &= ~(1u << Bit);
1180     } else {
1181       Idx.LaneMask = 0;
1182     }
1183   }
1184
1185   // Compute transformation sequences for composeSubRegIndexLaneMask. The idea
1186   // here is that for each possible target subregister we look at the leafs
1187   // in the subregister graph that compose for this target and create
1188   // transformation sequences for the lanemasks. Each step in the sequence
1189   // consists of a bitmask and a bitrotate operation. As the rotation amounts
1190   // are usually the same for many subregisters we can easily combine the steps
1191   // by combining the masks.
1192   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1193     const auto &Composites = Idx.getComposites();
1194     auto &LaneTransforms = Idx.CompositionLaneMaskTransform;
1195     // Go through all leaf subregisters and find the ones that compose with Idx.
1196     // These make out all possible valid bits in the lane mask we want to
1197     // transform. Looking only at the leafs ensure that only a single bit in
1198     // the mask is set.
1199     unsigned NextBit = 0;
1200     for (auto &Idx2 : SubRegIndices) {
1201       // Skip non-leaf subregisters.
1202       if (!Idx2.getComposites().empty())
1203         continue;
1204       // Replicate the behaviour from the lane mask generation loop above.
1205       unsigned SrcBit = NextBit;
1206       unsigned SrcMask = 1u << SrcBit;
1207       if (NextBit < 31)
1208         ++NextBit;
1209       assert(Idx2.LaneMask == SrcMask);
1210
1211       // Get the composed subregister if there is any.
1212       auto C = Composites.find(&Idx2);
1213       if (C == Composites.end())
1214         continue;
1215       const CodeGenSubRegIndex *Composite = C->second;
1216       // The Composed subreg should be a leaf subreg too
1217       assert(Composite->getComposites().empty());
1218
1219       // Create Mask+Rotate operation and merge with existing ops if possible.
1220       unsigned DstBit = Log2_32(Composite->LaneMask);
1221       int Shift = DstBit - SrcBit;
1222       uint8_t RotateLeft = Shift >= 0 ? (uint8_t)Shift : 32+Shift;
1223       for (auto &I : LaneTransforms) {
1224         if (I.RotateLeft == RotateLeft) {
1225           I.Mask |= SrcMask;
1226           SrcMask = 0;
1227         }
1228       }
1229       if (SrcMask != 0) {
1230         MaskRolPair MaskRol = { SrcMask, RotateLeft };
1231         LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1232       }
1233     }
1234     // Optimize if the transformation consists of one step only: Set mask to
1235     // 0xffffffff (including some irrelevant invalid bits) so that it should
1236     // merge with more entries later while compressing the table.
1237     if (LaneTransforms.size() == 1)
1238       LaneTransforms[0].Mask = ~0u;
1239
1240     // Further compression optimization: For invalid compositions resulting
1241     // in a sequence with 0 entries we can just pick any other. Choose
1242     // Mask 0xffffffff with Rotation 0.
1243     if (LaneTransforms.size() == 0) {
1244       MaskRolPair P = { ~0u, 0 };
1245       LaneTransforms.push_back(P);
1246     }
1247   }
1248
1249   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1250   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1251
1252   // Inherit lanes from composites.
1253   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1254     unsigned Mask = Idx.computeLaneMask();
1255     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1256     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1257     if (!Idx.AllSuperRegsCovered)
1258       CoveringLanes &= ~Mask;
1259   }
1260
1261   // Compute lane mask combinations for register classes.
1262   for (auto &RegClass : RegClasses) {
1263     unsigned LaneMask = 0;
1264     for (const auto &SubRegIndex : SubRegIndices) {
1265       if (RegClass.getSubClassWithSubReg(&SubRegIndex) != &RegClass)
1266         continue;
1267       LaneMask |= SubRegIndex.LaneMask;
1268     }
1269     RegClass.LaneMask = LaneMask;
1270   }
1271 }
1272
1273 namespace {
1274 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1275 // the transitive closure of the union of overlapping register
1276 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1277 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1278 // is a set of connected components.
1279 //
1280 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1281 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1282 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1283 // register unit weights.
1284 //
1285 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1286 //
1287 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1288 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1289 // their weight increased.
1290 struct UberRegSet {
1291   CodeGenRegister::Vec Regs;
1292   unsigned Weight;
1293   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1294
1295   UberRegSet(): Weight(0) {}
1296 };
1297 } // namespace
1298
1299 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1300 // closure of the union of overlapping register classes.
1301 //
1302 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1303 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1304                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1305                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1306
1307   const auto &Registers = RegBank.getRegisters();
1308
1309   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1310   assert(Registers.size() == Registers.back().EnumValue &&
1311          "register enum value mismatch");
1312
1313   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1314   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1315   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1316   for (auto &RegClass : RegBank.getRegClasses()) {
1317     if (!RegClass.Allocatable)
1318       continue;
1319
1320     const CodeGenRegister::Vec &Regs = RegClass.getMembers();
1321     if (Regs.empty())
1322       continue;
1323
1324     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1325     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1326
1327     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1328     for (auto I = std::next(Regs.begin()), E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1329       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1330       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1331     }
1332   }
1333   // Combine non-allocatable regs.
1334   for (const auto &Reg : Registers) {
1335     unsigned RegNum = Reg.EnumValue;
1336     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1337       continue;
1338
1339     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1340   }
1341   UberSetIDs.compress();
1342
1343   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1344   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1345
1346   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1347   // Do not resize after this.
1348   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1349   unsigned i = 0;
1350   for (const CodeGenRegister &Reg : Registers) {
1351     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg.EnumValue];
1352     if (!USetID)
1353       USetID = ZeroID;
1354     else if (USetID == ZeroID)
1355       USetID = 0;
1356
1357     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1358     USet->Regs.push_back(&Reg);
1359     sortAndUniqueRegisters(USet->Regs);
1360     RegSets[i++] = USet;
1361   }
1362 }
1363
1364 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1365 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1366                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1367   // Skip the first unallocatable set.
1368   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1369          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1370
1371     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1372     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1373     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1374     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1375       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1376         if (Weight > MaxWeight)
1377           MaxWeight = Weight;
1378         Reg = UnitI.getReg();
1379         Weight = 0;
1380       }
1381       unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1382       if (!UWeight) {
1383         UWeight = 1;
1384         RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1385       }
1386       Weight += UWeight;
1387     }
1388     if (Weight > MaxWeight)
1389       MaxWeight = Weight;
1390     if (I->Weight != MaxWeight) {
1391       DEBUG(
1392         dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight " << MaxWeight;
1393         for (auto &Unit : I->Regs)
1394           dbgs() << " " << Unit->getName();
1395         dbgs() << "\n");
1396       // Update the set weight.
1397       I->Weight = MaxWeight;
1398     }
1399
1400     // Find singular determinants.
1401     for (const auto R : I->Regs) {
1402       if (R->getRegUnits().count() == 1 && R->getWeight(RegBank) == I->Weight) {
1403         I->SingularDeterminants |= R->getRegUnits();
1404       }
1405     }
1406   }
1407 }
1408
1409 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1410 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1411 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1412 // subregisters are normalized first.
1413 //
1414 // Side effects:
1415 // - creates new adopted register units
1416 // - causes superregisters to inherit adopted units
1417 // - increases the weight of "singular" units
1418 // - induces recomputation of UberWeights.
1419 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1420                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1421                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1422                             SparseBitVector<> &NormalRegs,
1423                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1424                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1425   if (NormalRegs.test(Reg->EnumValue))
1426     return false;
1427   NormalRegs.set(Reg->EnumValue);
1428
1429   bool Changed = false;
1430   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1431   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1432          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1433     if (SRI->second == Reg)
1434       continue; // self-cycles happen
1435
1436     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1437                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1438   }
1439   // Postorder register normalization.
1440
1441   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1442   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1443     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1444
1445   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1446   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1447
1448   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1449   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1450     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1451     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1452     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1453     unsigned AdjustUnit = *Reg->getRegUnits().begin();
1454     if (Reg->getRegUnits().count() != 1
1455         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1456         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1457       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1458       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1459       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1460       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1461     }
1462     else {
1463       // Adjust the existing single unit.
1464       RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1465       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1466       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1467     }
1468     Changed = true;
1469   }
1470
1471   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1472   NormalUnits |= Reg->getRegUnits();
1473
1474   return Changed;
1475 }
1476
1477 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1478 //
1479 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1480 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1481 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1482   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1483   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1484   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1485   // UberSets and RegSets are now immutable.
1486
1487   computeUberWeights(UberSets, *this);
1488
1489   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1490   // a fix point.
1491   unsigned NumIters = 0;
1492   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1493     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1494     Changed = false;
1495     for (auto &Reg : Registers) {
1496       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1497       SparseBitVector<> NormalRegs;
1498       Changed |= normalizeWeight(&Reg, UberSets, RegSets, NormalRegs,
1499                                  NormalUnits, *this);
1500     }
1501   }
1502 }
1503
1504 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1505 // Return an iterator into UniqueSets.
1506 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1507 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1508                const RegUnitSet &Set) {
1509   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1510     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1511   for(;I != E; ++I) {
1512     if (I->Units == Set.Units)
1513       break;
1514   }
1515   return I;
1516 }
1517
1518 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1519 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1520                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1521   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1522                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1523 }
1524
1525 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1526 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1527 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1528 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1529 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1530 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1531 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1532 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1533 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1534 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1535 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1536 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1537 /// set limit by filtering the reserved registers.
1538 ///
1539 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1540 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1541 /// should not expand the S set to include D regs.
1542 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1543   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1544
1545   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1546   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1547   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1548        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1549     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1550     unsigned SuperIdx = 0;
1551     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1552       if (SuperIdx == SubIdx)
1553         continue;
1554
1555       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1556       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1557       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1558           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1559           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1560           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1561         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1562               << "\n");
1563         break;
1564       }
1565     }
1566     if (SuperIdx == EndIdx)
1567       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1568   }
1569   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1570   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1571   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1572     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1573     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1574     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1575   }
1576   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1577 }
1578
1579 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1580 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1581 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1582 // RegUnitSets is repreresented.
1583 //
1584 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1585 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1586 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1587   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1588
1589   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1590   auto &RegClasses = getRegClasses();
1591   for (auto &RC : RegClasses) {
1592     if (!RC.Allocatable)
1593       continue;
1594
1595     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1596     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1597     RegUnitSets.back().Name = RC.getName();
1598
1599     // Compute a sorted list of units in this class.
1600     RC.buildRegUnitSet(RegUnitSets.back().Units);
1601
1602     // Find an existing RegUnitSet.
1603     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1604       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1605     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1606       RegUnitSets.pop_back();
1607   }
1608
1609   DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n";
1610         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1611              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1612           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1613                  << ":";
1614           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1615             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1616           dbgs() << "\n";
1617         });
1618
1619   // Iteratively prune unit sets.
1620   pruneUnitSets();
1621
1622   DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n";
1623         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1624              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1625           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1626                  << ":";
1627           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1628             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1629           dbgs() << "\n";
1630         }
1631         dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1632
1633   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1634   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1635   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1636     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1637     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1638     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1639     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1640
1641     // Compare new sets with all original classes.
1642     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1643          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1644       std::set<unsigned> Intersection;
1645       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1646                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1647                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1648                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1649                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1650       if (Intersection.empty())
1651         continue;
1652
1653       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1654       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1655       RegUnitSets.back().Name =
1656         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1657
1658       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1659                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1660                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1661                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1662                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1663                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1664
1665       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1666       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1667         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1668       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1669         RegUnitSets.pop_back();
1670       else {
1671         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size()-1
1672               << " " << RegUnitSets.back().Name << ":";
1673               for (auto &U : RegUnitSets.back().Units)
1674                 dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1675               dbgs() << "\n";);
1676       }
1677     }
1678   }
1679
1680   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1681   pruneUnitSets();
1682
1683   DEBUG(dbgs() << "\n";
1684         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1685              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1686           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1687                  << ":";
1688           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1689             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1690           dbgs() << "\n";
1691         });
1692
1693   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1694   RegClassUnitSets.resize(RegClasses.size());
1695   int RCIdx = -1;
1696   for (auto &RC : RegClasses) {
1697     ++RCIdx;
1698     if (!RC.Allocatable)
1699       continue;
1700
1701     // Recompute the sorted list of units in this class.
1702     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1703     RC.buildRegUnitSet(RCRegUnits);
1704
1705     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1706     if (RCRegUnits.empty())
1707       continue;
1708
1709     DEBUG(dbgs() << "RC " << RC.getName() << " Units: \n";
1710           for (auto &U : RCRegUnits)
1711             dbgs() << RegUnits[U].getRoots()[0]->getName() << " ";
1712           dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1713
1714     // Find all supersets.
1715     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1716          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1717       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
1718         DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
1719         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1720       }
1721     }
1722     DEBUG(dbgs() << "\n");
1723     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
1724   }
1725
1726   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
1727   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
1728   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
1729   // "fake" register class.
1730   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
1731        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
1732     std::vector<unsigned> RUSets;
1733     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
1734       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
1735       if (std::find(RUSet.Units.begin(), RUSet.Units.end(), UnitIdx)
1736           == RUSet.Units.end())
1737         continue;
1738       RUSets.push_back(i);
1739     }
1740     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
1741     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
1742          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
1743       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
1744         break;
1745       }
1746     }
1747     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
1748     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
1749       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
1750       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
1751       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
1752     }
1753   }
1754 }
1755
1756 void CodeGenRegBank::computeRegUnitLaneMasks() {
1757   for (auto &Register : Registers) {
1758     // Create an initial lane mask for all register units.
1759     const auto &RegUnits = Register.getRegUnits();
1760     CodeGenRegister::RegUnitLaneMaskList RegUnitLaneMasks(RegUnits.count(), 0);
1761     // Iterate through SubRegisters.
1762     typedef CodeGenRegister::SubRegMap SubRegMap;
1763     const SubRegMap &SubRegs = Register.getSubRegs();
1764     for (SubRegMap::const_iterator S = SubRegs.begin(),
1765          SE = SubRegs.end(); S != SE; ++S) {
1766       CodeGenRegister *SubReg = S->second;
1767       // Ignore non-leaf subregisters, their lane masks are fully covered by
1768       // the leaf subregisters anyway.
1769       if (SubReg->getSubRegs().size() != 0)
1770         continue;
1771       CodeGenSubRegIndex *SubRegIndex = S->first;
1772       const CodeGenRegister *SubRegister = S->second;
1773       unsigned LaneMask = SubRegIndex->LaneMask;
1774       // Distribute LaneMask to Register Units touched.
1775       for (const auto &SUI : SubRegister->getRegUnits()) {
1776         bool Found = false;
1777         unsigned u = 0;
1778         for (unsigned RU : RegUnits) {
1779           if (SUI == RU) {
1780             RegUnitLaneMasks[u] |= LaneMask;
1781             assert(!Found);
1782             Found = true;
1783           }
1784           ++u;
1785         }
1786         assert(Found);
1787       }
1788     }
1789     Register.setRegUnitLaneMasks(RegUnitLaneMasks);
1790   }
1791 }
1792
1793 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
1794   computeComposites();
1795   computeSubRegLaneMasks();
1796
1797   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1798   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
1799   computeRegUnitWeights();
1800
1801   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
1802   // supersets for the union of overlapping sets.
1803   computeRegUnitSets();
1804
1805   computeRegUnitLaneMasks();
1806
1807   // Get the weight of each set.
1808   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1809     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
1810
1811   // Find the order of each set.
1812   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
1813   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1814     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
1815
1816   std::stable_sort(RegUnitSetOrder.begin(), RegUnitSetOrder.end(),
1817                    [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
1818     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
1819            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
1820   });
1821   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1822     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
1823   }
1824 }
1825
1826 //
1827 // Synthesize missing register class intersections.
1828 //
1829 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
1830 // returns a maximal register class for all X.
1831 //
1832 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
1833   assert(!RegClasses.empty());
1834   // Stash the iterator to the last element so that this loop doesn't visit
1835   // elements added by the getOrCreateSubClass call within it.
1836   for (auto I = RegClasses.begin(), E = std::prev(RegClasses.end());
1837        I != std::next(E); ++I) {
1838     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
1839     CodeGenRegisterClass *RC2 = &*I;
1840     if (RC1 == RC2)
1841       continue;
1842
1843     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
1844     const CodeGenRegister::Vec &Memb1 = RC1->getMembers();
1845     const CodeGenRegister::Vec &Memb2 = RC2->getMembers();
1846     CodeGenRegister::Vec Intersection;
1847     std::set_intersection(
1848         Memb1.begin(), Memb1.end(), Memb2.begin(), Memb2.end(),
1849         std::inserter(Intersection, Intersection.begin()), deref<llvm::less>());
1850
1851     // Skip disjoint class pairs.
1852     if (Intersection.empty())
1853       continue;
1854
1855     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
1856     // larger size for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
1857     if (RC2->SpillSize > RC1->SpillSize ||
1858         (RC2->SpillSize == RC1->SpillSize &&
1859          RC2->SpillAlignment > RC1->SpillAlignment))
1860       std::swap(RC1, RC2);
1861
1862     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
1863                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
1864   }
1865 }
1866
1867 //
1868 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
1869 //
1870 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
1871 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
1872 //
1873 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
1874   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
1875   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Vec,
1876                    deref<llvm::less>> SubReg2SetMap;
1877
1878   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
1879   SubReg2SetMap SRSets;
1880   for (const auto R : RC->getMembers()) {
1881     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = R->getSubRegs();
1882     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1883          E = SRM.end(); I != E; ++I)
1884       SRSets[I->first].push_back(R);
1885   }
1886
1887   for (auto I : SRSets)
1888     sortAndUniqueRegisters(I.second);
1889
1890   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
1891   // numerical order to visit synthetic indices last.
1892   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1893     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(&SubIdx);
1894     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
1895     if (I == SRSets.end())
1896       continue;
1897     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
1898     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
1899       RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, RC);
1900       continue;
1901     }
1902     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
1903     CodeGenRegisterClass *SubRC =
1904       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
1905                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
1906     RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, SubRC);
1907   }
1908 }
1909
1910 //
1911 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
1912 //
1913 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
1914 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
1915 //
1916
1917 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
1918                                                 std::list<CodeGenRegisterClass>::iterator FirstSubRegRC) {
1919   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
1920                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
1921   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1922
1923   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
1924   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1925     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
1926     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
1927     // called first.
1928     if (RC->getSubClassWithSubReg(&SubIdx) != RC)
1929       continue;
1930
1931     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
1932     SSPairs.clear();
1933     TopoSigs.reset();
1934     for (const auto Super : RC->getMembers()) {
1935       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(&SubIdx)->second;
1936       assert(Sub && "Missing sub-register");
1937       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
1938       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
1939     }
1940
1941     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
1942     // this loop. They will never be useful.
1943     // Store an iterator to the last element (not end) so that this loop doesn't
1944     // visit newly inserted elements.
1945     assert(!RegClasses.empty());
1946     for (auto I = FirstSubRegRC, E = std::prev(RegClasses.end());
1947          I != std::next(E); ++I) {
1948       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I;
1949       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
1950       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC.getTopoSigs()))
1951         continue;
1952       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
1953       CodeGenRegister::Vec SubSetVec;
1954       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
1955         if (SubRC.contains(SSPairs[i].second))
1956           SubSetVec.push_back(SSPairs[i].first);
1957
1958       if (SubSetVec.empty())
1959         continue;
1960
1961       // RC injects completely into SubRC.
1962       sortAndUniqueRegisters(SubSetVec);
1963       if (SubSetVec.size() == SSPairs.size()) {
1964         SubRC.addSuperRegClass(&SubIdx, RC);
1965         continue;
1966       }
1967
1968       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
1969       // class.
1970       getOrCreateSubClass(RC, &SubSetVec, RC->getName() + "_with_" +
1971                                           SubIdx.getName() + "_in_" +
1972                                           SubRC.getName());
1973     }
1974   }
1975 }
1976
1977
1978 //
1979 // Infer missing register classes.
1980 //
1981 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
1982   assert(!RegClasses.empty());
1983   // When this function is called, the register classes have not been sorted
1984   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
1985   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
1986
1987   // Use one-before-the-end so it doesn't move forward when new elements are
1988   // added.
1989   auto FirstNewRC = std::prev(RegClasses.end());
1990
1991   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
1992   // Watch out for iterator invalidation here.
1993   for (auto I = RegClasses.begin(), E = RegClasses.end(); I != E; ++I) {
1994     CodeGenRegisterClass *RC = &*I;
1995
1996     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
1997     inferSubClassWithSubReg(RC);
1998
1999     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
2000     inferCommonSubClass(RC);
2001
2002     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
2003     inferMatchingSuperRegClass(RC);
2004
2005     // New register classes are created while this loop is running, and we need
2006     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
2007     // to match old super-register classes with sub-register classes created
2008     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
2009     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
2010     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
2011     if (I == FirstNewRC) {
2012       auto NextNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2013       for (auto I2 = RegClasses.begin(), E2 = std::next(FirstNewRC); I2 != E2;
2014            ++I2)
2015         inferMatchingSuperRegClass(&*I2, E2);
2016       FirstNewRC = NextNewRC;
2017     }
2018   }
2019 }
2020
2021 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
2022 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
2023 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
2024 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
2025 /// superclass.  Otherwise return null.
2026 const CodeGenRegisterClass*
2027 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
2028   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
2029   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
2030   for (const auto &RC : getRegClasses()) {
2031     if (!RC.contains(Reg))
2032       continue;
2033
2034     // If this is the first class that contains the register,
2035     // make a note of it and go on to the next class.
2036     if (!FoundRC) {
2037       FoundRC = &RC;
2038       continue;
2039     }
2040
2041     // If a register's classes have different types, return null.
2042     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
2043       return nullptr;
2044
2045     // Check to see if the previously found class that contains
2046     // the register is a subclass of the current class. If so,
2047     // prefer the superclass.
2048     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
2049       FoundRC = &RC;
2050       continue;
2051     }
2052
2053     // Check to see if the previously found class that contains
2054     // the register is a superclass of the current class. If so,
2055     // prefer the superclass.
2056     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
2057       continue;
2058
2059     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
2060     // Return null.
2061     return nullptr;
2062   }
2063   return FoundRC;
2064 }
2065
2066 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
2067   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
2068
2069   // First add Regs with all sub-registers.
2070   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
2071     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
2072     if (Set.insert(Reg))
2073       // Reg is new, add all sub-registers.
2074       // The pre-ordering is not important here.
2075       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
2076   }
2077
2078   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
2079   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
2080     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
2081     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
2082       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
2083       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
2084         continue;
2085       // This new super-register is covered by its sub-registers.
2086       bool AllSubsInSet = true;
2087       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
2088       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2089              E = SRM.end(); I != E; ++I)
2090         if (!Set.count(I->second)) {
2091           AllSubsInSet = false;
2092           break;
2093         }
2094       // All sub-registers in Set, add Super as well.
2095       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
2096       if (AllSubsInSet)
2097         Set.insert(Super);
2098     }
2099   }
2100
2101   // Convert to BitVector.
2102   BitVector BV(Registers.size() + 1);
2103   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
2104     BV.set(Set[i]->EnumValue);
2105   return BV;
2106 }