Refactor Code inside LoopVectorizer's function isInductionVariable.
[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     HasDisjunctSubRegs(false),
112     SubRegsComplete(false),
113     SuperRegsComplete(false),
114     TopoSig(~0u)
115 {}
116
117 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
118   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
119   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
120
121   if (SRIs.size() != SRs.size())
122     PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
123                     "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
124
125   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
126     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
127     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
128   }
129
130   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
131   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
132   // sub-register.
133   //
134   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
135   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
136     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
137
138   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship between two
139   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
140   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
141   for (unsigned i = 0, e = Aliases.size(); i != e; ++i) {
142     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Aliases[i]);
143     ExplicitAliases.push_back(Reg);
144     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
145   }
146 }
147
148 const std::string &CodeGenRegister::getName() const {
149   assert(TheDef && "no def");
150   return TheDef->getName();
151 }
152
153 namespace {
154 // Iterate over all register units in a set of registers.
155 class RegUnitIterator {
156   CodeGenRegister::Vec::const_iterator RegI, RegE;
157   CodeGenRegister::RegUnitList::iterator UnitI, UnitE;
158
159 public:
160   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Vec &Regs):
161     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()), UnitI(), UnitE() {
162
163     if (RegI != RegE) {
164       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
165       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
166       advance();
167     }
168   }
169
170   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
171
172   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
173
174   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
175
176   /// Preincrement.  Move to the next unit.
177   void operator++() {
178     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
179     ++UnitI;
180     advance();
181   }
182
183 protected:
184   void advance() {
185     while (UnitI == UnitE) {
186       if (++RegI == RegE)
187         break;
188       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
189       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
190     }
191   }
192 };
193 } // namespace
194
195 // Return true of this unit appears in RegUnits.
196 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
197   return RegUnits.test(Unit);
198 }
199
200 // Inherit register units from subregisters.
201 // Return true if the RegUnits changed.
202 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
203   bool changed = false;
204   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
205        I != E; ++I) {
206     CodeGenRegister *SR = I->second;
207     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
208     changed |= (RegUnits |= SR->RegUnits);
209   }
210
211   return changed;
212 }
213
214 const CodeGenRegister::SubRegMap &
215 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
216   // Only compute this map once.
217   if (SubRegsComplete)
218     return SubRegs;
219   SubRegsComplete = true;
220
221   HasDisjunctSubRegs = ExplicitSubRegs.size() > 1;
222
223   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
224   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
225     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
226     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
227     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
228       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
229                       " appears twice in Register " + getName());
230     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
231     // The inherited sub-registers are mapped below.
232     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
233   }
234
235   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
236   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
237
238   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
239   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
240   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
241     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
242     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
243     HasDisjunctSubRegs |= SR->HasDisjunctSubRegs;
244
245     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
246          ++SI) {
247       if (!SubRegs.insert(*SI).second)
248         Orphans.insert(SI->second);
249     }
250   }
251
252   // Expand any composed subreg indices.
253   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
254   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
255   // expanded subreg indices recursively.
256   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
257   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
258     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
259     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
260     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
261     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
262
263     // Look at the possible compositions of Idx.
264     // They may not all be supported by SR.
265     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
266            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
267       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
268       if (SRI == Map.end())
269         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
270       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
271       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
272       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
273         continue;
274       // We found a new name for the orphaned sub-register.
275       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
276       Indices.push_back(I->second);
277     }
278   }
279
280   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
281   // Create inferred indexes for all missing entries.
282   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
283   // Consider this subreg sequence:
284   //
285   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
286   //
287   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
288   // can be reached in two different ways:
289   //
290   //   qsub_1 -> ssub_0
291   //   dsub_2 -> ssub_0
292   //
293   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
294   // dsub_1, dsub_2] subregs without necessarily having a qsub_1 subreg.  The
295   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
296   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
297     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
298     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
299     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
300     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
301          ++SI)
302       if (Orphans.erase(SI->second))
303         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SI->first)] = SI->second;
304   }
305
306   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
307   for (SubRegMap::const_iterator SI = SubRegs.begin(), SE = SubRegs.end();
308        SI != SE; ++SI) {
309     if (SI->second == this) {
310       ArrayRef<SMLoc> Loc;
311       if (TheDef)
312         Loc = TheDef->getLoc();
313       PrintFatalError(Loc, "Register " + getName() +
314                       " has itself as a sub-register");
315     }
316
317     // Compute AllSuperRegsCovered.
318     if (!CoveredBySubRegs)
319       SI->first->AllSuperRegsCovered = false;
320
321     // Ensure that every sub-register has a unique name.
322     DenseMap<const CodeGenRegister*, CodeGenSubRegIndex*>::iterator Ins =
323       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SI->second, SI->first)).first;
324     if (Ins->second == SI->first)
325       continue;
326     // Trouble: Two different names for SI->second.
327     ArrayRef<SMLoc> Loc;
328     if (TheDef)
329       Loc = TheDef->getLoc();
330     PrintFatalError(Loc, "Sub-register can't have two names: " +
331                   SI->second->getName() + " available as " +
332                   SI->first->getName() + " and " + Ins->second->getName());
333   }
334
335   // Derive possible names for sub-register concatenations from any explicit
336   // sub-registers. By doing this before computeSecondarySubRegs(), we ensure
337   // that getConcatSubRegIndex() won't invent any concatenated indices that the
338   // user already specified.
339   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
340     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
341     if (!SR->CoveredBySubRegs || SR->ExplicitSubRegs.size() <= 1)
342       continue;
343
344     // SR is composed of multiple sub-regs. Find their names in this register.
345     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
346     for (unsigned j = 0, e = SR->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j)
347       Parts.push_back(getSubRegIndex(SR->ExplicitSubRegs[j]));
348
349     // Offer this as an existing spelling for the concatenation of Parts.
350     RegBank.addConcatSubRegIndex(Parts, ExplicitSubRegIndices[i]);
351   }
352
353   // Initialize RegUnitList. Because getSubRegs is called recursively, this
354   // processes the register hierarchy in postorder.
355   //
356   // Inherit all sub-register units. It is good enough to look at the explicit
357   // sub-registers, the other registers won't contribute any more units.
358   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
359     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
360     RegUnits |= SR->RegUnits;
361   }
362
363   // Absent any ad hoc aliasing, we create one register unit per leaf register.
364   // These units correspond to the maximal cliques in the register overlap
365   // graph which is optimal.
366   //
367   // When there is ad hoc aliasing, we simply create one unit per edge in the
368   // undirected ad hoc aliasing graph. Technically, we could do better by
369   // identifying maximal cliques in the ad hoc graph, but cliques larger than 2
370   // are extremely rare anyway (I've never seen one), so we don't bother with
371   // the added complexity.
372   for (unsigned i = 0, e = ExplicitAliases.size(); i != e; ++i) {
373     CodeGenRegister *AR = ExplicitAliases[i];
374     // Only visit each edge once.
375     if (AR->SubRegsComplete)
376       continue;
377     // Create a RegUnit representing this alias edge, and add it to both
378     // registers.
379     unsigned Unit = RegBank.newRegUnit(this, AR);
380     RegUnits.set(Unit);
381     AR->RegUnits.set(Unit);
382   }
383
384   // Finally, create units for leaf registers without ad hoc aliases. Note that
385   // a leaf register with ad hoc aliases doesn't get its own unit - it isn't
386   // necessary. This means the aliasing leaf registers can share a single unit.
387   if (RegUnits.empty())
388     RegUnits.set(RegBank.newRegUnit(this));
389
390   // We have now computed the native register units. More may be adopted later
391   // for balancing purposes.
392   NativeRegUnits = RegUnits;
393
394   return SubRegs;
395 }
396
397 // In a register that is covered by its sub-registers, try to find redundant
398 // sub-registers. For example:
399 //
400 //   QQ0 = {Q0, Q1}
401 //   Q0 = {D0, D1}
402 //   Q1 = {D2, D3}
403 //
404 // We can infer that D1_D2 is also a sub-register, even if it wasn't named in
405 // the register definition.
406 //
407 // The explicitly specified registers form a tree. This function discovers
408 // sub-register relationships that would force a DAG.
409 //
410 void CodeGenRegister::computeSecondarySubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
411   // Collect new sub-registers first, add them later.
412   SmallVector<SubRegMap::value_type, 8> NewSubRegs;
413
414   // Look at the leading super-registers of each sub-register. Those are the
415   // candidates for new sub-registers, assuming they are fully contained in
416   // this register.
417   for (SubRegMap::iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end(); I != E; ++I){
418     const CodeGenRegister *SubReg = I->second;
419     const CodeGenRegister::SuperRegList &Leads = SubReg->LeadingSuperRegs;
420     for (unsigned i = 0, e = Leads.size(); i != e; ++i) {
421       CodeGenRegister *Cand = const_cast<CodeGenRegister*>(Leads[i]);
422       // Already got this sub-register?
423       if (Cand == this || getSubRegIndex(Cand))
424         continue;
425       // Check if each component of Cand is already a sub-register.
426       // We know that the first component is I->second, and is present with the
427       // name I->first.
428       SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts(1, I->first);
429       assert(!Cand->ExplicitSubRegs.empty() &&
430              "Super-register has no sub-registers");
431       for (unsigned j = 1, e = Cand->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j) {
432         if (CodeGenSubRegIndex *Idx = getSubRegIndex(Cand->ExplicitSubRegs[j]))
433           Parts.push_back(Idx);
434         else {
435           // Sub-register doesn't exist.
436           Parts.clear();
437           break;
438         }
439       }
440       // If some Cand sub-register is not part of this register, or if Cand only
441       // has one sub-register, there is nothing to do.
442       if (Parts.size() <= 1)
443         continue;
444
445       // Each part of Cand is a sub-register of this. Make the full Cand also
446       // a sub-register with a concatenated sub-register index.
447       CodeGenSubRegIndex *Concat= RegBank.getConcatSubRegIndex(Parts);
448       NewSubRegs.push_back(std::make_pair(Concat, Cand));
449     }
450   }
451
452   // Now add all the new sub-registers.
453   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
454     // Don't add Cand if another sub-register is already using the index.
455     if (!SubRegs.insert(NewSubRegs[i]).second)
456       continue;
457
458     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
459     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
460     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(NewSubReg, NewIdx));
461   }
462
463   // Create sub-register index composition maps for the synthesized indices.
464   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
465     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
466     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
467     for (SubRegMap::const_iterator SI = NewSubReg->SubRegs.begin(),
468            SE = NewSubReg->SubRegs.end(); SI != SE; ++SI) {
469       CodeGenSubRegIndex *SubIdx = getSubRegIndex(SI->second);
470       if (!SubIdx)
471         PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "No SubRegIndex for " +
472                         SI->second->getName() + " in " + getName());
473       NewIdx->addComposite(SI->first, SubIdx);
474     }
475   }
476 }
477
478 void CodeGenRegister::computeSuperRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
479   // Only visit each register once.
480   if (SuperRegsComplete)
481     return;
482   SuperRegsComplete = true;
483
484   // Make sure all sub-registers have been visited first, so the super-reg
485   // lists will be topologically ordered.
486   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
487        I != E; ++I)
488     I->second->computeSuperRegs(RegBank);
489
490   // Now add this as a super-register on all sub-registers.
491   // Also compute the TopoSigId in post-order.
492   TopoSigId Id;
493   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
494        I != E; ++I) {
495     // Topological signature computed from SubIdx, TopoId(SubReg).
496     // Loops and idempotent indices have TopoSig = ~0u.
497     Id.push_back(I->first->EnumValue);
498     Id.push_back(I->second->TopoSig);
499
500     // Don't add duplicate entries.
501     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
502       continue;
503     I->second->SuperRegs.push_back(this);
504   }
505   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
506 }
507
508 void
509 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
510                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
511   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
512   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
513     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
514     if (OSet.insert(SR))
515       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
516   }
517   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
518   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
519        I != E; ++I)
520     OSet.insert(I->second);
521 }
522
523 // Get the sum of this register's unit weights.
524 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
525   unsigned Weight = 0;
526   for (RegUnitList::iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
527        I != E; ++I) {
528     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
529   }
530   return Weight;
531 }
532
533 //===----------------------------------------------------------------------===//
534 //                               RegisterTuples
535 //===----------------------------------------------------------------------===//
536
537 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
538 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
539 // registers.
540 namespace {
541 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
542   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) override {
543     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
544     unsigned Dim = Indices.size();
545     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
546     if (Dim != SubRegs->getSize())
547       PrintFatalError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
548     if (Dim < 2)
549       PrintFatalError(Def->getLoc(),
550                       "Tuples must have at least 2 sub-registers");
551
552     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
553     unsigned Length = ~0u;
554     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
555     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
556       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i], Def->getLoc());
557       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
558     }
559
560     if (Length == 0)
561       return;
562
563     // Precompute some types.
564     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
565     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
566     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
567
568     // Zip them up.
569     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
570       std::string Name;
571       Record *Proto = Lists[0][n];
572       std::vector<Init*> Tuple;
573       unsigned CostPerUse = 0;
574       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
575         Record *Reg = Lists[i][n];
576         if (i) Name += '_';
577         Name += Reg->getName();
578         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
579         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
580                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
581       }
582
583       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
584       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
585       // RecordKeeper.
586       Record *NewReg = new Record(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords());
587       Elts.insert(NewReg);
588
589       // Copy Proto super-classes.
590       ArrayRef<Record *> Supers = Proto->getSuperClasses();
591       ArrayRef<SMRange> Ranges = Proto->getSuperClassRanges();
592       for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i)
593         NewReg->addSuperClass(Supers[i], Ranges[i]);
594
595       // Copy Proto fields.
596       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
597         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
598
599         // Skip existing fields, like NAME.
600         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
601           continue;
602
603         StringRef Field = RV.getName();
604
605         // Replace the sub-register list with Tuple.
606         if (Field == "SubRegs")
607           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
608
609         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
610         if (Field == "AsmName")
611           RV.setValue(BlankName);
612
613         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
614         if (Field == "CostPerUse")
615           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
616
617         // Composite registers are always covered by sub-registers.
618         if (Field == "CoveredBySubRegs")
619           RV.setValue(BitInit::get(true));
620
621         // Copy fields from the RegisterTuples def.
622         if (Field == "SubRegIndices" ||
623             Field == "CompositeIndices") {
624           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
625           continue;
626         }
627
628         // Some fields get their default uninitialized value.
629         if (Field == "DwarfNumbers" ||
630             Field == "DwarfAlias" ||
631             Field == "Aliases") {
632           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
633             NewReg->addValue(*DefRV);
634           continue;
635         }
636
637         // Everything else is copied from Proto.
638         NewReg->addValue(RV);
639       }
640     }
641   }
642 };
643 }
644
645 //===----------------------------------------------------------------------===//
646 //                            CodeGenRegisterClass
647 //===----------------------------------------------------------------------===//
648
649 static void sortAndUniqueRegisters(CodeGenRegister::Vec &M) {
650   std::sort(M.begin(), M.end(), deref<llvm::less>());
651   M.erase(std::unique(M.begin(), M.end(), deref<llvm::equal>()), M.end());
652 }
653
654 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
655   : TheDef(R),
656     Name(R->getName()),
657     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
658     EnumValue(-1),
659     LaneMask(0) {
660   // Rename anonymous register classes.
661   if (R->getName().size() > 9 && R->getName()[9] == '.') {
662     static unsigned AnonCounter = 0;
663     R->setName("AnonRegClass_" + utostr(AnonCounter++));
664   }
665
666   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
667   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
668     Record *Type = TypeList[i];
669     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
670       PrintFatalError("RegTypes list member '" + Type->getName() +
671         "' does not derive from the ValueType class!");
672     VTs.push_back(getValueType(Type));
673   }
674   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
675
676   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
677   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
678   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
679   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
680
681   // Default allocation order always contains all registers.
682   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
683     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
684     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
685     Members.push_back(Reg);
686     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
687   }
688   sortAndUniqueRegisters(Members);
689
690   // Alternative allocation orders may be subsets.
691   SetTheory::RecSet Order;
692   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
693     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
694     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
695     // Verify that all altorder members are regclass members.
696     while (!Order.empty()) {
697       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
698       Order.pop_back();
699       if (!contains(Reg))
700         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
701                       " is not a class member");
702     }
703   }
704
705   // Allow targets to override the size in bits of the RegisterClass.
706   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
707
708   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
709   SpillSize = Size ? Size : MVT(VTs[0]).getSizeInBits();
710   SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
711   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
712   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
713   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
714 }
715
716 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
717 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
718 // class structure has been computed.
719 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
720                                            StringRef Name, Key Props)
721   : Members(*Props.Members),
722     TheDef(nullptr),
723     Name(Name),
724     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
725     EnumValue(-1),
726     SpillSize(Props.SpillSize),
727     SpillAlignment(Props.SpillAlignment),
728     CopyCost(0),
729     Allocatable(true) {
730   for (const auto R : Members)
731     TopoSigs.set(R->getTopoSig());
732 }
733
734 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
735 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
736   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
737   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
738
739   // The last super-class is the smallest one.
740   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
741
742   // Most properties are copied directly.
743   // Exceptions are members, size, and alignment
744   Namespace = Super.Namespace;
745   VTs = Super.VTs;
746   CopyCost = Super.CopyCost;
747   Allocatable = Super.Allocatable;
748   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
749
750   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
751   // super-class.
752   Orders.resize(Super.Orders.size());
753   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
754     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
755       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
756         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
757 }
758
759 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
760   return std::binary_search(Members.begin(), Members.end(), Reg,
761                             deref<llvm::less>());
762 }
763
764 namespace llvm {
765   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
766     OS << "{ S=" << K.SpillSize << ", A=" << K.SpillAlignment;
767     for (const auto R : *K.Members)
768       OS << ", " << R->getName();
769     return OS << " }";
770   }
771 }
772
773 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
774 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
775 bool CodeGenRegisterClass::Key::
776 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
777   assert(Members && B.Members);
778   return std::tie(*Members, SpillSize, SpillAlignment) <
779          std::tie(*B.Members, B.SpillSize, B.SpillAlignment);
780 }
781
782 // Returns true if RC is a strict subclass.
783 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
784 // instruction operand where a register of this classis required. It must
785 // satisfy these conditions:
786 //
787 // 1. All RC registers are also in this.
788 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
789 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
790 //
791 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
792                          const CodeGenRegisterClass *B) {
793   return A->SpillAlignment && B->SpillAlignment % A->SpillAlignment == 0 &&
794          A->SpillSize <= B->SpillSize &&
795          std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
796                        B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
797                        deref<llvm::less>());
798 }
799
800 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
801 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
802 ///
803 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
804 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
805 ///
806 static bool TopoOrderRC(const CodeGenRegisterClass &PA,
807                         const CodeGenRegisterClass &PB) {
808   auto *A = &PA;
809   auto *B = &PB;
810   if (A == B)
811     return 0;
812
813   // Order by ascending spill size.
814   if (A->SpillSize < B->SpillSize)
815     return true;
816   if (A->SpillSize > B->SpillSize)
817     return false;
818
819   // Order by ascending spill alignment.
820   if (A->SpillAlignment < B->SpillAlignment)
821     return true;
822   if (A->SpillAlignment > B->SpillAlignment)
823     return false;
824
825   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
826   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
827   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
828     return true;
829   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
830     return false;
831
832   // Finally order by name as a tie breaker.
833   return StringRef(A->getName()) < B->getName();
834 }
835
836 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
837   if (Namespace.empty())
838     return getName();
839   else
840     return Namespace + "::" + getName();
841 }
842
843 // Compute sub-classes of all register classes.
844 // Assume the classes are ordered topologically.
845 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
846   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
847
848   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
849   for (auto I = RegClasses.rbegin(), E = RegClasses.rend(); I != E; ++I) {
850     CodeGenRegisterClass &RC = *I;
851     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
852     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
853
854     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
855     for (auto I2 = I.base(), E2 = RegClasses.end(); I2 != E2; ++I2) {
856       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I2;
857       if (RC.SubClasses.test(SubRC.EnumValue))
858         continue;
859       if (!testSubClass(&RC, &SubRC))
860         continue;
861       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
862       // check them again.
863       RC.SubClasses |= SubRC.SubClasses;
864     }
865
866     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
867     for (auto I2 = std::next(I); I2 != E && testSubClass(&RC, &*I2); ++I2)
868       RC.SubClasses.set(I2->EnumValue);
869   }
870
871   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
872   for (auto &RC : RegClasses) {
873     const BitVector &SC = RC.getSubClasses();
874     auto I = RegClasses.begin();
875     for (int s = 0, next_s = SC.find_first(); next_s != -1;
876          next_s = SC.find_next(s)) {
877       std::advance(I, next_s - s);
878       s = next_s;
879       if (&*I == &RC)
880         continue;
881       I->SuperClasses.push_back(&RC);
882     }
883   }
884
885   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
886   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
887   // propagate properties down multiple levels.
888   for (auto &RC : RegClasses)
889     if (!RC.getDef())
890       RC.inheritProperties(RegBank);
891 }
892
893 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
894                                               BitVector &Out) const {
895   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
896   if (FindI == SuperRegClasses.end())
897     return;
898   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
899     Out.set(RC->EnumValue);
900 }
901
902 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
903 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(
904   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
905   std::vector<unsigned> TmpUnits;
906   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI)
907     TmpUnits.push_back(*UnitI);
908   std::sort(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end());
909   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
910                    std::back_inserter(RegUnits));
911 }
912
913 //===----------------------------------------------------------------------===//
914 //                               CodeGenRegBank
915 //===----------------------------------------------------------------------===//
916
917 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records) {
918   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
919   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
920   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
921   Sets.addExpander("RegisterTuples", new TupleExpander());
922
923   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
924   // More indices will be synthesized later.
925   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
926   std::sort(SRIs.begin(), SRIs.end(), LessRecord());
927   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
928     getSubRegIdx(SRIs[i]);
929   // Build composite maps from ComposedOf fields.
930   for (auto &Idx : SubRegIndices)
931     Idx.updateComponents(*this);
932
933   // Read in the register definitions.
934   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
935   std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), LessRecordRegister());
936   // Assign the enumeration values.
937   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
938     getReg(Regs[i]);
939
940   // Expand tuples and number the new registers.
941   std::vector<Record*> Tups =
942     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
943
944   for (Record *R : Tups) {
945     std::vector<Record *> TupRegs = *Sets.expand(R);
946     std::sort(TupRegs.begin(), TupRegs.end(), LessRecordRegister());
947     for (Record *RC : TupRegs)
948       getReg(RC);
949   }
950
951   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
952   // register-register references.
953   for (auto &Reg : Registers)
954     Reg.buildObjectGraph(*this);
955
956   // Compute register name map.
957   for (auto &Reg : Registers)
958     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
959     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
960     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
961     // code, just drive-by refactoring)
962     RegistersByName.insert(
963         std::make_pair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"), &Reg));
964
965   // Precompute all sub-register maps.
966   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
967   for (auto &Reg : Registers)
968     Reg.computeSubRegs(*this);
969
970   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
971   for (auto &Reg : Registers)
972     if (Reg.CoveredBySubRegs)
973       Reg.computeSecondarySubRegs(*this);
974
975   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
976   // ordered SuperRegs list.
977   for (auto &Reg : Registers)
978     Reg.computeSuperRegs(*this);
979
980   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
981   // discovered now.
982   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
983
984   // Read in register class definitions.
985   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
986   if (RCs.empty())
987     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
988
989   // Allocate user-defined register classes.
990   for (auto *RC : RCs) {
991     RegClasses.push_back(CodeGenRegisterClass(*this, RC));
992     addToMaps(&RegClasses.back());
993   }
994
995   // Infer missing classes to create a full algebra.
996   computeInferredRegisterClasses();
997
998   // Order register classes topologically and assign enum values.
999   RegClasses.sort(TopoOrderRC);
1000   unsigned i = 0;
1001   for (auto &RC : RegClasses)
1002     RC.EnumValue = i++;
1003   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1004 }
1005
1006 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1007 CodeGenSubRegIndex*
1008 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1009   SubRegIndices.emplace_back(Name, Namespace, SubRegIndices.size() + 1);
1010   return &SubRegIndices.back();
1011 }
1012
1013 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1014   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1015   if (Idx)
1016     return Idx;
1017   SubRegIndices.emplace_back(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1018   Idx = &SubRegIndices.back();
1019   return Idx;
1020 }
1021
1022 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1023   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1024   if (Reg)
1025     return Reg;
1026   Registers.emplace_back(Def, Registers.size() + 1);
1027   Reg = &Registers.back();
1028   return Reg;
1029 }
1030
1031 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1032   if (Record *Def = RC->getDef())
1033     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1034
1035   // Duplicate classes are rejected by insert().
1036   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1037   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1038   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1039 }
1040
1041 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1042 CodeGenRegisterClass*
1043 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1044                                     const CodeGenRegister::Vec *Members,
1045                                     StringRef Name) {
1046   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1047   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->SpillSize, RC->SpillAlignment);
1048   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1049   if (FoundI != Key2RC.end())
1050     return FoundI->second;
1051
1052   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1053   RegClasses.push_back(CodeGenRegisterClass(*this, Name, K));
1054   addToMaps(&RegClasses.back());
1055   return &RegClasses.back();
1056 }
1057
1058 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1059   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1060     return RC;
1061
1062   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1063 }
1064
1065 CodeGenSubRegIndex*
1066 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1067                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1068   // Look for an existing entry.
1069   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1070   if (Comp)
1071     return Comp;
1072
1073   // None exists, synthesize one.
1074   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1075   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1076   A->addComposite(B, Comp);
1077   return Comp;
1078 }
1079
1080 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1081 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1082   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1083
1084   // Look for an existing entry.
1085   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1086   if (Idx)
1087     return Idx;
1088
1089   // None exists, synthesize one.
1090   std::string Name = Parts.front()->getName();
1091   // Determine whether all parts are contiguous.
1092   bool isContinuous = true;
1093   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1094   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1095   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1096   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1097     Name += '_';
1098     Name += Parts[i]->getName();
1099     Size += Parts[i]->Size;
1100     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1101       isContinuous = false;
1102     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1103     LastSize = Parts[i]->Size;
1104   }
1105   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1106   Idx->Size = Size;
1107   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1108   return Idx;
1109 }
1110
1111 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1112   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1113   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1114   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1115
1116   for (const auto &Reg1 : Registers) {
1117     // Skip identical subreg structures already processed.
1118     if (TopoSigs.test(Reg1.getTopoSig()))
1119       continue;
1120     TopoSigs.set(Reg1.getTopoSig());
1121
1122     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1.getSubRegs();
1123     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1124          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1125       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1126       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1127       // Ignore identity compositions.
1128       if (&Reg1 == Reg2)
1129         continue;
1130       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1131       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1132       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1133            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1134         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1135         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1136         // Ignore identity compositions.
1137         if (Reg2 == Reg3)
1138           continue;
1139         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1140         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1.getSubRegIndex(Reg3);
1141         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1142
1143         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1144         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3))
1145           PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1146                        " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1147                        " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1148                        " or " + Idx3->getQualifiedName());
1149       }
1150     }
1151   }
1152 }
1153
1154 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1155 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1156 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1157 // indices overlap in some register.
1158 //
1159 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1160 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1161 void CodeGenRegBank::computeSubRegLaneMasks() {
1162   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1163   unsigned Bit = 0;
1164   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1165   CoveringLanes = ~0u;
1166   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1167     if (Idx.getComposites().empty()) {
1168       Idx.LaneMask = 1u << Bit;
1169       // Share bit 31 in the unlikely case there are more than 32 leafs.
1170       //
1171       // Sharing bits is harmless; it allows graceful degradation in targets
1172       // with more than 32 vector lanes. They simply get a limited resolution
1173       // view of lanes beyond the 32nd.
1174       //
1175       // See also the comment for getSubRegIndexLaneMask().
1176       if (Bit < 31)
1177         ++Bit;
1178       else
1179         // Once bit 31 is shared among multiple leafs, the 'lane' it represents
1180         // is no longer covering its registers.
1181         CoveringLanes &= ~(1u << Bit);
1182     } else {
1183       Idx.LaneMask = 0;
1184     }
1185   }
1186
1187   // Compute transformation sequences for composeSubRegIndexLaneMask. The idea
1188   // here is that for each possible target subregister we look at the leafs
1189   // in the subregister graph that compose for this target and create
1190   // transformation sequences for the lanemasks. Each step in the sequence
1191   // consists of a bitmask and a bitrotate operation. As the rotation amounts
1192   // are usually the same for many subregisters we can easily combine the steps
1193   // by combining the masks.
1194   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1195     const auto &Composites = Idx.getComposites();
1196     auto &LaneTransforms = Idx.CompositionLaneMaskTransform;
1197     // Go through all leaf subregisters and find the ones that compose with Idx.
1198     // These make out all possible valid bits in the lane mask we want to
1199     // transform. Looking only at the leafs ensure that only a single bit in
1200     // the mask is set.
1201     unsigned NextBit = 0;
1202     for (auto &Idx2 : SubRegIndices) {
1203       // Skip non-leaf subregisters.
1204       if (!Idx2.getComposites().empty())
1205         continue;
1206       // Replicate the behaviour from the lane mask generation loop above.
1207       unsigned SrcBit = NextBit;
1208       unsigned SrcMask = 1u << SrcBit;
1209       if (NextBit < 31)
1210         ++NextBit;
1211       assert(Idx2.LaneMask == SrcMask);
1212
1213       // Get the composed subregister if there is any.
1214       auto C = Composites.find(&Idx2);
1215       if (C == Composites.end())
1216         continue;
1217       const CodeGenSubRegIndex *Composite = C->second;
1218       // The Composed subreg should be a leaf subreg too
1219       assert(Composite->getComposites().empty());
1220
1221       // Create Mask+Rotate operation and merge with existing ops if possible.
1222       unsigned DstBit = Log2_32(Composite->LaneMask);
1223       int Shift = DstBit - SrcBit;
1224       uint8_t RotateLeft = Shift >= 0 ? (uint8_t)Shift : 32+Shift;
1225       for (auto &I : LaneTransforms) {
1226         if (I.RotateLeft == RotateLeft) {
1227           I.Mask |= SrcMask;
1228           SrcMask = 0;
1229         }
1230       }
1231       if (SrcMask != 0) {
1232         MaskRolPair MaskRol = { SrcMask, RotateLeft };
1233         LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1234       }
1235     }
1236     // Optimize if the transformation consists of one step only: Set mask to
1237     // 0xffffffff (including some irrelevant invalid bits) so that it should
1238     // merge with more entries later while compressing the table.
1239     if (LaneTransforms.size() == 1)
1240       LaneTransforms[0].Mask = ~0u;
1241
1242     // Further compression optimization: For invalid compositions resulting
1243     // in a sequence with 0 entries we can just pick any other. Choose
1244     // Mask 0xffffffff with Rotation 0.
1245     if (LaneTransforms.size() == 0) {
1246       MaskRolPair P = { ~0u, 0 };
1247       LaneTransforms.push_back(P);
1248     }
1249   }
1250
1251   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1252   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1253
1254   // Inherit lanes from composites.
1255   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1256     unsigned Mask = Idx.computeLaneMask();
1257     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1258     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1259     if (!Idx.AllSuperRegsCovered)
1260       CoveringLanes &= ~Mask;
1261   }
1262
1263   // Compute lane mask combinations for register classes.
1264   for (auto &RegClass : RegClasses) {
1265     unsigned LaneMask = 0;
1266     for (const auto &SubRegIndex : SubRegIndices) {
1267       if (RegClass.getSubClassWithSubReg(&SubRegIndex) == nullptr)
1268         continue;
1269       LaneMask |= SubRegIndex.LaneMask;
1270     }
1271     RegClass.LaneMask = LaneMask;
1272   }
1273 }
1274
1275 namespace {
1276 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1277 // the transitive closure of the union of overlapping register
1278 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1279 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1280 // is a set of connected components.
1281 //
1282 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1283 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1284 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1285 // register unit weights.
1286 //
1287 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1288 //
1289 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1290 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1291 // their weight increased.
1292 struct UberRegSet {
1293   CodeGenRegister::Vec Regs;
1294   unsigned Weight;
1295   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1296
1297   UberRegSet(): Weight(0) {}
1298 };
1299 } // namespace
1300
1301 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1302 // closure of the union of overlapping register classes.
1303 //
1304 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1305 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1306                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1307                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1308
1309   const auto &Registers = RegBank.getRegisters();
1310
1311   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1312   assert(Registers.size() == Registers.back().EnumValue &&
1313          "register enum value mismatch");
1314
1315   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1316   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1317   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1318   for (auto &RegClass : RegBank.getRegClasses()) {
1319     if (!RegClass.Allocatable)
1320       continue;
1321
1322     const CodeGenRegister::Vec &Regs = RegClass.getMembers();
1323     if (Regs.empty())
1324       continue;
1325
1326     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1327     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1328
1329     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1330     for (auto I = std::next(Regs.begin()), E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1331       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1332       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1333     }
1334   }
1335   // Combine non-allocatable regs.
1336   for (const auto &Reg : Registers) {
1337     unsigned RegNum = Reg.EnumValue;
1338     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1339       continue;
1340
1341     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1342   }
1343   UberSetIDs.compress();
1344
1345   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1346   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1347
1348   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1349   // Do not resize after this.
1350   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1351   unsigned i = 0;
1352   for (const CodeGenRegister &Reg : Registers) {
1353     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg.EnumValue];
1354     if (!USetID)
1355       USetID = ZeroID;
1356     else if (USetID == ZeroID)
1357       USetID = 0;
1358
1359     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1360     USet->Regs.push_back(&Reg);
1361     sortAndUniqueRegisters(USet->Regs);
1362     RegSets[i++] = USet;
1363   }
1364 }
1365
1366 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1367 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1368                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1369   // Skip the first unallocatable set.
1370   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1371          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1372
1373     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1374     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1375     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1376     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1377       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1378         if (Weight > MaxWeight)
1379           MaxWeight = Weight;
1380         Reg = UnitI.getReg();
1381         Weight = 0;
1382       }
1383       unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1384       if (!UWeight) {
1385         UWeight = 1;
1386         RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1387       }
1388       Weight += UWeight;
1389     }
1390     if (Weight > MaxWeight)
1391       MaxWeight = Weight;
1392     if (I->Weight != MaxWeight) {
1393       DEBUG(
1394         dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight " << MaxWeight;
1395         for (auto &Unit : I->Regs)
1396           dbgs() << " " << Unit->getName();
1397         dbgs() << "\n");
1398       // Update the set weight.
1399       I->Weight = MaxWeight;
1400     }
1401
1402     // Find singular determinants.
1403     for (const auto R : I->Regs) {
1404       if (R->getRegUnits().count() == 1 && R->getWeight(RegBank) == I->Weight) {
1405         I->SingularDeterminants |= R->getRegUnits();
1406       }
1407     }
1408   }
1409 }
1410
1411 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1412 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1413 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1414 // subregisters are normalized first.
1415 //
1416 // Side effects:
1417 // - creates new adopted register units
1418 // - causes superregisters to inherit adopted units
1419 // - increases the weight of "singular" units
1420 // - induces recomputation of UberWeights.
1421 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1422                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1423                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1424                             SparseBitVector<> &NormalRegs,
1425                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1426                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1427   if (NormalRegs.test(Reg->EnumValue))
1428     return false;
1429   NormalRegs.set(Reg->EnumValue);
1430
1431   bool Changed = false;
1432   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1433   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1434          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1435     if (SRI->second == Reg)
1436       continue; // self-cycles happen
1437
1438     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1439                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1440   }
1441   // Postorder register normalization.
1442
1443   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1444   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1445     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1446
1447   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1448   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1449
1450   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1451   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1452     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1453     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1454     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1455     unsigned AdjustUnit = *Reg->getRegUnits().begin();
1456     if (Reg->getRegUnits().count() != 1
1457         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1458         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1459       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1460       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1461       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1462       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1463     }
1464     else {
1465       // Adjust the existing single unit.
1466       RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1467       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1468       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1469     }
1470     Changed = true;
1471   }
1472
1473   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1474   NormalUnits |= Reg->getRegUnits();
1475
1476   return Changed;
1477 }
1478
1479 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1480 //
1481 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1482 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1483 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1484   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1485   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1486   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1487   // UberSets and RegSets are now immutable.
1488
1489   computeUberWeights(UberSets, *this);
1490
1491   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1492   // a fix point.
1493   unsigned NumIters = 0;
1494   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1495     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1496     Changed = false;
1497     for (auto &Reg : Registers) {
1498       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1499       SparseBitVector<> NormalRegs;
1500       Changed |= normalizeWeight(&Reg, UberSets, RegSets, NormalRegs,
1501                                  NormalUnits, *this);
1502     }
1503   }
1504 }
1505
1506 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1507 // Return an iterator into UniqueSets.
1508 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1509 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1510                const RegUnitSet &Set) {
1511   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1512     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1513   for(;I != E; ++I) {
1514     if (I->Units == Set.Units)
1515       break;
1516   }
1517   return I;
1518 }
1519
1520 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1521 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1522                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1523   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1524                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1525 }
1526
1527 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1528 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1529 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1530 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1531 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1532 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1533 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1534 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1535 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1536 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1537 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1538 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1539 /// set limit by filtering the reserved registers.
1540 ///
1541 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1542 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1543 /// should not expand the S set to include D regs.
1544 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1545   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1546
1547   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1548   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1549   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1550        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1551     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1552     unsigned SuperIdx = 0;
1553     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1554       if (SuperIdx == SubIdx)
1555         continue;
1556
1557       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1558       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1559       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1560           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1561           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1562           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1563         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1564               << "\n");
1565         break;
1566       }
1567     }
1568     if (SuperIdx == EndIdx)
1569       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1570   }
1571   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1572   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1573   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1574     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1575     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1576     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1577   }
1578   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1579 }
1580
1581 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1582 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1583 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1584 // RegUnitSets is repreresented.
1585 //
1586 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1587 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1588 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1589   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1590
1591   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1592   auto &RegClasses = getRegClasses();
1593   for (auto &RC : RegClasses) {
1594     if (!RC.Allocatable)
1595       continue;
1596
1597     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1598     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1599     RegUnitSets.back().Name = RC.getName();
1600
1601     // Compute a sorted list of units in this class.
1602     RC.buildRegUnitSet(RegUnitSets.back().Units);
1603
1604     // Find an existing RegUnitSet.
1605     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1606       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1607     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1608       RegUnitSets.pop_back();
1609   }
1610
1611   DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n";
1612         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1613              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1614           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1615                  << ":";
1616           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1617             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1618           dbgs() << "\n";
1619         });
1620
1621   // Iteratively prune unit sets.
1622   pruneUnitSets();
1623
1624   DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n";
1625         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1626              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1627           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1628                  << ":";
1629           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1630             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1631           dbgs() << "\n";
1632         }
1633         dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1634
1635   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1636   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1637   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1638     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1639     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1640     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1641     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1642
1643     // Compare new sets with all original classes.
1644     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1645          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1646       std::set<unsigned> Intersection;
1647       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1648                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1649                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1650                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1651                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1652       if (Intersection.empty())
1653         continue;
1654
1655       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1656       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1657       RegUnitSets.back().Name =
1658         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1659
1660       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1661                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1662                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1663                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1664                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1665                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1666
1667       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1668       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1669         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1670       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1671         RegUnitSets.pop_back();
1672       else {
1673         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size()-1
1674               << " " << RegUnitSets.back().Name << ":";
1675               for (auto &U : RegUnitSets.back().Units)
1676                 dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1677               dbgs() << "\n";);
1678       }
1679     }
1680   }
1681
1682   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1683   pruneUnitSets();
1684
1685   DEBUG(dbgs() << "\n";
1686         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1687              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1688           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1689                  << ":";
1690           for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1691             dbgs() << " " << RegUnits[U].Roots[0]->getName();
1692           dbgs() << "\n";
1693         });
1694
1695   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1696   RegClassUnitSets.resize(RegClasses.size());
1697   int RCIdx = -1;
1698   for (auto &RC : RegClasses) {
1699     ++RCIdx;
1700     if (!RC.Allocatable)
1701       continue;
1702
1703     // Recompute the sorted list of units in this class.
1704     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1705     RC.buildRegUnitSet(RCRegUnits);
1706
1707     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1708     if (RCRegUnits.empty())
1709       continue;
1710
1711     DEBUG(dbgs() << "RC " << RC.getName() << " Units: \n";
1712           for (auto &U : RCRegUnits)
1713             dbgs() << RegUnits[U].getRoots()[0]->getName() << " ";
1714           dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1715
1716     // Find all supersets.
1717     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1718          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1719       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
1720         DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
1721         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1722       }
1723     }
1724     DEBUG(dbgs() << "\n");
1725     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
1726   }
1727
1728   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
1729   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
1730   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
1731   // "fake" register class.
1732   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
1733        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
1734     std::vector<unsigned> RUSets;
1735     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
1736       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
1737       if (std::find(RUSet.Units.begin(), RUSet.Units.end(), UnitIdx)
1738           == RUSet.Units.end())
1739         continue;
1740       RUSets.push_back(i);
1741     }
1742     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
1743     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
1744          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
1745       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
1746         break;
1747       }
1748     }
1749     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
1750     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
1751       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
1752       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
1753       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
1754     }
1755   }
1756 }
1757
1758 void CodeGenRegBank::computeRegUnitLaneMasks() {
1759   for (auto &Register : Registers) {
1760     // Create an initial lane mask for all register units.
1761     const auto &RegUnits = Register.getRegUnits();
1762     CodeGenRegister::RegUnitLaneMaskList RegUnitLaneMasks(RegUnits.count(), 0);
1763     // Iterate through SubRegisters.
1764     typedef CodeGenRegister::SubRegMap SubRegMap;
1765     const SubRegMap &SubRegs = Register.getSubRegs();
1766     for (SubRegMap::const_iterator S = SubRegs.begin(),
1767          SE = SubRegs.end(); S != SE; ++S) {
1768       CodeGenRegister *SubReg = S->second;
1769       // Ignore non-leaf subregisters, their lane masks are fully covered by
1770       // the leaf subregisters anyway.
1771       if (SubReg->getSubRegs().size() != 0)
1772         continue;
1773       CodeGenSubRegIndex *SubRegIndex = S->first;
1774       const CodeGenRegister *SubRegister = S->second;
1775       unsigned LaneMask = SubRegIndex->LaneMask;
1776       // Distribute LaneMask to Register Units touched.
1777       for (const auto &SUI : SubRegister->getRegUnits()) {
1778         bool Found = false;
1779         unsigned u = 0;
1780         for (unsigned RU : RegUnits) {
1781           if (SUI == RU) {
1782             RegUnitLaneMasks[u] |= LaneMask;
1783             assert(!Found);
1784             Found = true;
1785           }
1786           ++u;
1787         }
1788         (void)Found;
1789         assert(Found);
1790       }
1791     }
1792     Register.setRegUnitLaneMasks(RegUnitLaneMasks);
1793   }
1794 }
1795
1796 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
1797   computeComposites();
1798   computeSubRegLaneMasks();
1799
1800   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1801   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
1802   computeRegUnitWeights();
1803
1804   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
1805   // supersets for the union of overlapping sets.
1806   computeRegUnitSets();
1807
1808   computeRegUnitLaneMasks();
1809
1810   // Compute register class HasDisjunctSubRegs flag.
1811   for (CodeGenRegisterClass &RC : RegClasses) {
1812     RC.HasDisjunctSubRegs = false;
1813     for (const CodeGenRegister *Reg : RC.getMembers())
1814       RC.HasDisjunctSubRegs |= Reg->HasDisjunctSubRegs;
1815   }
1816
1817   // Get the weight of each set.
1818   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1819     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
1820
1821   // Find the order of each set.
1822   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
1823   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1824     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
1825
1826   std::stable_sort(RegUnitSetOrder.begin(), RegUnitSetOrder.end(),
1827                    [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
1828     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
1829            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
1830   });
1831   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1832     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
1833   }
1834 }
1835
1836 //
1837 // Synthesize missing register class intersections.
1838 //
1839 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
1840 // returns a maximal register class for all X.
1841 //
1842 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
1843   assert(!RegClasses.empty());
1844   // Stash the iterator to the last element so that this loop doesn't visit
1845   // elements added by the getOrCreateSubClass call within it.
1846   for (auto I = RegClasses.begin(), E = std::prev(RegClasses.end());
1847        I != std::next(E); ++I) {
1848     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
1849     CodeGenRegisterClass *RC2 = &*I;
1850     if (RC1 == RC2)
1851       continue;
1852
1853     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
1854     const CodeGenRegister::Vec &Memb1 = RC1->getMembers();
1855     const CodeGenRegister::Vec &Memb2 = RC2->getMembers();
1856     CodeGenRegister::Vec Intersection;
1857     std::set_intersection(
1858         Memb1.begin(), Memb1.end(), Memb2.begin(), Memb2.end(),
1859         std::inserter(Intersection, Intersection.begin()), deref<llvm::less>());
1860
1861     // Skip disjoint class pairs.
1862     if (Intersection.empty())
1863       continue;
1864
1865     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
1866     // larger size for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
1867     if (RC2->SpillSize > RC1->SpillSize ||
1868         (RC2->SpillSize == RC1->SpillSize &&
1869          RC2->SpillAlignment > RC1->SpillAlignment))
1870       std::swap(RC1, RC2);
1871
1872     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
1873                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
1874   }
1875 }
1876
1877 //
1878 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
1879 //
1880 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
1881 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
1882 //
1883 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
1884   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
1885   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Vec,
1886                    deref<llvm::less>> SubReg2SetMap;
1887
1888   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
1889   SubReg2SetMap SRSets;
1890   for (const auto R : RC->getMembers()) {
1891     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = R->getSubRegs();
1892     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1893          E = SRM.end(); I != E; ++I)
1894       SRSets[I->first].push_back(R);
1895   }
1896
1897   for (auto I : SRSets)
1898     sortAndUniqueRegisters(I.second);
1899
1900   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
1901   // numerical order to visit synthetic indices last.
1902   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1903     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(&SubIdx);
1904     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
1905     if (I == SRSets.end())
1906       continue;
1907     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
1908     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
1909       RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, RC);
1910       continue;
1911     }
1912     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
1913     CodeGenRegisterClass *SubRC =
1914       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
1915                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
1916     RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, SubRC);
1917   }
1918 }
1919
1920 //
1921 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
1922 //
1923 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
1924 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
1925 //
1926
1927 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
1928                                                 std::list<CodeGenRegisterClass>::iterator FirstSubRegRC) {
1929   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
1930                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
1931   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1932
1933   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
1934   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1935     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
1936     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
1937     // called first.
1938     if (RC->getSubClassWithSubReg(&SubIdx) != RC)
1939       continue;
1940
1941     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
1942     SSPairs.clear();
1943     TopoSigs.reset();
1944     for (const auto Super : RC->getMembers()) {
1945       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(&SubIdx)->second;
1946       assert(Sub && "Missing sub-register");
1947       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
1948       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
1949     }
1950
1951     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
1952     // this loop. They will never be useful.
1953     // Store an iterator to the last element (not end) so that this loop doesn't
1954     // visit newly inserted elements.
1955     assert(!RegClasses.empty());
1956     for (auto I = FirstSubRegRC, E = std::prev(RegClasses.end());
1957          I != std::next(E); ++I) {
1958       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I;
1959       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
1960       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC.getTopoSigs()))
1961         continue;
1962       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
1963       CodeGenRegister::Vec SubSetVec;
1964       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
1965         if (SubRC.contains(SSPairs[i].second))
1966           SubSetVec.push_back(SSPairs[i].first);
1967
1968       if (SubSetVec.empty())
1969         continue;
1970
1971       // RC injects completely into SubRC.
1972       sortAndUniqueRegisters(SubSetVec);
1973       if (SubSetVec.size() == SSPairs.size()) {
1974         SubRC.addSuperRegClass(&SubIdx, RC);
1975         continue;
1976       }
1977
1978       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
1979       // class.
1980       getOrCreateSubClass(RC, &SubSetVec, RC->getName() + "_with_" +
1981                                           SubIdx.getName() + "_in_" +
1982                                           SubRC.getName());
1983     }
1984   }
1985 }
1986
1987
1988 //
1989 // Infer missing register classes.
1990 //
1991 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
1992   assert(!RegClasses.empty());
1993   // When this function is called, the register classes have not been sorted
1994   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
1995   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
1996
1997   // Use one-before-the-end so it doesn't move forward when new elements are
1998   // added.
1999   auto FirstNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2000
2001   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
2002   // Watch out for iterator invalidation here.
2003   for (auto I = RegClasses.begin(), E = RegClasses.end(); I != E; ++I) {
2004     CodeGenRegisterClass *RC = &*I;
2005
2006     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
2007     inferSubClassWithSubReg(RC);
2008
2009     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
2010     inferCommonSubClass(RC);
2011
2012     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
2013     inferMatchingSuperRegClass(RC);
2014
2015     // New register classes are created while this loop is running, and we need
2016     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
2017     // to match old super-register classes with sub-register classes created
2018     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
2019     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
2020     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
2021     if (I == FirstNewRC) {
2022       auto NextNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2023       for (auto I2 = RegClasses.begin(), E2 = std::next(FirstNewRC); I2 != E2;
2024            ++I2)
2025         inferMatchingSuperRegClass(&*I2, E2);
2026       FirstNewRC = NextNewRC;
2027     }
2028   }
2029 }
2030
2031 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
2032 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
2033 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
2034 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
2035 /// superclass.  Otherwise return null.
2036 const CodeGenRegisterClass*
2037 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
2038   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
2039   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
2040   for (const auto &RC : getRegClasses()) {
2041     if (!RC.contains(Reg))
2042       continue;
2043
2044     // If this is the first class that contains the register,
2045     // make a note of it and go on to the next class.
2046     if (!FoundRC) {
2047       FoundRC = &RC;
2048       continue;
2049     }
2050
2051     // If a register's classes have different types, return null.
2052     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
2053       return nullptr;
2054
2055     // Check to see if the previously found class that contains
2056     // the register is a subclass of the current class. If so,
2057     // prefer the superclass.
2058     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
2059       FoundRC = &RC;
2060       continue;
2061     }
2062
2063     // Check to see if the previously found class that contains
2064     // the register is a superclass of the current class. If so,
2065     // prefer the superclass.
2066     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
2067       continue;
2068
2069     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
2070     // Return null.
2071     return nullptr;
2072   }
2073   return FoundRC;
2074 }
2075
2076 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
2077   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
2078
2079   // First add Regs with all sub-registers.
2080   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
2081     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
2082     if (Set.insert(Reg))
2083       // Reg is new, add all sub-registers.
2084       // The pre-ordering is not important here.
2085       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
2086   }
2087
2088   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
2089   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
2090     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
2091     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
2092       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
2093       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
2094         continue;
2095       // This new super-register is covered by its sub-registers.
2096       bool AllSubsInSet = true;
2097       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
2098       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2099              E = SRM.end(); I != E; ++I)
2100         if (!Set.count(I->second)) {
2101           AllSubsInSet = false;
2102           break;
2103         }
2104       // All sub-registers in Set, add Super as well.
2105       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
2106       if (AllSubsInSet)
2107         Set.insert(Super);
2108     }
2109   }
2110
2111   // Convert to BitVector.
2112   BitVector BV(Registers.size() + 1);
2113   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
2114     BV.set(Set[i]->EnumValue);
2115   return BV;
2116 }