A value defined by an implicit_def can be liven to a use BB. This is unfortunate...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / LiveVariables.cpp
index 630477d7b654cae1d87264ffc166e6ea84a90020..62288216912807d082fa94cc1a33e44b290e8eff 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 //===-- LiveVariables.cpp - Live Variable Analysis for Machine Code -------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// 
+//
 // This file implements the LiveVariable analysis pass.  For each machine
 // instruction in the function, this pass calculates the set of registers that
 // are immediately dead after the instruction (i.e., the instruction calculates
 
 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Config/alloca.h"
+#include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
-static RegisterAnalysis<LiveVariables> X("livevars", "Live Variable Analysis");
+char LiveVariables::ID = 0;
+static RegisterPass<LiveVariables> X("livevars", "Live Variable Analysis");
+
+
+void LiveVariables::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.addRequiredID(UnreachableMachineBlockElimID);
+  AU.setPreservesAll();
+}
+
+void LiveVariables::VarInfo::dump() const {
+  cerr << "  Alive in blocks: ";
+  for (SparseBitVector<>::iterator I = AliveBlocks.begin(),
+           E = AliveBlocks.end(); I != E; ++I)
+    cerr << *I << ", ";
+  cerr << "\n  Killed by:";
+  if (Kills.empty())
+    cerr << " No instructions.\n";
+  else {
+    for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i)
+      cerr << "\n    #" << i << ": " << *Kills[i];
+    cerr << "\n";
+  }
+}
 
+/// getVarInfo - Get (possibly creating) a VarInfo object for the given vreg.
 LiveVariables::VarInfo &LiveVariables::getVarInfo(unsigned RegIdx) {
-  assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegIdx) &&
+  assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegIdx) &&
          "getVarInfo: not a virtual register!");
-  RegIdx -= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
+  RegIdx -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
   if (RegIdx >= VirtRegInfo.size()) {
     if (RegIdx >= 2*VirtRegInfo.size())
       VirtRegInfo.resize(RegIdx*2);
@@ -50,43 +79,58 @@ LiveVariables::VarInfo &LiveVariables::getVarInfo(unsigned RegIdx) {
   return VirtRegInfo[RegIdx];
 }
 
-
-
-void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
-                                            MachineBasicBlock *MBB) {
+void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo,
+                                            MachineBasicBlock *DefBlock,
+                                            MachineBasicBlock *MBB,
+                                    std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList) {
   unsigned BBNum = MBB->getNumber();
-
+  
   // Check to see if this basic block is one of the killing blocks.  If so,
-  // remove it...
+  // remove it.
   for (unsigned i = 0, e = VRInfo.Kills.size(); i != e; ++i)
     if (VRInfo.Kills[i]->getParent() == MBB) {
       VRInfo.Kills.erase(VRInfo.Kills.begin()+i);  // Erase entry
       break;
     }
+  
+  if (MBB == DefBlock) return;  // Terminate recursion
 
-  if (MBB == VRInfo.DefInst->getParent()) return;  // Terminate recursion
-
-  if (VRInfo.AliveBlocks.size() <= BBNum)
-    VRInfo.AliveBlocks.resize(BBNum+1);  // Make space...
-
-  if (VRInfo.AliveBlocks[BBNum])
+  if (VRInfo.AliveBlocks.test(BBNum))
     return;  // We already know the block is live
 
   // Mark the variable known alive in this bb
-  VRInfo.AliveBlocks[BBNum] = true;
+  VRInfo.AliveBlocks.set(BBNum);
 
-  for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
-         E = MBB->pred_end(); PI != E; ++PI)
-    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, *PI);
+  for (MachineBasicBlock::const_pred_reverse_iterator PI = MBB->pred_rbegin(),
+         E = MBB->pred_rend(); PI != E; ++PI)
+    WorkList.push_back(*PI);
+}
+
+void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
+                                            MachineBasicBlock *DefBlock,
+                                            MachineBasicBlock *MBB) {
+  std::vector<MachineBasicBlock*> WorkList;
+  MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, DefBlock, MBB, WorkList);
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    MachineBasicBlock *Pred = WorkList.back();
+    WorkList.pop_back();
+    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, DefBlock, Pred, WorkList);
+  }
 }
 
-void LiveVariables::HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
+void LiveVariables::HandleVirtRegUse(unsigned reg, MachineBasicBlock *MBB,
                                      MachineInstr *MI) {
-  assert(VRInfo.DefInst && "Register use before def!");
+  assert(MRI->getVRegDef(reg) && "Register use before def!");
+
+  unsigned BBNum = MBB->getNumber();
 
-  // Check to see if this basic block is already a kill block...
+  VarInfo& VRInfo = getVarInfo(reg);
+  VRInfo.NumUses++;
+
+  // Check to see if this basic block is already a kill block.
   if (!VRInfo.Kills.empty() && VRInfo.Kills.back()->getParent() == MBB) {
-    // Yes, this register is killed in this basic block already.  Increase the
+    // Yes, this register is killed in this basic block already. Increase the
     // live range by updating the kill instruction.
     VRInfo.Kills.back() = MI;
     return;
@@ -97,138 +141,430 @@ void LiveVariables::HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
     assert(VRInfo.Kills[i]->getParent() != MBB && "entry should be at end!");
 #endif
 
-  assert(MBB != VRInfo.DefInst->getParent() && 
-         "Should have kill for defblock!");
-
-  // Add a new kill entry for this basic block.
-  VRInfo.Kills.push_back(MI);
-
-  // Update all dominating blocks to mark them known live.
+  // This situation can occur:
+  //
+  //     ,------.
+  //     |      |
+  //     |      v
+  //     |   t2 = phi ... t1 ...
+  //     |      |
+  //     |      v
+  //     |   t1 = ...
+  //     |  ... = ... t1 ...
+  //     |      |
+  //     `------'
+  //
+  // where there is a use in a PHI node that's a predecessor to the defining
+  // block. We don't want to mark all predecessors as having the value "alive"
+  // in this case.
+  if (MBB == MRI->getVRegDef(reg)->getParent()) return;
+
+  // Add a new kill entry for this basic block. If this virtual register is
+  // already marked as alive in this basic block, that means it is alive in at
+  // least one of the successor blocks, it's not a kill.
+  if (!VRInfo.AliveBlocks.test(BBNum))
+    VRInfo.Kills.push_back(MI);
+
+  // Update all dominating blocks to mark them as "known live".
   for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
          E = MBB->pred_end(); PI != E; ++PI)
-    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, *PI);
+    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MRI->getVRegDef(reg)->getParent(), *PI);
+}
+
+void LiveVariables::HandleVirtRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
+  VarInfo &VRInfo = getVarInfo(Reg);
+
+  if (VRInfo.AliveBlocks.empty())
+    // If vr is not alive in any block, then defaults to dead.
+    VRInfo.Kills.push_back(MI);
 }
 
+/// FindLastPartialDef - Return the last partial def of the specified register.
+/// Also returns the sub-register that's defined.
+MachineInstr *LiveVariables::FindLastPartialDef(unsigned Reg,
+                                                unsigned &PartDefReg) {
+  unsigned LastDefReg = 0;
+  unsigned LastDefDist = 0;
+  MachineInstr *LastDef = NULL;
+  for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+    MachineInstr *Def = PhysRegDef[SubReg];
+    if (!Def)
+      continue;
+    unsigned Dist = DistanceMap[Def];
+    if (Dist > LastDefDist) {
+      LastDefReg  = SubReg;
+      LastDef     = Def;
+      LastDefDist = Dist;
+    }
+  }
+  PartDefReg = LastDefReg;
+  return LastDef;
+}
+
+/// HandlePhysRegUse - Turn previous partial def's into read/mod/writes. Add
+/// implicit defs to a machine instruction if there was an earlier def of its
+/// super-register.
 void LiveVariables::HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
-  PhysRegInfo[Reg] = MI;
-  PhysRegUsed[Reg] = true;
+  // If there was a previous use or a "full" def all is well.
+  if (!PhysRegDef[Reg] && !PhysRegUse[Reg]) {
+    // Otherwise, the last sub-register def implicitly defines this register.
+    // e.g.
+    // AH =
+    // AL = ... <imp-def EAX>, <imp-kill AH>
+    //    = AH
+    // ...
+    //    = EAX
+    // All of the sub-registers must have been defined before the use of Reg!
+    unsigned PartDefReg = 0;
+    MachineInstr *LastPartialDef = FindLastPartialDef(Reg, PartDefReg);
+    // If LastPartialDef is NULL, it must be using a livein register.
+    if (LastPartialDef) {
+      LastPartialDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, true/*IsDef*/,
+                                                           true/*IsImp*/));
+      PhysRegDef[Reg] = LastPartialDef;
+      SmallSet<unsigned, 8> Processed;
+      for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+           unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+        if (Processed.count(SubReg))
+          continue;
+        if (SubReg == PartDefReg || TRI->isSubRegister(PartDefReg, SubReg))
+          continue;
+        // This part of Reg was defined before the last partial def. It's killed
+        // here.
+        LastPartialDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SubReg,
+                                                             false/*IsDef*/,
+                                                             true/*IsImp*/));
+        PhysRegDef[SubReg] = LastPartialDef;
+        for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
+          Processed.insert(*SS);
+      }
+    }
+  }
+
+  // Remember this use.
+  PhysRegUse[Reg]  = MI;
+  for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs)
+    PhysRegUse[SubReg] =  MI;
+}
 
-  for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
-       unsigned Alias = *AliasSet; ++AliasSet) {
-    PhysRegInfo[Alias] = MI;
-    PhysRegUsed[Alias] = true;
+/// hasRegisterUseBelow - Return true if the specified register is used after
+/// the current instruction and before it's next definition.
+bool LiveVariables::hasRegisterUseBelow(unsigned Reg,
+                                        MachineBasicBlock::iterator I,
+                                        MachineBasicBlock *MBB) {
+  if (I == MBB->end())
+    return false;
+
+  // First find out if there are any uses / defs below.
+  bool hasDistInfo = true;
+  unsigned CurDist = DistanceMap[I];
+  SmallVector<MachineInstr*, 4> Uses;
+  SmallVector<MachineInstr*, 4> Defs;
+  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI->reg_begin(Reg),
+         RE = MRI->reg_end(); RI != RE; ++RI) {
+    MachineOperand &UDO = RI.getOperand();
+    MachineInstr *UDMI = &*RI;
+    if (UDMI->getParent() != MBB)
+      continue;
+    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UDMI);
+    bool isBelow = false;
+    if (DI == DistanceMap.end()) {
+      // Must be below if it hasn't been assigned a distance yet.
+      isBelow = true;
+      hasDistInfo = false;
+    } else if (DI->second > CurDist)
+      isBelow = true;
+    if (isBelow) {
+      if (UDO.isUse())
+        Uses.push_back(UDMI);
+      if (UDO.isDef())
+        Defs.push_back(UDMI);
+    }
   }
+
+  if (Uses.empty())
+    // No uses below.
+    return false;
+  else if (!Uses.empty() && Defs.empty())
+    // There are uses below but no defs below.
+    return true;
+  // There are both uses and defs below. We need to know which comes first.
+  if (!hasDistInfo) {
+    // Complete DistanceMap for this MBB. This information is computed only
+    // once per MBB.
+    ++I;
+    ++CurDist;
+    for (MachineBasicBlock::iterator E = MBB->end(); I != E; ++I, ++CurDist)
+      DistanceMap.insert(std::make_pair(I, CurDist));
+  }
+
+  unsigned EarliestUse = DistanceMap[Uses[0]];
+  for (unsigned i = 1, e = Uses.size(); i != e; ++i) {
+    unsigned Dist = DistanceMap[Uses[i]];
+    if (Dist < EarliestUse)
+      EarliestUse = Dist;
+  }
+  for (unsigned i = 0, e = Defs.size(); i != e; ++i) {
+    unsigned Dist = DistanceMap[Defs[i]];
+    if (Dist < EarliestUse)
+      // The register is defined before its first use below.
+      return false;
+  }
+  return true;
+}
+
+bool LiveVariables::HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
+  if (!PhysRegUse[Reg] && !PhysRegDef[Reg])
+    return false;
+
+  MachineInstr *LastRefOrPartRef = PhysRegUse[Reg]
+    ? PhysRegUse[Reg] : PhysRegDef[Reg];
+  unsigned LastRefOrPartRefDist = DistanceMap[LastRefOrPartRef];
+  // The whole register is used.
+  // AL =
+  // AH =
+  //
+  //    = AX
+  //    = AL, AX<imp-use, kill>
+  // AX =
+  //
+  // Or whole register is defined, but not used at all.
+  // AX<dead> =
+  // ...
+  // AX =
+  //
+  // Or whole register is defined, but only partly used.
+  // AX<dead> = AL<imp-def>
+  //    = AL<kill>
+  // AX = 
+  SmallSet<unsigned, 8> PartUses;
+  for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+    if (MachineInstr *Use = PhysRegUse[SubReg]) {
+      PartUses.insert(SubReg);
+      for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
+        PartUses.insert(*SS);
+      unsigned Dist = DistanceMap[Use];
+      if (Dist > LastRefOrPartRefDist) {
+        LastRefOrPartRefDist = Dist;
+        LastRefOrPartRef = Use;
+      }
+    }
+  }
+
+  if (LastRefOrPartRef == PhysRegDef[Reg] && LastRefOrPartRef != MI)
+    // If the last reference is the last def, then it's not used at all.
+    // That is, unless we are currently processing the last reference itself.
+    LastRefOrPartRef->addRegisterDead(Reg, TRI, true);
+
+  /* Partial uses. Mark register def dead and add implicit def of
+     sub-registers which are used.
+    FIXME: LiveIntervalAnalysis can't handle this yet!
+    EAX<dead>  = op  AL<imp-def>
+    That is, EAX def is dead but AL def extends pass it.
+    Enable this after live interval analysis is fixed to improve codegen!
+  else if (!PhysRegUse[Reg]) {
+    PhysRegDef[Reg]->addRegisterDead(Reg, TRI, true);
+    for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+      if (PartUses.count(SubReg)) {
+        PhysRegDef[Reg]->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SubReg,
+                                                              true, true));
+        LastRefOrPartRef->addRegisterKilled(SubReg, TRI, true);
+        for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
+          PartUses.erase(*SS);
+      }
+    }
+  } */
+  else
+    LastRefOrPartRef->addRegisterKilled(Reg, TRI, true);
+  return true;
 }
 
 void LiveVariables::HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
-  // Does this kill a previous version of this register?
-  if (MachineInstr *LastUse = PhysRegInfo[Reg]) {
-    if (PhysRegUsed[Reg])
-      RegistersKilled.insert(std::make_pair(LastUse, Reg));
-    else
-      RegistersDead.insert(std::make_pair(LastUse, Reg));
+  // What parts of the register are previously defined?
+  SmallSet<unsigned, 32> Live;
+  if (PhysRegDef[Reg] || PhysRegUse[Reg]) {
+    Live.insert(Reg);
+    for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(Reg); *SS; ++SS)
+      Live.insert(*SS);
+  } else {
+    for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+      // If a register isn't itself defined, but all parts that make up of it
+      // are defined, then consider it also defined.
+      // e.g.
+      // AL =
+      // AH =
+      //    = AX
+      if (PhysRegDef[SubReg] || PhysRegUse[SubReg]) {
+        Live.insert(SubReg);
+        for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
+          Live.insert(*SS);
+      }
+    }
   }
-  PhysRegInfo[Reg] = MI;
-  PhysRegUsed[Reg] = false;
-
-  for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
-       unsigned Alias = *AliasSet; ++AliasSet) {
-    if (MachineInstr *LastUse = PhysRegInfo[Alias]) {
-      if (PhysRegUsed[Alias])
-        RegistersKilled.insert(std::make_pair(LastUse, Alias));
-      else
-        RegistersDead.insert(std::make_pair(LastUse, Alias));
+
+  // Start from the largest piece, find the last time any part of the register
+  // is referenced.
+  if (!HandlePhysRegKill(Reg, MI)) {
+    // Only some of the sub-registers are used.
+    for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+      if (!Live.count(SubReg))
+        // Skip if this sub-register isn't defined.
+        continue;
+      if (HandlePhysRegKill(SubReg, MI)) {
+        Live.erase(SubReg);
+        for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
+          Live.erase(*SS);
+      }
+    }
+    assert(Live.empty() && "Not all defined registers are killed / dead?");
+  }
+
+  if (MI) {
+    // Does this extend the live range of a super-register?
+    SmallSet<unsigned, 8> Processed;
+    for (const unsigned *SuperRegs = TRI->getSuperRegisters(Reg);
+         unsigned SuperReg = *SuperRegs; ++SuperRegs) {
+      if (Processed.count(SuperReg))
+        continue;
+      MachineInstr *LastRef = PhysRegUse[SuperReg]
+        ? PhysRegUse[SuperReg] : PhysRegDef[SuperReg];
+      if (LastRef && LastRef != MI) {
+        // The larger register is previously defined. Now a smaller part is
+        // being re-defined. Treat it as read/mod/write if there are uses
+        // below.
+        // EAX =
+        // AX  =        EAX<imp-use,kill>, EAX<imp-def>
+        // ...
+        ///    =  EAX
+        if (hasRegisterUseBelow(SuperReg, MI, MI->getParent())) {
+          MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SuperReg, false/*IsDef*/,
+                                                   true/*IsImp*/,true/*IsKill*/));
+          MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SuperReg, true/*IsDef*/,
+                                                   true/*IsImp*/));
+          PhysRegDef[SuperReg]  = MI;
+          PhysRegUse[SuperReg]  = NULL;
+          Processed.insert(SuperReg);
+          for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SuperReg); *SS; ++SS) {
+            PhysRegDef[*SS]  = MI;
+            PhysRegUse[*SS]  = NULL;
+            Processed.insert(*SS);
+          }
+        } else {
+          // Otherwise, the super register is killed.
+          if (HandlePhysRegKill(SuperReg, MI)) {
+            PhysRegDef[SuperReg]  = NULL;
+            PhysRegUse[SuperReg]  = NULL;
+            for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SuperReg); *SS; ++SS) {
+              PhysRegDef[*SS]  = NULL;
+              PhysRegUse[*SS]  = NULL;
+              Processed.insert(*SS);
+            }
+          }
+        }
+      }
+    }
+
+    // Remember this def.
+    PhysRegDef[Reg]  = MI;
+    PhysRegUse[Reg]  = NULL;
+    for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+      PhysRegDef[SubReg]  = MI;
+      PhysRegUse[SubReg]  = NULL;
     }
-    PhysRegInfo[Alias] = MI;
-    PhysRegUsed[Alias] = false;
   }
 }
 
-bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
-  RegInfo = MF.getTarget().getRegisterInfo();
-  assert(RegInfo && "Target doesn't have register information?");
+bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
+  MF = &mf;
+  MRI = &mf.getRegInfo();
+  TRI = MF->getTarget().getRegisterInfo();
 
-  AllocatablePhysicalRegisters = RegInfo->getAllocatableSet(MF);
+  ReservedRegisters = TRI->getReservedRegs(mf);
 
-  // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last use of a
-  // physical register.  This is a purely local property, because all physical
-  // register references as presumed dead across basic blocks.
-  //
-  MachineInstr *PhysRegInfoA[RegInfo->getNumRegs()];
-  bool          PhysRegUsedA[RegInfo->getNumRegs()];
-  std::fill(PhysRegInfoA, PhysRegInfoA+RegInfo->getNumRegs(), (MachineInstr*)0);
-  PhysRegInfo = PhysRegInfoA;
-  PhysRegUsed = PhysRegUsedA;
+  unsigned NumRegs = TRI->getNumRegs();
+  PhysRegDef  = new MachineInstr*[NumRegs];
+  PhysRegUse  = new MachineInstr*[NumRegs];
+  PHIVarInfo = new SmallVector<unsigned, 4>[MF->getNumBlockIDs()];
+  std::fill(PhysRegDef,  PhysRegDef  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
+  std::fill(PhysRegUse,  PhysRegUse  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 
-  /// Get some space for a respectable number of registers...
+  /// Get some space for a respectable number of registers.
   VirtRegInfo.resize(64);
-  
+
+  analyzePHINodes(mf);
+
   // Calculate live variable information in depth first order on the CFG of the
   // function.  This guarantees that we will see the definition of a virtual
   // register before its uses due to dominance properties of SSA (except for PHI
   // nodes, which are treated as a special case).
-  //
-  MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
-  std::set<MachineBasicBlock*> Visited;
-  for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*> DFI = df_ext_begin(Entry, Visited),
-         E = df_ext_end(Entry, Visited); DFI != E; ++DFI) {
+  MachineBasicBlock *Entry = MF->begin();
+  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
+
+  for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
+         DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
+       DFI != E; ++DFI) {
     MachineBasicBlock *MBB = *DFI;
-    unsigned BBNum = MBB->getNumber();
+
+    // Mark live-in registers as live-in.
+    for (MachineBasicBlock::const_livein_iterator II = MBB->livein_begin(),
+           EE = MBB->livein_end(); II != EE; ++II) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(*II) &&
+             "Cannot have a live-in virtual register!");
+      HandlePhysRegDef(*II, 0);
+    }
 
     // Loop over all of the instructions, processing them.
+    DistanceMap.clear();
+    unsigned Dist = 0;
     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
          I != E; ++I) {
       MachineInstr *MI = I;
-      const TargetInstrDescriptor &MID = TII.get(MI->getOpcode());
+      DistanceMap.insert(std::make_pair(MI, Dist++));
 
       // Process all of the operands of the instruction...
       unsigned NumOperandsToProcess = MI->getNumOperands();
 
       // Unless it is a PHI node.  In this case, ONLY process the DEF, not any
       // of the uses.  They will be handled in other basic blocks.
-      if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)      
+      if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
         NumOperandsToProcess = 1;
 
-      // Loop over implicit uses, using them.
-      for (const unsigned *ImplicitUses = MID.ImplicitUses;
-           *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
-        HandlePhysRegUse(*ImplicitUses, MI);
-
-      // Process all explicit uses...
+      SmallVector<unsigned, 4> UseRegs;
+      SmallVector<unsigned, 4> DefRegs;
       for (unsigned i = 0; i != NumOperandsToProcess; ++i) {
-        MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-        if (MO.isUse() && MO.isRegister() && MO.getReg()) {
-          if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())){
-            HandleVirtRegUse(getVarInfo(MO.getReg()), MBB, MI);
-          } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
-                     AllocatablePhysicalRegisters[MO.getReg()]) {
-            HandlePhysRegUse(MO.getReg(), MI);
-          }
-        }
+        const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+        if (!MO.isReg() || MO.getReg() == 0)
+          continue;
+        unsigned MOReg = MO.getReg();
+        if (MO.isUse())
+          UseRegs.push_back(MOReg);
+        if (MO.isDef())
+          DefRegs.push_back(MOReg);
       }
 
-      // Loop over implicit defs, defining them.
-      for (const unsigned *ImplicitDefs = MID.ImplicitDefs;
-           *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs)
-        HandlePhysRegDef(*ImplicitDefs, MI);
+      // Process all uses.
+      for (unsigned i = 0, e = UseRegs.size(); i != e; ++i) {
+        unsigned MOReg = UseRegs[i];
+        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MOReg))
+          HandleVirtRegUse(MOReg, MBB, MI);
+        else if (!ReservedRegisters[MOReg])
+          HandlePhysRegUse(MOReg, MI);
+      }
 
-      // Process all explicit defs...
-      for (unsigned i = 0; i != NumOperandsToProcess; ++i) {
-        MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-        if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg()) {
-          if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
-            VarInfo &VRInfo = getVarInfo(MO.getReg());
-
-            assert(VRInfo.DefInst == 0 && "Variable multiply defined!");
-            VRInfo.DefInst = MI;
-            // Defaults to dead
-            VRInfo.Kills.push_back(MI);
-          } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
-                     AllocatablePhysicalRegisters[MO.getReg()]) {
-            HandlePhysRegDef(MO.getReg(), MI);
-          }
-        }
+      // Process all defs.
+      for (unsigned i = 0, e = DefRegs.size(); i != e; ++i) {
+        unsigned MOReg = DefRegs[i];
+        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MOReg))
+          HandleVirtRegDef(MOReg, MI);
+        else if (!ReservedRegisters[MOReg])
+          HandlePhysRegDef(MOReg, MI);
       }
     }
 
@@ -236,99 +572,110 @@ bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
     // bottom of this basic block.  We check all of our successor blocks to see
     // if they have PHI nodes, and if so, we simulate an assignment at the end
     // of the current block.
-    for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
-           E = MBB->succ_end(); SI != E; ++SI) {
-      MachineBasicBlock *Succ = *SI;
-      
-      // PHI nodes are guaranteed to be at the top of the block...
-      for (MachineBasicBlock::iterator MI = Succ->begin(), ME = Succ->end();
-           MI != ME && MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI; ++MI) {
-        for (unsigned i = 1; ; i += 2) {
-          assert(MI->getNumOperands() > i+1 &&
-                 "Didn't find an entry for our predecessor??");
-          if (MI->getOperand(i+1).getMachineBasicBlock() == MBB) {
-            MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-            if (!MO.getVRegValueOrNull()) {
-              VarInfo &VRInfo = getVarInfo(MO.getReg());
-
-              // Only mark it alive only in the block we are representing...
-              MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MBB);
-              break;   // Found the PHI entry for this block...
-            }
-          }
-        }
+    if (!PHIVarInfo[MBB->getNumber()].empty()) {
+      SmallVector<unsigned, 4>& VarInfoVec = PHIVarInfo[MBB->getNumber()];
+
+      for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator I = VarInfoVec.begin(),
+             E = VarInfoVec.end(); I != E; ++I)
+        // Mark it alive only in the block we are representing.
+        MarkVirtRegAliveInBlock(getVarInfo(*I),MRI->getVRegDef(*I)->getParent(),
+                                MBB);
+    }
+
+    // Finally, if the last instruction in the block is a return, make sure to
+    // mark it as using all of the live-out values in the function.
+    if (!MBB->empty() && MBB->back().getDesc().isReturn()) {
+      MachineInstr *Ret = &MBB->back();
+
+      for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator
+           I = MF->getRegInfo().liveout_begin(),
+           E = MF->getRegInfo().liveout_end(); I != E; ++I) {
+        assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(*I) &&
+               "Cannot have a live-out virtual register!");
+        HandlePhysRegUse(*I, Ret);
+
+        // Add live-out registers as implicit uses.
+        if (!Ret->readsRegister(*I))
+          Ret->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*I, false, true));
       }
     }
-    
-    // Loop over PhysRegInfo, killing any registers that are available at the
-    // end of the basic block.  This also resets the PhysRegInfo map.
-    for (unsigned i = 0, e = RegInfo->getNumRegs(); i != e; ++i)
-      if (PhysRegInfo[i])
+
+    // Loop over PhysRegDef / PhysRegUse, killing any registers that are
+    // available at the end of the basic block.
+    for (unsigned i = 0; i != NumRegs; ++i)
+      if (PhysRegDef[i] || PhysRegUse[i])
         HandlePhysRegDef(i, 0);
-  }
 
-  // Convert the information we have gathered into VirtRegInfo and transform it
-  // into a form usable by RegistersKilled.
-  //
-  for (unsigned i = 0, e = VirtRegInfo.size(); i != e; ++i)
-    for (unsigned j = 0, e = VirtRegInfo[i].Kills.size(); j != e; ++j) {
-      if (VirtRegInfo[i].Kills[j] == VirtRegInfo[i].DefInst)
-        RegistersDead.insert(std::make_pair(VirtRegInfo[i].Kills[j],
-                             i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister));
+    std::fill(PhysRegDef,  PhysRegDef  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
+    std::fill(PhysRegUse,  PhysRegUse  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
+  }
 
+  // Convert and transfer the dead / killed information we have gathered into
+  // VirtRegInfo onto MI's.
+  for (unsigned i = 0, e1 = VirtRegInfo.size(); i != e1; ++i)
+    for (unsigned j = 0, e2 = VirtRegInfo[i].Kills.size(); j != e2; ++j)
+      if (VirtRegInfo[i].Kills[j] ==
+          MRI->getVRegDef(i + TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister))
+        VirtRegInfo[i]
+          .Kills[j]->addRegisterDead(i +
+                                     TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
+                                     TRI);
       else
-        RegistersKilled.insert(std::make_pair(VirtRegInfo[i].Kills[j],
-                               i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister));
-    }
+        VirtRegInfo[i]
+          .Kills[j]->addRegisterKilled(i +
+                                       TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
+                                       TRI);
 
   // Check to make sure there are no unreachable blocks in the MC CFG for the
   // function.  If so, it is due to a bug in the instruction selector or some
   // other part of the code generator if this happens.
 #ifndef NDEBUG
-  for(MachineFunction::iterator i = MF.begin(), e = MF.end(); i != e; ++i) 
+  for(MachineFunction::iterator i = MF->begin(), e = MF->end(); i != e; ++i)
     assert(Visited.count(&*i) != 0 && "unreachable basic block found");
 #endif
 
+  delete[] PhysRegDef;
+  delete[] PhysRegUse;
+  delete[] PHIVarInfo;
+
   return false;
 }
 
-/// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
-/// method should be called so that live variables can update its internal
-/// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
-/// the records for NewMI.
-void LiveVariables::instructionChanged(MachineInstr *OldMI,
-                                       MachineInstr *NewMI) {
-  // If the instruction defines any virtual registers, update the VarInfo for
-  // the instruction.
-  for (unsigned i = 0, e = OldMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    MachineOperand &MO = OldMI->getOperand(i);
-    if (MO.isRegister() && MO.isDef() && MO.getReg() &&
-        MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
+/// replaceKillInstruction - Update register kill info by replacing a kill
+/// instruction with a new one.
+void LiveVariables::replaceKillInstruction(unsigned Reg, MachineInstr *OldMI,
+                                           MachineInstr *NewMI) {
+  VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
+  std::replace(VI.Kills.begin(), VI.Kills.end(), OldMI, NewMI);
+}
+
+/// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
+/// instruction.
+void LiveVariables::removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI) {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isReg() && MO.isKill()) {
+      MO.setIsKill(false);
       unsigned Reg = MO.getReg();
-      VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
-      if (VI.DefInst == OldMI)
-        VI.DefInst = NewMI;
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+        bool removed = getVarInfo(Reg).removeKill(MI);
+        assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
+        removed = true;
+      }
     }
   }
+}
 
-  // Move the killed information over...
-  killed_iterator I, E;
-  tie(I, E) = killed_range(OldMI);
-  std::vector<unsigned> Regs;
-  for (killed_iterator A = I; A != E; ++A)
-    Regs.push_back(A->second);
-  RegistersKilled.erase(I, E);
-
-  for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
-    RegistersKilled.insert(std::make_pair(NewMI, Regs[i]));
-  Regs.clear();
-
-  // Move the dead information over...
-  tie(I, E) = dead_range(OldMI);
-  for (killed_iterator A = I; A != E; ++A)
-    Regs.push_back(A->second);
-  RegistersDead.erase(I, E);
-
-  for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
-    RegistersDead.insert(std::make_pair(NewMI, Regs[i]));
+/// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
+/// particular, we want to map the variable information of a virtual register
+/// which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg is coming from.
+///
+void LiveVariables::analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn) {
+  for (MachineFunction::const_iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end();
+       I != E; ++I)
+    for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI; ++BBI)
+      for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2)
+        PHIVarInfo[BBI->getOperand(i + 1).getMBB()->getNumber()]
+          .push_back(BBI->getOperand(i).getReg());
 }