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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocBase.h
index a972fbf11082647039827eed650e5b31d918a7c4..f431d5a5a026aeec0ec478b0fbb5c3e7ed6578ac 100644 (file)
 // register allocation algorithm and interface for extending it. It provides the
 // building blocks on which to construct other experimental allocators and test
 // the validity of two principles:
-// 
+//
 // - If virtual and physical register liveness is modeled using intervals, then
 // on-the-fly interference checking is cheap. Furthermore, interferences can be
 // lazily cached and reused.
-// 
+//
 // - Register allocation complexity, and generated code performance is
 // determined by the effectiveness of live range splitting rather than optimal
 // coloring.
 // of registers, if a more sophisticated allocator chooses to do that.
 //
 // This framework provides a way to engineer the compile time vs. code
-// quality trade-off without relying a particular theoretical solver.
+// quality trade-off without relying on a particular theoretical solver.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_CODEGEN_REGALLOCBASE
 #define LLVM_CODEGEN_REGALLOCBASE
 
-#include "LiveIntervalUnion.h"
-#include "VirtRegMap.h"
-#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
-#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
-#include <vector>
-#include <queue>
+#include "LiveIntervalUnion.h"
 
 namespace llvm {
 
+template<typename T> class SmallVectorImpl;
+class TargetRegisterInfo;
 class VirtRegMap;
+class LiveIntervals;
+class Spiller;
+
+// Forward declare a priority queue of live virtual registers. If an
+// implementation needs to prioritize by anything other than spill weight, then
+// this will become an abstract base class with virtual calls to push/get.
+class LiveVirtRegQueue;
 
 /// RegAllocBase provides the register allocation driver and interface that can
 /// be extended to add interesting heuristics.
 ///
-/// More sophisticated allocators must override the selectOrSplit() method to
-/// implement live range splitting and must specify a comparator to determine
-/// register assignment priority. LessSpillWeightPriority is provided as a
-/// standard comparator.
+/// Register allocators must override the selectOrSplit() method to implement
+/// live range splitting. They must also override enqueue/dequeue to provide an
+/// assignment order.
 class RegAllocBase {
+  LiveIntervalUnion::Allocator UnionAllocator;
+
+  // Cache tag for PhysReg2LiveUnion entries. Increment whenever virtual
+  // registers may have changed.
+  unsigned UserTag;
+
 protected:
-  typedef SmallVector<LiveInterval*, 4> LiveVirtRegs;
-  typedef LiveVirtRegs::iterator LVRIter;
-  
   // Array of LiveIntervalUnions indexed by physical register.
-  class LIUArray {
-    unsigned nRegs_;
-    OwningArrayPtr<LiveIntervalUnion> array_;
+  class LiveUnionArray {
+    unsigned NumRegs;
+    LiveIntervalUnion *Array;
   public:
-    LIUArray(): nRegs_(0) {}
+    LiveUnionArray(): NumRegs(0), Array(0) {}
+    ~LiveUnionArray() { clear(); }
 
-    unsigned numRegs() const { return nRegs_; }
+    unsigned numRegs() const { return NumRegs; }
 
-    void init(unsigned nRegs);
+    void init(LiveIntervalUnion::Allocator &, unsigned NRegs);
 
     void clear();
-    
-    LiveIntervalUnion& operator[](unsigned physReg) {
-      assert(physReg <  nRegs_ && "physReg out of bounds");
-      return array_[physReg];
+
+    LiveIntervalUnion& operator[](unsigned PhysReg) {
+      assert(PhysReg <  NumRegs && "physReg out of bounds");
+      return Array[PhysReg];
     }
   };
-  
-  const TargetRegisterInfo *tri_;
-  VirtRegMap *vrm_;
-  LiveIntervals *lis_;
-  LIUArray physReg2liu_;
 
-  RegAllocBase(): tri_(0), vrm_(0), lis_(0) {}
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+  MachineRegisterInfo *MRI;
+  VirtRegMap *VRM;
+  LiveIntervals *LIS;
+  LiveUnionArray PhysReg2LiveUnion;
+
+  // Current queries, one per physreg. They must be reinitialized each time we
+  // query on a new live virtual register.
+  OwningArrayPtr<LiveIntervalUnion::Query> Queries;
+
+  RegAllocBase(): UserTag(0), TRI(0), MRI(0), VRM(0), LIS(0) {}
+
+  virtual ~RegAllocBase() {}
 
   // A RegAlloc pass should call this before allocatePhysRegs.
-  void init(const TargetRegisterInfo &tri, VirtRegMap &vrm, LiveIntervals &lis);
+  void init(VirtRegMap &vrm, LiveIntervals &lis);
+
+  // Get an initialized query to check interferences between lvr and preg.  Note
+  // that Query::init must be called at least once for each physical register
+  // before querying a new live virtual register. This ties Queries and
+  // PhysReg2LiveUnion together.
+  LiveIntervalUnion::Query &query(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg) {
+    Queries[PhysReg].init(UserTag, &VirtReg, &PhysReg2LiveUnion[PhysReg]);
+    return Queries[PhysReg];
+  }
 
-  // The top-level driver. Specialize with the comparator that determines the
-  // priority of assigning live virtual registers. The output is a VirtRegMap
-  // that us updated with physical register assignments.
-  template<typename LICompare>
-  void allocatePhysRegs(LICompare liCompare);
+  // The top-level driver. The output is a VirtRegMap that us updated with
+  // physical register assignments.
+  //
+  // If an implementation wants to override the LiveInterval comparator, we
+  // should modify this interface to allow passing in an instance derived from
+  // LiveVirtRegQueue.
+  void allocatePhysRegs();
+
+  // Get a temporary reference to a Spiller instance.
+  virtual Spiller &spiller() = 0;
+
+  /// enqueue - Add VirtReg to the priority queue of unassigned registers.
+  virtual void enqueue(LiveInterval *LI) = 0;
+
+  /// dequeue - Return the next unassigned register, or NULL.
+  virtual LiveInterval *dequeue() = 0;
 
   // A RegAlloc pass should override this to provide the allocation heuristics.
-  // Each call must guarantee forward progess by returning an available
-  // PhysReg or new set of split LiveVirtRegs. It is up to the splitter to
+  // Each call must guarantee forward progess by returning an available PhysReg
+  // or new set of split live virtual registers. It is up to the splitter to
   // converge quickly toward fully spilled live ranges.
-  virtual unsigned selectOrSplit(LiveInterval &lvr,
-                                 LiveVirtRegs &splitLVRs) = 0;
+  virtual unsigned selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
+                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &splitLVRs) = 0;
 
   // A RegAlloc pass should call this when PassManager releases its memory.
   virtual void releaseMemory();
 
   // Helper for checking interference between a live virtual register and a
-  // physical register, including all its register aliases.
-  bool checkPhysRegInterference(LiveIntervalUnion::Query &query, unsigned preg);
-  
+  // physical register, including all its register aliases. If an interference
+  // exists, return the interfering register, which may be preg or an alias.
+  unsigned checkPhysRegInterference(LiveInterval& VirtReg, unsigned PhysReg);
+
+  /// assign - Assign VirtReg to PhysReg.
+  /// This should not be called from selectOrSplit for the current register.
+  void assign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg);
+
+  /// unassign - Undo a previous assignment of VirtReg to PhysReg.
+  /// This can be invoked from selectOrSplit, but be careful to guarantee that
+  /// allocation is making progress.
+  void unassign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg);
+
+  // Helper for spilling all live virtual registers currently unified under preg
+  // that interfere with the most recently queried lvr.  Return true if spilling
+  // was successful, and append any new spilled/split intervals to splitLVRs.
+  bool spillInterferences(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
+                          SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs);
+
+  /// addMBBLiveIns - Add physreg liveins to basic blocks.
+  void addMBBLiveIns(MachineFunction *);
+
+#ifndef NDEBUG
+  // Verify each LiveIntervalUnion.
+  void verify();
+#endif
+
+  // Use this group name for NamedRegionTimer.
+  static const char *TimerGroupName;
+
+public:
+  /// VerifyEnabled - True when -verify-regalloc is given.
+  static bool VerifyEnabled;
+
 private:
-  template<typename PQ>
-  void seedLiveVirtRegs(PQ &lvrQ);
-};
+  void seedLiveRegs();
 
-// Heuristic that determines the priority of assigning virtual to physical
-// registers. The main impact of the heuristic is expected to be compile time.
-// The default is to simply compare spill weights.
-struct LessSpillWeightPriority
-  : public std::binary_function<LiveInterval,LiveInterval, bool> {
-  bool operator()(const LiveInterval *left, const LiveInterval *right) const {
-    return left->weight < right->weight;
-  }
+  void spillReg(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
+                SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs);
 };
 
-// Visit all the live virtual registers. If they are already assigned to a
-// physical register, unify them with the corresponding LiveIntervalUnion,
-// otherwise push them on the priority queue for later assignment.
-template<typename PQ>
-void RegAllocBase::seedLiveVirtRegs(PQ &lvrQ) {
-  for (LiveIntervals::iterator liItr = lis_->begin(), liEnd = lis_->end();
-       liItr != liEnd; ++liItr) {
-    unsigned reg = liItr->first;
-    LiveInterval &li = *liItr->second;
-    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg)) {
-      physReg2liu_[reg].unify(li);
-    }
-    else {
-      lvrQ.push(&li);
-    }
-  }
-}
-
-// Top-level driver to manage the queue of unassigned LiveVirtRegs and call the
-// selectOrSplit implementation.
-template<typename LICompare>
-void RegAllocBase::allocatePhysRegs(LICompare liCompare) {
-  typedef std::priority_queue
-    <LiveInterval*, std::vector<LiveInterval*>, LICompare> LiveVirtRegQueue;
-
-  LiveVirtRegQueue lvrQ(liCompare);
-  seedLiveVirtRegs(lvrQ);
-  while (!lvrQ.empty()) {
-    LiveInterval *lvr = lvrQ.top();
-    lvrQ.pop();
-    LiveVirtRegs splitLVRs;
-    unsigned availablePhysReg = selectOrSplit(*lvr, splitLVRs);
-    if (availablePhysReg) {
-      assert(splitLVRs.empty() && "inconsistent splitting");
-      assert(!vrm_->hasPhys(lvr->reg) && "duplicate vreg in interval unions");
-      vrm_->assignVirt2Phys(lvr->reg, availablePhysReg);
-      physReg2liu_[availablePhysReg].unify(*lvr);
-    }
-    else {
-      for (LVRIter lvrI = splitLVRs.begin(), lvrEnd = splitLVRs.end();
-           lvrI != lvrEnd; ++lvrI ) {
-        assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister((*lvrI)->reg) &&
-               "expect split value in virtual register");
-        lvrQ.push(*lvrI);
-      }
-    }
-  }
-}
-
 } // end namespace llvm
 
 #endif // !defined(LLVM_CODEGEN_REGALLOCBASE)