Fix bugs handling ESP in alloca references
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLocal.cpp
index 6ac2d33cce3654167a472491f265ba7cb151bbec..1b84b30f57f0970c5c02f017f663f69850d2f607 100644 (file)
@@ -5,50 +5,35 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
+#define DEBUG_TYPE "regalloc"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/Target/MachineInstrInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
+#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "Support/CommandLine.h"
+#include "Support/Debug.h"
 #include "Support/Statistic.h"
 #include <iostream>
 
-/// PhysRegClassMap - Construct a mapping of physical register numbers to their
-/// register classes.
-///
-/// NOTE: This class will eventually be pulled out to somewhere shared.
-///
-class PhysRegClassMap {
-  std::map<unsigned, const TargetRegisterClass*> PhysReg2RegClassMap;
-public:
-  PhysRegClassMap(const MRegisterInfo &RI) {
-    for (MRegisterInfo::const_iterator I = RI.regclass_begin(),
-           E = RI.regclass_end(); I != E; ++I)
-      for (unsigned i=0; i < (*I)->getNumRegs(); ++i)
-        PhysReg2RegClassMap[(*I)->getRegister(i)] = *I;
-  }
-
-  const TargetRegisterClass *operator[](unsigned Reg) {
-    assert(PhysReg2RegClassMap[Reg] && "Register is not a known physreg!");
-    return PhysReg2RegClassMap[Reg];
-  }
-
-  const TargetRegisterClass *get(unsigned Reg) { return operator[](Reg); }
-};
-
 namespace {
   Statistic<> NumSpilled ("ra-local", "Number of registers spilled");
   Statistic<> NumReloaded("ra-local", "Number of registers reloaded");
+  cl::opt<bool> DisableKill("no-kill", cl::Hidden, 
+                            cl::desc("Disable register kill in local-ra"));
 
-  class RA : public FunctionPass {
-    TargetMachine &TM;
+  class RA : public MachineFunctionPass {
+    const TargetMachine *TM;
     MachineFunction *MF;
-    const MRegisterInfo &RegInfo;
-    const MachineInstrInfo &MIInfo;
-    unsigned NumBytesAllocated;
-    PhysRegClassMap PhysRegClasses;
-    
-    // Maps SSA Regs => offsets on the stack where these values are stored
-    std::map<unsigned, unsigned> VirtReg2OffsetMap;
+    const MRegisterInfo *RegInfo;
+    LiveVariables *LV;
+
+    // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
+    // values are spilled.
+    std::map<unsigned, int> StackSlotForVirtReg;
 
     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
     // that is currently available in a physical register.
@@ -73,35 +58,54 @@ namespace {
     //
     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
 
-    void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
-      assert(std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), Reg) !=
-             PhysRegsUseOrder.end() && "Register isn't used yet!");
-      if (PhysRegsUseOrder.back() != Reg) {
-        for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); ; --i)
-          if (PhysRegsUseOrder[i-1] == Reg) {  // remove from middle
-            PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
-            PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);  // Add it to the end of the list
-            return;
-          }
-      }
-    }
+    // VirtRegModified - This bitset contains information about which virtual
+    // registers need to be spilled back to memory when their registers are
+    // scavenged.  If a virtual register has simply been rematerialized, there
+    // is no reason to spill it to memory when we need the register back.
+    //
+    std::vector<bool> VirtRegModified;
 
-  public:
+    void markVirtRegModified(unsigned Reg, bool Val = true) {
+      assert(Reg >= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister && "Illegal VirtReg!");
+      Reg -= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
+      if (VirtRegModified.size() <= Reg) VirtRegModified.resize(Reg+1);
+      VirtRegModified[Reg] = Val;
+    }
 
-    RA(TargetMachine &tm)
-      : TM(tm), RegInfo(*tm.getRegisterInfo()), MIInfo(tm.getInstrInfo()),
-        PhysRegClasses(RegInfo) {
-      cleanupAfterFunction();
+    bool isVirtRegModified(unsigned Reg) const {
+      assert(Reg >= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister && "Illegal VirtReg!");
+      assert(Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister < VirtRegModified.size()
+            && "Illegal virtual register!");
+      return VirtRegModified[Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
     }
 
-    bool runOnFunction(Function &Fn) {
-      return runOnMachineFunction(MachineFunction::get(&Fn));
+    void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
+      assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No registers used!");
+      if (PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
+
+      for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i)
+       if (areRegsEqual(Reg, PhysRegsUseOrder[i-1])) {
+         unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
+         PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
+         // Add it to the end of the list
+         PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
+         if (RegMatch == Reg) 
+           return;    // Found an exact match, exit early
+       }
     }
 
+  public:
     virtual const char *getPassName() const {
       return "Local Register Allocator";
     }
 
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      if (!DisableKill)
+       AU.addRequired<LiveVariables>();
+      AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
+      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+    }
+
   private:
     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
@@ -109,44 +113,27 @@ namespace {
     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
 
-    /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions
-    /// in predecessor basic blocks.
-    void EliminatePHINodes(MachineBasicBlock &MBB);
 
-    /// EmitPrologue/EmitEpilogue - Use the register info object to add a
-    /// prologue/epilogue to the function and save/restore any callee saved
-    /// registers we are responsible for.
+    /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
+    /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
+    /// or if the first register is in the alias set of the second register.
     ///
-    void EmitPrologue();
-    void EmitEpilogue(MachineBasicBlock &MBB);
-
-    /// isAllocatableRegister - A register may be used by the program if it's
-    /// not the stack or frame pointer.
-    bool isAllocatableRegister(unsigned R) const {
-      unsigned FP = RegInfo.getFramePointer(), SP = RegInfo.getStackPointer();
-      // Don't allocate the Frame or Stack pointers
-      if (R == FP || R == SP)
-        return false;
-
-      // Check to see if this register aliases the stack or frame pointer...
-      if (const unsigned *AliasSet = RegInfo.getAliasSet(R)) {
+    bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
+      if (R1 == R2) return true;
+      if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R2))
         for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i)
-          if (AliasSet[i] == FP || AliasSet[i] == SP)
-            return false;
-      }
-      return true;
+          if (AliasSet[i] == R1) return true;
+      return false;
     }
 
-    /// getStackSpaceFor - This returns the offset of the specified virtual
-    /// register on the stack, allocating space if neccesary.
-    unsigned getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, 
-                              const TargetRegisterClass *regClass);
-
-    void cleanupAfterFunction() {
-      VirtReg2OffsetMap.clear();
-      NumBytesAllocated = 4;   // FIXME: This is X86 specific
-    }
+    /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
+    /// register on the stack, allocating space if necessary.
+    int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
 
+    /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
+    /// longer being in use.
+    ///
+    void removePhysReg(unsigned PhysReg);
 
     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
@@ -157,30 +144,41 @@ namespace {
 
     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
     /// the virtual register slot associated with it.
-    //
+    ///
     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
-                      unsigned PhysReg) {
-      std::map<unsigned, unsigned>::iterator PI = PhysRegsUsed.find(PhysReg);
-      if (PI != PhysRegsUsed.end())   // Only spill it if it's used!
-        spillVirtReg(MBB, I, PI->second, PhysReg);
-    }
+                      unsigned PhysReg);
 
-    void AssignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
+    /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
+    /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
+    /// register must not be used for anything else when this is called.
+    ///
+    void assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
+
+    /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available
+    /// for use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of
+    /// the way or spilled to memory.
+    ///
+    void liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                        unsigned PhysReg);
 
     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
     /// aliased registers are all free...
     ///
-    bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
+    bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
+
+    /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
+    /// specified register class.  If not, return 0.
+    ///
+    unsigned getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC);
     
-    /// getFreeReg - Find a physical register to hold the specified virtual
+    /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
     /// register.
     ///
-    unsigned getFreeReg(MachineBasicBlock &MBB,
-                        MachineBasicBlock::iterator &I,
-                        unsigned virtualReg);
+    unsigned getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                   unsigned VirtReg);
 
     /// reloadVirtReg - This method loads the specified virtual register into a
     /// physical register, returning the physical register chosen.  This updates
@@ -189,35 +187,42 @@ namespace {
     ///
     unsigned reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
                            MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned VirtReg);
+
+    void reloadPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                       unsigned PhysReg);
   };
 }
 
 
-/// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual
-/// register to be held on the stack.
-unsigned RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg,
-                              const TargetRegisterClass *RegClass) {
-  // Find the location VirtReg would belong...
-  std::map<unsigned, unsigned>::iterator I =
-    VirtReg2OffsetMap.lower_bound(VirtReg);
+/// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
+/// to be held on the stack.
+int RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
+  // Find the location Reg would belong...
+  std::map<unsigned, int>::iterator I =StackSlotForVirtReg.lower_bound(VirtReg);
 
-  if (I != VirtReg2OffsetMap.end() && I->first == VirtReg)
+  if (I != StackSlotForVirtReg.end() && I->first == VirtReg)
     return I->second;          // Already has space allocated?
 
-  unsigned RegSize = RegClass->getDataSize();
+  // Allocate a new stack object for this spill location...
+  int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateStackObject(RC);
 
-  // Align NumBytesAllocated.  We should be using TargetData alignment stuff
-  // to determine this, but we don't know the LLVM type associated with the
-  // virtual register.  Instead, just align to a multiple of the size for now.
-  NumBytesAllocated += RegSize-1;
-  NumBytesAllocated = NumBytesAllocated/RegSize*RegSize;
-  
   // Assign the slot...
-  VirtReg2OffsetMap.insert(I, std::make_pair(VirtReg, NumBytesAllocated));
-  
-  // Reserve the space!
-  NumBytesAllocated += RegSize;
-  return NumBytesAllocated-RegSize;
+  StackSlotForVirtReg.insert(I, std::make_pair(VirtReg, FrameIdx));
+  return FrameIdx;
+}
+
+
+/// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no 
+/// longer being in use.
+///
+void RA::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
+  PhysRegsUsed.erase(PhysReg);      // PhyReg no longer used
+
+  std::vector<unsigned>::iterator It =
+    std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
+  assert(It != PhysRegsUseOrder.end() &&
+         "Spilled a physical register, but it was not in use list!");
+  PhysRegsUseOrder.erase(It);
 }
 
 
@@ -227,24 +232,64 @@ unsigned RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg,
 ///
 void RA::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
-  // If this is just a marker register, we don't need to spill it.
-  if (VirtReg != 0) {
-    const TargetRegisterClass *RegClass = MF->getRegClass(VirtReg);
-    unsigned stackOffset = getStackSpaceFor(VirtReg, RegClass);
-
-    // Add move instruction(s)
-    I = RegInfo.storeReg2RegOffset(MBB, I, PhysReg, RegInfo.getFramePointer(),
-                                   -stackOffset, RegClass->getDataSize());
+  if (!VirtReg && DisableKill) return;
+  assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
+         " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
+         " the intended one.");
+  DEBUG(std::cerr << "  Spilling register " << RegInfo->getName(PhysReg);
+        std::cerr << " containing %reg" << VirtReg;
+        if (!isVirtRegModified(VirtReg))
+        std::cerr << " which has not been modified, so no store necessary!");
+
+  // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
+  // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
+  // modified.
+  if (isVirtRegModified(VirtReg)) {
+    const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
+    int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
+    DEBUG(std::cerr << " to stack slot #" << FrameIndex);
+    RegInfo->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex, RC);
     ++NumSpilled;   // Update statistics
-    Virt2PhysRegMap.erase(VirtReg);   // VirtReg no longer available
   }
-  PhysRegsUsed.erase(PhysReg);      // PhyReg no longer used
+  Virt2PhysRegMap.erase(VirtReg);   // VirtReg no longer available
 
-  std::vector<unsigned>::iterator It =
-    std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
-  assert(It != PhysRegsUseOrder.end() &&
-         "Spilled a physical register, but it was not in use list!");
-  PhysRegsUseOrder.erase(It);
+  DEBUG(std::cerr << "\n");
+  removePhysReg(PhysReg);
+}
+
+
+/// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
+/// virtual register slot associated with it.
+///
+void RA::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                      unsigned PhysReg) {
+  std::map<unsigned, unsigned>::iterator PI = PhysRegsUsed.find(PhysReg);
+  if (PI != PhysRegsUsed.end()) {             // Only spill it if it's used!
+    spillVirtReg(MBB, I, PI->second, PhysReg);
+  } else if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg)) {
+    // If the selected register aliases any other registers, we must make
+    // sure that one of the aliases isn't alive...
+    for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i) {
+      PI = PhysRegsUsed.find(AliasSet[i]);
+      if (PI != PhysRegsUsed.end())     // Spill aliased register...
+       spillVirtReg(MBB, I, PI->second, AliasSet[i]);
+    }
+  }
+}
+
+
+/// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
+/// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
+/// register must not be used for anything else when this is called.
+///
+void RA::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
+  assert(PhysRegsUsed.find(PhysReg) == PhysRegsUsed.end() &&
+         "Phys reg already assigned!");
+  // Update information to note the fact that this register was just used, and
+  // it holds VirtReg.
+  PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
+  Virt2PhysRegMap[VirtReg] = PhysReg;
+  PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
 }
 
 
@@ -257,7 +302,7 @@ bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
 
   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
   // not free!
-  if (const unsigned *AliasSet = RegInfo.getAliasSet(PhysReg))
+  if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg))
     for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i)
       if (PhysRegsUsed.count(AliasSet[i])) // Aliased register in use?
         return false;                      // Can't use this reg then.
@@ -265,28 +310,77 @@ bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
 }
 
 
+/// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
+/// specified register class.  If not, return 0.
+///
+unsigned RA::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
+  // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
+  // this class, which also specifies the preferred allocation order.
+  TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
+  TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
+
+  for (; RI != RE; ++RI)
+    if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
+      assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
+      return *RI; // Found an unused register!
+    }
+  return 0;
+}
+
+
+/// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available for
+/// use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of the way
+/// or spilled to memory.
+///
+void RA::liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                        unsigned PhysReg) {
+  // FIXME: This code checks to see if a register is available, but it really
+  // wants to know if a reg is available BEFORE the instruction executes.  If
+  // called after killed operands are freed, it runs the risk of reallocating a
+  // used operand...
+#if 0
+  if (isPhysRegAvailable(PhysReg)) return;  // Already available...
+
+  // Check to see if the register is directly used, not indirectly used through
+  // aliases.  If aliased registers are the ones actually used, we cannot be
+  // sure that we will be able to save the whole thing if we do a reg-reg copy.
+  std::map<unsigned, unsigned>::iterator PRUI = PhysRegsUsed.find(PhysReg);
+  if (PRUI != PhysRegsUsed.end()) {
+    unsigned VirtReg = PRUI->second;   // The virtual register held...
+
+    // Check to see if there is a compatible register available.  If so, we can
+    // move the value into the new register...
+    //
+    const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getRegClass(PhysReg);
+    if (unsigned NewReg = getFreeReg(RC)) {
+      // Emit the code to copy the value...
+      RegInfo->copyRegToReg(MBB, I, NewReg, PhysReg, RC);
+      
+      // Update our internal state to indicate that PhysReg is available and Reg
+      // isn't.
+      Virt2PhysRegMap.erase(VirtReg);
+      removePhysReg(PhysReg);  // Free the physreg
+      
+      // Move reference over to new register...
+      assignVirtToPhysReg(VirtReg, NewReg);
+      return;
+    }
+  }
+#endif
+  spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
+}
+
 
-/// getFreeReg - Find a physical register to hold the specified virtual
+/// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
 ///
-unsigned RA::getFreeReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
-                        unsigned VirtReg) {
-  const TargetRegisterClass *RegClass = MF->getRegClass(VirtReg);
-  unsigned PhysReg = 0;
+unsigned RA::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
+                   unsigned VirtReg) {
+  const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
 
   // First check to see if we have a free register of the requested type...
-  for (TargetRegisterClass::iterator It = RegClass->begin(),E = RegClass->end();
-       It != E; ++It) {
-    unsigned R = *It;
-    if (isPhysRegAvailable(R)) {       // Is reg unused?
-      if (isAllocatableRegister(R)) {  // And is not a frame register?
-        // Found an unused register!
-        PhysReg = R;
-        break;
-      }
-    }
-  }
+  unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
 
   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
   if (PhysReg == 0) {
@@ -301,56 +395,34 @@ unsigned RA::getFreeReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
       
       unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
       // If the current register is compatible, use it.
-      if (isAllocatableRegister(R)) {
-        if (PhysRegClasses[R] == RegClass) {
-          PhysReg = R;
-          break;
-        } else {
-          // If one of the registers aliased to the current register is
-          // compatible, use it.
-          if (const unsigned *AliasSet = RegInfo.getAliasSet(R))
-            for (unsigned a = 0; AliasSet[a]; ++a)
-              if (PhysRegClasses[AliasSet[a]] == RegClass) {
-                PhysReg = AliasSet[a];    // Take an aliased register
-                break;
-              }
-        }
+      if (RegInfo->getRegClass(R) == RC) {
+       PhysReg = R;
+       break;
+      } else {
+       // If one of the registers aliased to the current register is
+       // compatible, use it.
+       if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R))
+         for (unsigned a = 0; AliasSet[a]; ++a)
+           if (RegInfo->getRegClass(AliasSet[a]) == RC) {
+             PhysReg = AliasSet[a];    // Take an aliased register
+             break;
+           }
       }
     }
 
-    assert(isAllocatableRegister(PhysReg) && "Register is not allocatable!");
-
     assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
 
     // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
     // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
     spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
-
-    // If the selected register aliases any other registers, we must make sure
-    // to spill them as well...
-    if (const unsigned *AliasSet = RegInfo.getAliasSet(PhysReg))
-      for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i)
-        if (PhysRegsUsed.count(AliasSet[i]))     // Spill aliased register...
-          spillPhysReg(MBB, I, AliasSet[i]);
   }
 
   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
-  AssignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
+  assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
   return PhysReg;
 }
 
 
-void RA::AssignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
-  assert(PhysRegsUsed.find(PhysReg) == PhysRegsUsed.end() &&
-         "Phys reg already assigned!");
-  // Update information to note the fact that this register was just used, and
-  // it holds VirtReg.
-  PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
-  Virt2PhysRegMap[VirtReg] = PhysReg;
-  PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
-}
-
-
 /// reloadVirtReg - This method loads the specified virtual register into a
 /// physical register, returning the physical register chosen.  This updates the
 /// regalloc data structures to reflect the fact that the virtual reg is now
@@ -365,149 +437,125 @@ unsigned RA::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
     return It->second;               // Already have this value available!
   }
 
-  unsigned PhysReg = getFreeReg(MBB, I, VirtReg);
+  unsigned PhysReg = getReg(MBB, I, VirtReg);
 
-  const TargetRegisterClass *RegClass = MF->getRegClass(VirtReg);
-  unsigned StackOffset = getStackSpaceFor(VirtReg, RegClass);
+  const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
+  int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
+
+  markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
+
+  DEBUG(std::cerr << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
+                  << RegInfo->getName(PhysReg) << "\n");
 
   // Add move instruction(s)
-  I = RegInfo.loadRegOffset2Reg(MBB, I, PhysReg, RegInfo.getFramePointer(),
-                                -StackOffset, RegClass->getDataSize());
+  RegInfo->loadRegFromStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex, RC);
   ++NumReloaded;    // Update statistics
   return PhysReg;
 }
 
 
-/// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions in
-/// predecessor basic blocks.
-///
-void RA::EliminatePHINodes(MachineBasicBlock &MBB) {
-  const MachineInstrInfo &MII = TM.getInstrInfo();
 
-  while (MBB.front()->getOpcode() == MachineInstrInfo::PHI) {
-    MachineInstr *MI = MBB.front();
-    // Unlink the PHI node from the basic block... but don't delete the PHI yet
-    MBB.erase(MBB.begin());
-    
-    DEBUG(std::cerr << "num ops: " << MI->getNumOperands() << "\n");
-    assert(MI->getOperand(0).isVirtualRegister() &&
-           "PHI node doesn't write virt reg?");
+void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
+  // loop over each instruction
+  MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin();
+  for (; I != MBB.end(); ++I) {
+    MachineInstr *MI = *I;
+    const TargetInstrDescriptor &TID = TM->getInstrInfo().get(MI->getOpcode());
+    DEBUG(std::cerr << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
+          std::cerr << "  Regs have values: ";
+          for (std::map<unsigned, unsigned>::const_iterator
+                 I = PhysRegsUsed.begin(), E = PhysRegsUsed.end(); I != E; ++I)
+             std::cerr << "[" << RegInfo->getName(I->first)
+                       << ",%reg" << I->second << "] ";
+          std::cerr << "\n");
+
+    // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
+    // use order list, so they don't get reallocated.
+    if (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses)
+      for (unsigned i = 0; ImplicitUses[i]; ++i)
+        MarkPhysRegRecentlyUsed(ImplicitUses[i]);
 
-    unsigned virtualReg = MI->getOperand(0).getAllocatedRegNum();
+    // Get the used operands into registers.  This has the potiential to spill
+    // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
+    // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
+    // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
+    // to be live-in, or the input is badly hosed.
+    //
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
+      if (MI->getOperand(i).opIsUse() && MI->getOperand(i).isVirtualRegister()){
+        unsigned VirtSrcReg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
+        unsigned PhysSrcReg = reloadVirtReg(MBB, I, VirtSrcReg);
+        MI->SetMachineOperandReg(i, PhysSrcReg);  // Assign the input register
+      }
     
-    for (int i = MI->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
-      MachineOperand &opVal = MI->getOperand(i-1);
-      
-      // Get the MachineBasicBlock equivalent of the BasicBlock that is the
-      // source path the phi
-      MachineBasicBlock &opBlock = *MI->getOperand(i).getMachineBasicBlock();
-
-      // Check to make sure we haven't already emitted the copy for this block.
-      // This can happen because PHI nodes may have multiple entries for the
-      // same basic block.  It doesn't matter which entry we use though, because
-      // all incoming values are guaranteed to be the same for a particular bb.
-      //
-      // Note that this is N^2 in the number of phi node entries, but since the
-      // # of entries is tiny, this is not a problem.
+    if (!DisableKill) {
+      // If this instruction is the last user of anything in registers, kill the
+      // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
+      // spilled to memory.
       //
-      bool HaveNotEmitted = true;
-      for (int op = MI->getNumOperands() - 1; op != i; op -= 2)
-        if (&opBlock == MI->getOperand(op).getMachineBasicBlock()) {
-          HaveNotEmitted = false;
-          break;
+      for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
+             KE = LV->killed_end(MI); KI != KE; ++KI) {
+        unsigned VirtReg = KI->second;
+        unsigned PhysReg = VirtReg;
+        if (VirtReg >= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister) {
+          std::map<unsigned, unsigned>::iterator I =
+            Virt2PhysRegMap.find(VirtReg);
+          assert(I != Virt2PhysRegMap.end());
+          PhysReg = I->second;
+          Virt2PhysRegMap.erase(I);
         }
 
-      if (HaveNotEmitted) {
-        MachineBasicBlock::iterator opI = opBlock.end();
-        MachineInstr *opMI = *--opI;
-        
-        // must backtrack over ALL the branches in the previous block
-        while (MII.isBranch(opMI->getOpcode()) && opI != opBlock.begin())
-          opMI = *--opI;
-        
-        // move back to the first branch instruction so new instructions
-        // are inserted right in front of it and not in front of a non-branch
-        if (!MII.isBranch(opMI->getOpcode()))
-          ++opI;
-
-        unsigned dataSize = MF->getRegClass(virtualReg)->getDataSize();
-
-        // Retrieve the constant value from this op, move it to target
-        // register of the phi
-        if (opVal.isImmediate()) {
-          opI = RegInfo.moveImm2Reg(opBlock, opI, virtualReg,
-                                    (unsigned) opVal.getImmedValue(),
-                                    dataSize);
-        } else {
-          opI = RegInfo.moveReg2Reg(opBlock, opI, virtualReg,
-                                    opVal.getAllocatedRegNum(), dataSize);
+        if (PhysReg) {
+          DEBUG(std::cerr << "  Last use of " << RegInfo->getName(PhysReg)
+                      << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
+          removePhysReg(PhysReg);
         }
       }
     }
-    
-    // really delete the PHI instruction now!
-    delete MI;
-  }
-}
-
-
-void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
-  // loop over each instruction
-  MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin();
-  for (; I != MBB.end(); ++I) {
-    MachineInstr *MI = *I;
-    const MachineInstrDescriptor &MID = MIInfo.get(MI->getOpcode());
 
     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      if (MI->getOperand(i).opIsDef() &&
+      if ((MI->getOperand(i).opIsDefOnly() ||
+           MI->getOperand(i).opIsDefAndUse()) &&
           MI->getOperand(i).isPhysicalRegister()) {
         unsigned Reg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
-        spillPhysReg(MBB, I, Reg);
-        PhysRegsUsed[Reg] = 0;  // It's free now, and it's reserved
+        spillPhysReg(MBB, I, Reg);        // Spill any existing value in the reg
+        PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
       }
 
-    // Loop over the implicit defs, spilling them, as above.
-    if (const unsigned *ImplicitDefs = MID.ImplicitDefs)
+    // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
+    if (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs)
       for (unsigned i = 0; ImplicitDefs[i]; ++i) {
         unsigned Reg = ImplicitDefs[i];
         spillPhysReg(MBB, I, Reg);
-        PhysRegsUsed[Reg] = 0;  // It's free now, and it's reserved
         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
+        PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
       }
 
-    // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
-    // use order list, so they don't get reallocated.
-    if (const unsigned *ImplicitUses = MID.ImplicitUses)
-      for (unsigned i = 0; ImplicitUses[i]; ++i)
-        MarkPhysRegRecentlyUsed(ImplicitUses[i]);
-
-    // Loop over all of the operands again, getting the used operands into
-    // registers.  This has the potiential to spill incoming values because we
-    // are out of registers.
-    //
-    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      if (MI->getOperand(i).opIsUse() &&
-          MI->getOperand(i).isVirtualRegister()) {
-        unsigned VirtSrcReg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
-        unsigned PhysSrcReg = reloadVirtReg(MBB, I, VirtSrcReg);
-        MI->SetMachineOperandReg(i, PhysSrcReg);  // Assign the input register
-      }
-    
     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
-    // implicit defs and assign them to a register, spilling the incoming value
-    // if we need to scavange a register.
-
+    // implicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
+    // we need to scavenge a register.
+    //
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
-      if (MI->getOperand(i).opIsDef() &&
-          !MI->getOperand(i).isPhysicalRegister()) {
+      if ((MI->getOperand(i).opIsDefOnly() || MI->getOperand(i).opIsDefAndUse())
+          && MI->getOperand(i).isVirtualRegister()) {
         unsigned DestVirtReg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
         unsigned DestPhysReg;
 
-        if (TM.getInstrInfo().isTwoAddrInstr(MI->getOpcode()) && i == 0) {
+        // If DestVirtReg already has a value, forget about it.  Why doesn't
+        // getReg do this right?
+        std::map<unsigned, unsigned>::iterator DestI =
+          Virt2PhysRegMap.find(DestVirtReg);
+        if (DestI != Virt2PhysRegMap.end()) {
+          unsigned PhysReg = DestI->second;
+          Virt2PhysRegMap.erase(DestI);
+          removePhysReg(PhysReg);
+        }
+
+        if (TM->getInstrInfo().isTwoAddrInstr(MI->getOpcode()) && i == 0) {
           // must be same register number as the first operand
           // This maps a = b + c into b += c, and saves b into a's spot
           assert(MI->getOperand(1).isRegister()  &&
@@ -516,119 +564,85 @@ void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
                  "Two address instruction invalid!");
           DestPhysReg = MI->getOperand(1).getAllocatedRegNum();
 
-          // Spill the incoming value, because we are about to change the
-          // register contents.
-          spillPhysReg(MBB, I, DestPhysReg);
-          AssignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
+          liberatePhysReg(MBB, I, DestPhysReg);
+          assignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
         } else {
-          DestPhysReg = getFreeReg(MBB, I, DestVirtReg);
+          DestPhysReg = getReg(MBB, I, DestVirtReg);
         }
+        markVirtRegModified(DestVirtReg);
         MI->SetMachineOperandReg(i, DestPhysReg);  // Assign the output register
       }
+
+    if (!DisableKill) {
+      // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
+      // kill them now.
+      //
+      for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->dead_begin(MI),
+             KE = LV->dead_end(MI); KI != KE; ++KI) {
+        unsigned VirtReg = KI->second;
+        unsigned PhysReg = VirtReg;
+        if (VirtReg >= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister) {
+          std::map<unsigned, unsigned>::iterator I =
+            Virt2PhysRegMap.find(VirtReg);
+          assert(I != Virt2PhysRegMap.end());
+          PhysReg = I->second;
+          Virt2PhysRegMap.erase(I);
+        }
+
+        if (PhysReg) {
+          DEBUG(std::cerr << "  Register " << RegInfo->getName(PhysReg)
+                          << " [%reg" << VirtReg
+                          << "] is never used, removing it frame live list\n");
+          removePhysReg(PhysReg);
+        }
+      }
+    }
   }
 
   // Rewind the iterator to point to the first flow control instruction...
-  const MachineInstrInfo &MII = TM.getInstrInfo();
+  const TargetInstrInfo &TII = TM->getInstrInfo();
   I = MBB.end();
-  do {
+  while (I != MBB.begin() && TII.isTerminatorInstr((*(I-1))->getOpcode()))
     --I;
-  } while ((MII.isReturn((*I)->getOpcode()) ||
-            MII.isBranch((*I)->getOpcode())) && I != MBB.begin());
-           
-  if (!MII.isReturn((*I)->getOpcode()) && !MII.isBranch((*I)->getOpcode()))
-    ++I;
 
   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
   while (!PhysRegsUsed.empty())
-    spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed.begin()->second,
-                 PhysRegsUsed.begin()->first);
+    if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed.begin()->second)
+      spillVirtReg(MBB, I, VirtReg, PhysRegsUsed.begin()->first);
+    else
+      removePhysReg(PhysRegsUsed.begin()->first);
+
+  for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = Virt2PhysRegMap.begin(),
+         E = Virt2PhysRegMap.end(); I != E; ++I)
+    std::cerr << "Register still mapped: " << I->first << " -> "
+              << I->second << "\n";
 
   assert(Virt2PhysRegMap.empty() && "Virtual registers still in phys regs?");
   assert(PhysRegsUseOrder.empty() && "Physical regs still allocated?");
 }
 
-/// EmitPrologue - Use the register info object to add a prologue to the
-/// function and save any callee saved registers we are responsible for.
-///
-void RA::EmitPrologue() {
-  // Get a list of the callee saved registers, so that we can save them on entry
-  // to the function.
-  //
-
-  MachineBasicBlock &MBB = MF->front();   // Prolog goes in entry BB
-  MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin();
-
-  const unsigned *CSRegs = RegInfo.getCalleeSaveRegs();
-  for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
-    const TargetRegisterClass *RegClass = PhysRegClasses[CSRegs[i]];
-    unsigned Offset = getStackSpaceFor(CSRegs[i], RegClass);
-
-    // Insert the spill to the stack frame...
-    I = RegInfo.storeReg2RegOffset(MBB, I, CSRegs[i], RegInfo.getFramePointer(),
-                                   -Offset, RegClass->getDataSize());
-  }
-
-  // Round stack allocation up to a nice alignment to keep the stack aligned
-  // FIXME: This is X86 specific!  Move to RegInfo.emitPrologue()!
-  NumBytesAllocated = (NumBytesAllocated + 3) & ~3;
-
-  // Add prologue to the function...
-  RegInfo.emitPrologue(*MF, NumBytesAllocated);
-}
-
-void RA::EmitEpilogue(MachineBasicBlock &MBB) {
-  // Insert instructions before the return.
-  MachineBasicBlock::iterator I = --MBB.end();
-
-  const unsigned *CSRegs = RegInfo.getCalleeSaveRegs();
-  for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
-    const TargetRegisterClass *RegClass = PhysRegClasses[CSRegs[i]];
-    unsigned Offset = getStackSpaceFor(CSRegs[i], RegClass);
-    I = RegInfo.loadRegOffset2Reg(MBB, I, CSRegs[i], RegInfo.getFramePointer(),
-                                  -Offset, RegClass->getDataSize());
-    --I;  // Insert in reverse order
-  }
-
-  RegInfo.emitEpilogue(MBB, NumBytesAllocated);
-}
-
 
 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
 ///
 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
   DEBUG(std::cerr << "Machine Function " << "\n");
   MF = &Fn;
+  TM = &Fn.getTarget();
+  RegInfo = TM->getRegisterInfo();
 
-  // First pass: eliminate PHI instructions by inserting copies into predecessor
-  // blocks.
-  // FIXME: In this pass, count how many uses of each VReg exist!
-  for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
-       MBB != MBBe; ++MBB)
-    EliminatePHINodes(*MBB);
+  if (!DisableKill)
+    LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
 
   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
        MBB != MBBe; ++MBB)
     AllocateBasicBlock(*MBB);
 
-
-  // Emit a prologue for the function...
-  EmitPrologue();
-
-  const MachineInstrInfo &MII = TM.getInstrInfo();
-
-  // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block
-  for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
-       MBB != MBBe; ++MBB) {
-    // If last instruction is a return instruction, add an epilogue
-    if (MII.isReturn(MBB->back()->getOpcode()))
-      EmitEpilogue(*MBB);
-  }
-
-  cleanupAfterFunction();
+  StackSlotForVirtReg.clear();
+  VirtRegModified.clear();
   return true;
 }
 
-Pass *createLocalRegisterAllocator(TargetMachine &TM) {
-  return new RA(TM);
+Pass *createLocalRegisterAllocator() {
+  return new RA();
 }