Simplify code.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMLoadStoreOptimizer.cpp
index c057e613bec6f48b72353e2916b7a58a88ff71ad..0f83cdc4ec70cd85101e4f1b679bdbf4848d578e 100644 (file)
 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
 #include "MCTargetDesc/ARMAddressingModes.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGNodes.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
-#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
-#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
-#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
-#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
-#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumLDMGened , "Number of ldm instructions generated");
@@ -93,7 +93,9 @@ namespace {
     bool MergeOps(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
                   int Offset, unsigned Base, bool BaseKill, int Opcode,
                   ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg, unsigned Scratch,
-                  DebugLoc dl, SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> &Regs);
+                  DebugLoc dl,
+                  ArrayRef<std::pair<unsigned, bool> > Regs,
+                  ArrayRef<unsigned> ImpDefs);
     void MergeOpsUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
                         MemOpQueue &MemOps,
                         unsigned memOpsBegin,
@@ -282,7 +284,8 @@ ARMLoadStoreOpt::MergeOps(MachineBasicBlock &MBB,
                           int Offset, unsigned Base, bool BaseKill,
                           int Opcode, ARMCC::CondCodes Pred,
                           unsigned PredReg, unsigned Scratch, DebugLoc dl,
-                          SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> &Regs) {
+                          ArrayRef<std::pair<unsigned, bool> > Regs,
+                          ArrayRef<unsigned> ImpDefs) {
   // Only a single register to load / store. Don't bother.
   unsigned NumRegs = Regs.size();
   if (NumRegs <= 1)
@@ -350,6 +353,10 @@ ARMLoadStoreOpt::MergeOps(MachineBasicBlock &MBB,
     MIB = MIB.addReg(Regs[i].first, getDefRegState(isDef)
                      | getKillRegState(Regs[i].second));
 
+  // Add implicit defs for super-registers.
+  for (unsigned i = 0, e = ImpDefs.size(); i != e; ++i)
+    MIB.addReg(ImpDefs[i], RegState::ImplicitDefine);
+
   return true;
 }
 
@@ -384,19 +391,29 @@ void ARMLoadStoreOpt::MergeOpsUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
   }
 
   SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> Regs;
+  SmallVector<unsigned, 8> ImpDefs;
   for (unsigned i = memOpsBegin; i < memOpsEnd; ++i) {
     unsigned Reg = memOps[i].Reg;
     // If we are inserting the merged operation after an operation that
     // uses the same register, make sure to transfer any kill flag.
     bool isKill = memOps[i].isKill || KilledRegs.count(Reg);
     Regs.push_back(std::make_pair(Reg, isKill));
+
+    // Collect any implicit defs of super-registers. They must be preserved.
+    for (MIOperands MO(memOps[i].MBBI); MO.isValid(); ++MO) {
+      if (!MO->isReg() || !MO->isDef() || !MO->isImplicit() || MO->isDead())
+        continue;
+      unsigned DefReg = MO->getReg();
+      if (std::find(ImpDefs.begin(), ImpDefs.end(), DefReg) == ImpDefs.end())
+        ImpDefs.push_back(DefReg);
+    }
   }
 
   // Try to do the merge.
   MachineBasicBlock::iterator Loc = memOps[insertAfter].MBBI;
   ++Loc;
   if (!MergeOps(MBB, Loc, Offset, Base, BaseKill, Opcode,
-                Pred, PredReg, Scratch, dl, Regs))
+                Pred, PredReg, Scratch, dl, Regs, ImpDefs))
     return;
 
   // Merge succeeded, update records.
@@ -439,8 +456,7 @@ ARMLoadStoreOpt::MergeLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB, unsigned SIndex,
   DebugLoc dl = Loc->getDebugLoc();
   const MachineOperand &PMO = Loc->getOperand(0);
   unsigned PReg = PMO.getReg();
-  unsigned PRegNum = PMO.isUndef() ? UINT_MAX
-    : getARMRegisterNumbering(PReg);
+  unsigned PRegNum = PMO.isUndef() ? UINT_MAX : TRI->getEncodingValue(PReg);
   unsigned Count = 1;
   unsigned Limit = ~0U;
 
@@ -466,8 +482,7 @@ ARMLoadStoreOpt::MergeLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB, unsigned SIndex,
     int NewOffset = MemOps[i].Offset;
     const MachineOperand &MO = MemOps[i].MBBI->getOperand(0);
     unsigned Reg = MO.getReg();
-    unsigned RegNum = MO.isUndef() ? UINT_MAX
-      : getARMRegisterNumbering(Reg);
+    unsigned RegNum = MO.isUndef() ? UINT_MAX : TRI->getEncodingValue(Reg);
     // Register numbers must be in ascending order. For VFP / NEON load and
     // store multiples, the registers must also be consecutive and within the
     // limit on the number of registers per instruction.
@@ -537,7 +552,7 @@ static bool isMatchingDecrement(MachineInstr *MI, unsigned Base,
   if (!(MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
         MI->getOperand(1).getReg() == Base &&
         (MI->getOperand(2).getImm()*Scale) == Bytes &&
-        llvm::getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
+        getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
         MyPredReg == PredReg))
     return false;
 
@@ -570,7 +585,7 @@ static bool isMatchingIncrement(MachineInstr *MI, unsigned Base,
   if (!(MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
         MI->getOperand(1).getReg() == Base &&
         (MI->getOperand(2).getImm()*Scale) == Bytes &&
-        llvm::getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
+        getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
         MyPredReg == PredReg))
     return false;
 
@@ -701,7 +716,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::MergeBaseUpdateLSMultiple(MachineBasicBlock &MBB,
   bool BaseKill = MI->getOperand(0).isKill();
   unsigned Bytes = getLSMultipleTransferSize(MI);
   unsigned PredReg = 0;
-  ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
+  ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
   int Opcode = MI->getOpcode();
   DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 
@@ -850,11 +865,11 @@ bool ARMLoadStoreOpt::MergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
   bool isLd = isi32Load(Opcode) || Opcode == ARM::VLDRS || Opcode == ARM::VLDRD;
   // Can't do the merge if the destination register is the same as the would-be
   // writeback register.
-  if (isLd && MI->getOperand(0).getReg() == Base)
+  if (MI->getOperand(0).getReg() == Base)
     return false;
 
   unsigned PredReg = 0;
-  ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
+  ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
   bool DoMerge = false;
   ARM_AM::AddrOpc AddSub = ARM_AM::add;
   unsigned NewOpc = 0;
@@ -1112,7 +1127,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
     bool OffUndef = isT2 ? false : MI->getOperand(3).isUndef();
     int OffImm = getMemoryOpOffset(MI);
     unsigned PredReg = 0;
-    ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
+    ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
 
     if (OddRegNum > EvenRegNum && OffImm == 0) {
       // Ascending register numbers and no offset. It's safe to change it to a
@@ -1143,6 +1158,11 @@ bool ARMLoadStoreOpt::FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
       unsigned NewOpc = (isLd)
         ? (isT2 ? (OffImm < 0 ? ARM::t2LDRi8 : ARM::t2LDRi12) : ARM::LDRi12)
         : (isT2 ? (OffImm < 0 ? ARM::t2STRi8 : ARM::t2STRi12) : ARM::STRi12);
+      // Be extra careful for thumb2. t2LDRi8 can't reference a zero offset,
+      // so adjust and use t2LDRi12 here for that.
+      unsigned NewOpc2 = (isLd)
+        ? (isT2 ? (OffImm+4 < 0 ? ARM::t2LDRi8 : ARM::t2LDRi12) : ARM::LDRi12)
+        : (isT2 ? (OffImm+4 < 0 ? ARM::t2STRi8 : ARM::t2STRi12) : ARM::STRi12);
       DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
       // If this is a load and base register is killed, it may have been
       // re-defed by the load, make sure the first load does not clobber it.
@@ -1150,7 +1170,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
           (BaseKill || OffKill) &&
           (TRI->regsOverlap(EvenReg, BaseReg))) {
         assert(!TRI->regsOverlap(OddReg, BaseReg));
-        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc,
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc2,
                       OddReg, OddDeadKill, false,
                       BaseReg, false, BaseUndef, false, OffUndef,
                       Pred, PredReg, TII, isT2);
@@ -1167,12 +1187,15 @@ bool ARMLoadStoreOpt::FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
           EvenDeadKill = false;
           OddDeadKill = true;
         }
+        // Never kill the base register in the first instruction.
+        if (EvenReg == BaseReg)
+          EvenDeadKill = false;
         InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm, isLd, dl, NewOpc,
                       EvenReg, EvenDeadKill, EvenUndef,
                       BaseReg, false, BaseUndef, false, OffUndef,
                       Pred, PredReg, TII, isT2);
         NewBBI = llvm::prior(MBBI);
-        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc,
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc2,
                       OddReg, OddDeadKill, OddUndef,
                       BaseReg, BaseKill, BaseUndef, OffKill, OffUndef,
                       Pred, PredReg, TII, isT2);
@@ -1223,7 +1246,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
       bool isKill = MO.isDef() ? false : MO.isKill();
       unsigned Base = MBBI->getOperand(1).getReg();
       unsigned PredReg = 0;
-      ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MBBI, PredReg);
+      ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MBBI, PredReg);
       int Offset = getMemoryOpOffset(MBBI);
       // Watch out for:
       // r4 := ldr [r5]
@@ -1235,6 +1258,22 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
       // merge the ldr's so far, including this one. But don't try to
       // combine the following ldr(s).
       Clobber = (isi32Load(Opcode) && Base == MBBI->getOperand(0).getReg());
+
+      // Watch out for:
+      // r4 := ldr [r0, #8]
+      // r4 := ldr [r0, #4]
+      //
+      // The optimization may reorder the second ldr in front of the first
+      // ldr, which violates write after write(WAW) dependence. The same as
+      // str. Try to merge inst(s) already in MemOps.
+      bool Overlap = false;
+      for (MemOpQueueIter I = MemOps.begin(), E = MemOps.end(); I != E; ++I) {
+        if (TRI->regsOverlap(Reg, I->MBBI->getOperand(0).getReg())) {
+          Overlap = true;
+          break;
+        }
+      }
+
       if (CurrBase == 0 && !Clobber) {
         // Start of a new chain.
         CurrBase = Base;
@@ -1245,7 +1284,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
         MemOps.push_back(MemOpQueueEntry(Offset, Reg, isKill, Position, MBBI));
         ++NumMemOps;
         Advance = true;
-      } else {
+      } else if (!Overlap) {
         if (Clobber) {
           TryMerge = true;
           Advance = true;
@@ -1298,7 +1337,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
         // First advance to the instruction just before the start of the chain.
         AdvanceRS(MBB, MemOps);
         // Find a scratch register.
-        unsigned Scratch = RS->FindUnusedReg(ARM::GPRRegisterClass);
+        unsigned Scratch = RS->FindUnusedReg(&ARM::GPRRegClass);
         // Process the load / store instructions.
         RS->forward(prior(MBBI));
 
@@ -1384,7 +1423,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::MergeReturnIntoLDM(MachineBasicBlock &MBB) {
               Opcode == ARM::LDMIA_UPD) && "Unsupported multiple load-return!");
       PrevMI->setDesc(TII->get(NewOpc));
       MO.setReg(ARM::PC);
-      PrevMI->copyImplicitOps(&*MBBI);
+      PrevMI->copyImplicitOps(*MBB.getParent(), &*MBBI);
       MBB.erase(MBBI);
       return true;
     }
@@ -1424,7 +1463,7 @@ namespace {
     static char ID;
     ARMPreAllocLoadStoreOpt() : MachineFunctionPass(ID) {}
 
-    const TargetData *TD;
+    const DataLayout *TD;
     const TargetInstrInfo *TII;
     const TargetRegisterInfo *TRI;
     const ARMSubtarget *STI;
@@ -1445,7 +1484,7 @@ namespace {
                           unsigned &PredReg, ARMCC::CondCodes &Pred,
                           bool &isT2);
     bool RescheduleOps(MachineBasicBlock *MBB,
-                       SmallVector<MachineInstr*, 4> &Ops,
+                       SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Ops,
                        unsigned Base, bool isLd,
                        DenseMap<MachineInstr*, unsigned> &MI2LocMap);
     bool RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB);
@@ -1454,7 +1493,7 @@ namespace {
 }
 
 bool ARMPreAllocLoadStoreOpt::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-  TD  = Fn.getTarget().getTargetData();
+  TD  = Fn.getTarget().getDataLayout();
   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
   TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
   STI = &Fn.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
@@ -1563,8 +1602,9 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::CanFormLdStDWord(MachineInstr *Op0, MachineInstr *Op1,
     return false;
 
   // Make sure the base address satisfies i64 ld / st alignment requirement.
+  // At the moment, we ignore the memoryoperand's value.
+  // If we want to use AliasAnalysis, we should check it accordingly.
   if (!Op0->hasOneMemOperand() ||
-      !(*Op0->memoperands_begin())->getValue() ||
       (*Op0->memoperands_begin())->isVolatile())
     return false;
 
@@ -1599,7 +1639,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::CanFormLdStDWord(MachineInstr *Op0, MachineInstr *Op1,
   if (EvenReg == OddReg)
     return false;
   BaseReg = Op0->getOperand(1).getReg();
-  Pred = llvm::getInstrPredicate(Op0, PredReg);
+  Pred = getInstrPredicate(Op0, PredReg);
   dl = Op0->getDebugLoc();
   return true;
 }
@@ -1616,7 +1656,7 @@ namespace {
 }
 
 bool ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleOps(MachineBasicBlock *MBB,
-                                 SmallVector<MachineInstr*, 4> &Ops,
+                                 SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Ops,
                                  unsigned Base, bool isLd,
                                  DenseMap<MachineInstr*, unsigned> &MI2LocMap) {
   bool RetVal = false;
@@ -1711,7 +1751,7 @@ bool ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleOps(MachineBasicBlock *MBB,
           Ops.pop_back();
 
           const MCInstrDesc &MCID = TII->get(NewOpc);
-          const TargetRegisterClass *TRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI);
+          const TargetRegisterClass *TRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
           MRI->constrainRegClass(EvenReg, TRC);
           MRI->constrainRegClass(OddReg, TRC);
 
@@ -1796,7 +1836,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
       if (!isMemoryOp(MI))
         continue;
       unsigned PredReg = 0;
-      if (llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg) != ARMCC::AL)
+      if (getInstrPredicate(MI, PredReg) != ARMCC::AL)
         continue;
 
       int Opc = MI->getOpcode();
@@ -1818,9 +1858,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
           if (!StopHere)
             BI->second.push_back(MI);
         } else {
-          SmallVector<MachineInstr*, 4> MIs;
-          MIs.push_back(MI);
-          Base2LdsMap[Base] = MIs;
+          Base2LdsMap[Base].push_back(MI);
           LdBases.push_back(Base);
         }
       } else {
@@ -1836,9 +1874,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
           if (!StopHere)
             BI->second.push_back(MI);
         } else {
-          SmallVector<MachineInstr*, 4> MIs;
-          MIs.push_back(MI);
-          Base2StsMap[Base] = MIs;
+          Base2StsMap[Base].push_back(MI);
           StBases.push_back(Base);
         }
       }
@@ -1854,7 +1890,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
     // Re-schedule loads.
     for (unsigned i = 0, e = LdBases.size(); i != e; ++i) {
       unsigned Base = LdBases[i];
-      SmallVector<MachineInstr*, 4> &Lds = Base2LdsMap[Base];
+      SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Lds = Base2LdsMap[Base];
       if (Lds.size() > 1)
         RetVal |= RescheduleOps(MBB, Lds, Base, true, MI2LocMap);
     }
@@ -1862,7 +1898,7 @@ ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
     // Re-schedule stores.
     for (unsigned i = 0, e = StBases.size(); i != e; ++i) {
       unsigned Base = StBases[i];
-      SmallVector<MachineInstr*, 4> &Sts = Base2StsMap[Base];
+      SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Sts = Base2StsMap[Base];
       if (Sts.size() > 1)
         RetVal |= RescheduleOps(MBB, Sts, Base, false, MI2LocMap);
     }