Improvement to the previous fix: branch following a delay slot of
[oota-llvm.git] / lib / Target / SparcV9 / LiveVar / FunctionLiveVarInfo.cpp
index 07ac10f1b40ff8573d49de6786b9112c2076e13e..764ec36f37faea3a07bcc129a2c696bb9515585d 100644 (file)
@@ -1,49 +1,73 @@
-/* Title:   MethodLiveVarInfo.cpp
-   Author:  Ruchira Sasanka
-   Date:    Jun 30, 01
-   Purpose: 
+//===-- FunctionLiveVarInfo.cpp - Live Variable Analysis for a Function ---===//
+//
+// This is the interface to function level live variable information that is
+// provided by live variable analysis.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-   This is the interface for live variable info of a method that is required 
-   by any other part of the compiler.
+#include "llvm/CodeGen/FunctionLiveVarInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
+#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "Support/PostOrderIterator.h"
+#include "Support/SetOperations.h"
+#include "Support/CommandLine.h"
+#include "BBLiveVar.h"
 
-*/
+static RegisterAnalysis<FunctionLiveVarInfo>
+X("livevar", "Live Variable Analysis");
 
+LiveVarDebugLevel_t DEBUG_LV;
+
+static cl::opt<LiveVarDebugLevel_t, true>
+DEBUG_LV_opt("dlivevar", cl::Hidden, cl::location(DEBUG_LV),
+             cl::desc("enable live-variable debugging information"),
+             cl::values(
+clEnumValN(LV_DEBUG_None   , "n", "disable debug output"),
+clEnumValN(LV_DEBUG_Normal , "y", "enable debug output"),
+clEnumValN(LV_DEBUG_Instr,   "i", "print live-var sets before/after "
+           "every machine instrn"),
+clEnumValN(LV_DEBUG_Verbose, "v", "print def, use sets for every instrn also"),
+                        0));
 
-#include "llvm/Analysis/LiveVar/MethodLiveVarInfo.h"
-#include "BBLiveVar.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "Support/PostOrderIterator.h"
-#include <iostream>
 
-AnalysisID MethodLiveVarInfo::ID(AnalysisID::create<MethodLiveVarInfo>());
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
 // Accessor Functions
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
 // gets OutSet of a BB
-const LiveVarSet *MethodLiveVarInfo::getOutSetOfBB(const BasicBlock *BB) const {
-  return BB2BBLVMap.find(BB)->second->getOutSet();
+const ValueSet &FunctionLiveVarInfo::getOutSetOfBB(const BasicBlock *BB) const {
+  return BBLiveVar::GetFromBB(*BB)->getOutSet();
+}
+      ValueSet &FunctionLiveVarInfo::getOutSetOfBB(const BasicBlock *BB)       {
+  return BBLiveVar::GetFromBB(*BB)->getOutSet();
 }
 
 // gets InSet of a BB
-const LiveVarSet *MethodLiveVarInfo::getInSetOfBB(const BasicBlock *BB) const {
-  return BB2BBLVMap.find(BB)->second->getInSet();
+const ValueSet &FunctionLiveVarInfo::getInSetOfBB(const BasicBlock *BB) const {
+  return BBLiveVar::GetFromBB(*BB)->getInSet();
+}
+      ValueSet &FunctionLiveVarInfo::getInSetOfBB(const BasicBlock *BB)       {
+  return BBLiveVar::GetFromBB(*BB)->getInSet();
 }
 
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
-// Performs live var analysis for a method
+// Performs live var analysis for a function
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
-bool MethodLiveVarInfo::runOnMethod(Method *M) {
+bool FunctionLiveVarInfo::runOnFunction(Function &F) {
+  M = &F;
   if (DEBUG_LV) std::cerr << "Analysing live variables ...\n";
 
   // create and initialize all the BBLiveVars of the CFG
   constructBBs(M);
 
-  while (doSingleBackwardPass(M))
+  unsigned int iter=0;
+  while (doSingleBackwardPass(M, iter++))
     ; // Iterate until we are done.
   
   if (DEBUG_LV) std::cerr << "Live Variable Analysis complete!\n";
@@ -55,34 +79,36 @@ bool MethodLiveVarInfo::runOnMethod(Method *M) {
 // constructs BBLiveVars and init Def and In sets
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
-void MethodLiveVarInfo::constructBBs(const Method *M) {
-  unsigned int POId = 0;                // Reverse Depth-first Order ID
-  
-  for(po_iterator<const Method*> BBI = po_begin(M), BBE = po_end(M);
-      BBI != BBE; ++BBI, ++POId) { 
-    const BasicBlock *BB = *BBI;        // get the current BB 
-
-    if (DEBUG_LV) { std::cerr << " For BB "; printValue(BB); cerr << ":\n"; }
-
-    // create a new BBLiveVar
-    BBLiveVar *LVBB = new BBLiveVar(BB, POId);  
-    BB2BBLVMap[BB] = LVBB;              // insert the pair to Map
+void FunctionLiveVarInfo::constructBBs(const Function *F) {
+  unsigned POId = 0;                // Reverse Depth-first Order ID
+  std::map<const BasicBlock*, unsigned> PONumbering;
+
+  for (po_iterator<const Function*> BBI = po_begin(M), BBE = po_end(M);
+      BBI != BBE; ++BBI)
+    PONumbering[*BBI] = POId++;
+
+  MachineFunction &MF = MachineFunction::get(F);
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I) {
+    const BasicBlock &BB = *I->getBasicBlock();        // get the current BB 
+    if (DEBUG_LV) std::cerr << " For BB " << RAV(BB) << ":\n";
+
+    BBLiveVar *LVBB;
+    std::map<const BasicBlock*, unsigned>::iterator POI = PONumbering.find(&BB);
+    if (POI != PONumbering.end()) {
+      // create a new BBLiveVar
+      LVBB = BBLiveVar::CreateOnBB(BB, *I, POId);  
+    } else {
+      // The PO iterator does not discover unreachable blocks, but the random
+      // iterator later may access these blocks.  We must make sure to
+      // initialize unreachable blocks as well.  However, LV info is not correct
+      // for those blocks (they are not analyzed)
+      //
+      LVBB = BBLiveVar::CreateOnBB(BB, *I, ++POId);
+    }
     
-    LVBB->calcDefUseSets();             // calculates the def and in set
-
     if (DEBUG_LV)
       LVBB->printAllSets();
   }
-
-  // Since the PO iterator does not discover unreachable blocks,
-  // go over the random iterator and init those blocks as well.
-  // However, LV info is not correct for those blocks (they are not
-  // analyzed)
-  //
-  for (Method::const_iterator BBRI = M->begin(), BBRE = M->end();
-       BBRI != BBRE; ++BBRI, ++POId)
-    if (!BB2BBLVMap[*BBRI])                  // Not yet processed?
-      BB2BBLVMap[*BBRI] = new BBLiveVar(*BBRI, POId);
 }
 
 
@@ -90,22 +116,27 @@ void MethodLiveVarInfo::constructBBs(const Method *M) {
 // do one backward pass over the CFG (for iterative analysis)
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
-bool MethodLiveVarInfo::doSingleBackwardPass(const Method *M) {
-  if (DEBUG_LV) std::cerr << "\n After Backward Pass ...\n";
+bool FunctionLiveVarInfo::doSingleBackwardPass(const Function *M,
+                                               unsigned iter) {
+  if (DEBUG_LV) std::cerr << "\n After Backward Pass " << iter << "...\n";
 
   bool NeedAnotherIteration = false;
-  for (po_iterator<const Method*> BBI = po_begin(M); BBI != po_end(M) ; ++BBI) {
-    BBLiveVar *LVBB = BB2BBLVMap[*BBI];
+  for (po_iterator<const Function*> BBI = po_begin(M), BBE = po_end(M);
+       BBI != BBE; ++BBI) {
+    BBLiveVar *LVBB = BBLiveVar::GetFromBB(**BBI);
     assert(LVBB && "BasicBlock information not set for block!");
 
     if (DEBUG_LV) std::cerr << " For BB " << (*BBI)->getName() << ":\n";
 
+    // InSets are initialized to "GenSet". Recompute only if OutSet changed.
     if(LVBB->isOutSetChanged()) 
       LVBB->applyTransferFunc();        // apply the Tran Func to calc InSet
-
-    if (LVBB->isInSetChanged())        // to calc Outsets of preds
-      NeedAnotherIteration |= LVBB->applyFlowFunc(BB2BBLVMap); 
-
+    
+    // OutSets are initialized to EMPTY.  Recompute on first iter or if InSet
+    // changed.
+    if (iter == 0 || LVBB->isInSetChanged())        // to calc Outsets of preds
+      NeedAnotherIteration |= LVBB->applyFlowFunc();
+    
     if (DEBUG_LV) LVBB->printInOutSets();
   }
 
@@ -114,27 +145,24 @@ bool MethodLiveVarInfo::doSingleBackwardPass(const Method *M) {
 }
 
 
-void MethodLiveVarInfo::releaseMemory() {
-  // First delete all BBLiveVar objects created in constructBBs(). A new object
-  // of type BBLiveVar is created for every BasicBlock in the method
-  //
-  for (std::map<const BasicBlock *, BBLiveVar *>::iterator
-         HMI = BB2BBLVMap.begin(),
-         HME = BB2BBLVMap.end(); HMI != HME; ++HMI)
-    delete HMI->second;                // delete all BBLiveVar in BB2BBLVMap
-
-  BB2BBLVMap.clear();
-
-  // Then delete all objects of type LiveVarSet created in calcLiveVarSetsForBB
-  // and entered into  MInst2LVSetBI and  MInst2LVSetAI (these are caches
-  // to return LiveVarSet's before/after a machine instruction quickly). It
-  // is sufficient to free up all LiveVarSet using only one cache since 
-  // both caches refer to the same sets
+void FunctionLiveVarInfo::releaseMemory() {
+  // First remove all BBLiveVar annotations created in constructBBs().
+  if (M)
+    for (Function::const_iterator I = M->begin(), E = M->end(); I != E; ++I)
+      BBLiveVar::RemoveFromBB(*I);
+  M = 0;
+
+  // Then delete all objects of type ValueSet created in calcLiveVarSetsForBB
+  // and entered into MInst2LVSetBI and MInst2LVSetAI (these are caches
+  // to return ValueSet's before/after a machine instruction quickly).
+  // We do not need to free up ValueSets in MInst2LVSetAI because it holds
+  // pointers to the same sets as in MInst2LVSetBI (for all instructions
+  // except the last one in a BB) or in BBLiveVar (for the last instruction).
   //
-  for (std::map<const MachineInstr*, const LiveVarSet*>::iterator
+  for (hash_map<const MachineInstr*, ValueSet*>::iterator
          MI = MInst2LVSetBI.begin(),
          ME = MInst2LVSetBI.end(); MI != ME; ++MI)
-    delete MI->second;           // delete all LiveVarSets in  MInst2LVSetBI
+    delete MI->second;           // delete all ValueSets in  MInst2LVSetBI
 
   MInst2LVSetBI.clear();
   MInst2LVSetAI.clear();
@@ -145,12 +173,12 @@ void MethodLiveVarInfo::releaseMemory() {
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
 // Following functions will give the LiveVar info for any machine instr in
-// a method. It should be called after a call to analyze().
+// a function. It should be called after a call to analyze().
 //
 // Thsese functions calucluates live var info for all the machine instrs in a 
 // BB when LVInfo for one inst is requested. Hence, this function is useful 
 // when live var info is required for many (or all) instructions in a basic 
-// block. Also, the arguments to this method does not require specific 
+// block. Also, the arguments to this function does not require specific 
 // iterators.
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
@@ -158,34 +186,68 @@ void MethodLiveVarInfo::releaseMemory() {
 // Gives live variable information before a machine instruction
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
-const LiveVarSet *
-MethodLiveVarInfo::getLiveVarSetBeforeMInst(const MachineInstr *MInst,
-                                           const BasicBlock *BB) {
-  if (const LiveVarSet *LVSet = MInst2LVSetBI[MInst]) {
-    return LVSet;                      // if found, just return the set
-  } else { 
-    calcLiveVarSetsForBB(BB);          // else, calc for all instrs in BB
-    return MInst2LVSetBI[MInst];
+const ValueSet &
+FunctionLiveVarInfo::getLiveVarSetBeforeMInst(const MachineInstr *MI,
+                                              const BasicBlock *BB) {
+  ValueSet* &LVSet = MInst2LVSetBI[MI]; // ref. to map entry
+  if (LVSet == NULL && BB != NULL) {    // if not found and BB provided
+    calcLiveVarSetsForBB(BB);           // calc LVSet for all instrs in BB
+    assert(LVSet != NULL);
   }
+  return *LVSet;
 }
 
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
 // Gives live variable information after a machine instruction
 //-----------------------------------------------------------------------------
-const LiveVarSet * 
-MethodLiveVarInfo::getLiveVarSetAfterMInst(const MachineInstr *MI,
-                                           const BasicBlock *BB) {
 
-  if (const LiveVarSet *LVSet = MInst2LVSetAI[MI]) {
-    return LVSet;                       // if found, just return the set
-  } else { 
-    calcLiveVarSetsForBB(BB);           // else, calc for all instrs in BB
-    return MInst2LVSetAI[MI];
+const ValueSet & 
+FunctionLiveVarInfo::getLiveVarSetAfterMInst(const MachineInstr *MI,
+                                             const BasicBlock *BB) {
+
+  ValueSet* &LVSet = MInst2LVSetAI[MI]; // ref. to map entry
+  if (LVSet == NULL && BB != NULL) {    // if not found and BB provided 
+    calcLiveVarSetsForBB(BB);           // calc LVSet for all instrs in BB
+    assert(LVSet != NULL);
   }
+  return *LVSet;
 }
 
+// This function applies a machine instr to a live var set (accepts OutSet) and
+// makes necessary changes to it (produces InSet). Note that two for loops are
+// used to first kill all defs and then to add all uses. This is because there
+// can be instructions like Val = Val + 1 since we allow multipe defs to a 
+// machine instruction operand.
+//
+static void applyTranferFuncForMInst(ValueSet &LVS, const MachineInstr *MInst) {
+  for (MachineInstr::const_val_op_iterator OpI = MInst->begin(),
+         OpE = MInst->end(); OpI != OpE; ++OpI) {
+    if (OpI.isDefOnly() || OpI.isDefAndUse()) // kill if this operand is a def
+      LVS.erase(*OpI);                        // this definition kills any uses
+  }
+
+  // do for implicit operands as well
+  for (unsigned i=0; i < MInst->getNumImplicitRefs(); ++i) {
+    if (MInst->getImplicitOp(i).opIsDefOnly() ||
+        MInst->getImplicitOp(i).opIsDefAndUse())
+      LVS.erase(MInst->getImplicitRef(i));
+  }
+
+  for (MachineInstr::const_val_op_iterator OpI = MInst->begin(),
+         OpE = MInst->end(); OpI != OpE; ++OpI) {
+    if (!isa<BasicBlock>(*OpI))      // don't process labels
+      // add only if this operand is a use
+      if (!OpI.isDefOnly() || OpI.isDefAndUse() )
+        LVS.insert(*OpI);            // An operand is a use - so add to use set
+  }
 
+  // do for implicit operands as well
+  for (unsigned i = 0, e = MInst->getNumImplicitRefs(); i != e; ++i)
+    if (MInst->getImplicitOp(i).opIsUse() ||
+        MInst->getImplicitOp(i).opIsDefAndUse())
+      LVS.insert(MInst->getImplicitRef(i));
+}
 
 //-----------------------------------------------------------------------------
 // This method calculates the live variable information for all the 
@@ -193,27 +255,55 @@ MethodLiveVarInfo::getLiveVarSetAfterMInst(const MachineInstr *MI,
 // variable sets into a the caches (MInst2LVSetAI, MInst2LVSetBI)
 //-----------------------------------------------------------------------------
 
-void MethodLiveVarInfo::calcLiveVarSetsForBB(const BasicBlock *BB) {
-  const MachineCodeForBasicBlock &MIVec = BB->getMachineInstrVec();
+void FunctionLiveVarInfo::calcLiveVarSetsForBB(const BasicBlock *BB) {
+  BBLiveVar *BBLV = BBLiveVar::GetFromBB(*BB);
+  assert(BBLV && "BBLiveVar annotation doesn't exist?");
+  const MachineBasicBlock &MIVec = BBLV->getMachineBasicBlock();
+  const MachineFunction &MF = MachineFunction::get(M);
+  const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 
-  LiveVarSet *CurSet = new LiveVarSet();
-  const LiveVarSet *SetAI = getOutSetOfBB(BB); // init SetAI with OutSet
-  CurSet->setUnion(SetAI);                     // CurSet now contains OutSet
+  if (DEBUG_LV >= LV_DEBUG_Instr)
+    std::cerr << "\n======For BB " << BB->getName()
+              << ": Live var sets for instructions======\n";
+  
+  ValueSet *SetAI = &getOutSetOfBB(BB);         // init SetAI with OutSet
+  ValueSet CurSet(*SetAI);                      // CurSet now contains OutSet
 
   // iterate over all the machine instructions in BB
-  for (MachineCodeForBasicBlock::const_reverse_iterator MII = MIVec.rbegin(),
+  for (MachineBasicBlock::const_reverse_iterator MII = MIVec.rbegin(),
          MIE = MIVec.rend(); MII != MIE; ++MII) {  
     // MI is cur machine inst
     const MachineInstr *MI = *MII;  
 
     MInst2LVSetAI[MI] = SetAI;                 // record in After Inst map
 
-    CurSet->applyTranferFuncForMInst(MI);      // apply the transfer Func
-    LiveVarSet *NewSet = new LiveVarSet();     // create a new set and
-    NewSet->setUnion(CurSet);                  // copy the set after T/F to it
+    applyTranferFuncForMInst(CurSet, MI);      // apply the transfer Func
+    ValueSet *NewSet = new ValueSet(CurSet);   // create a new set with a copy
+                                               // of the set after T/F
     MInst2LVSetBI[MI] = NewSet;                // record in Before Inst map
 
+    // If the current machine instruction has delay slots, mark values
+    // used by this instruction as live before and after each delay slot
+    // instruction (After(MI) is the same as Before(MI+1) except for last MI).
+    if (unsigned DS = TM.getInstrInfo().getNumDelaySlots(MI->getOpCode())) {
+      MachineBasicBlock::const_iterator fwdMII = MII.base(); // ptr to *next* MI
+      for (unsigned i = 0; i < DS; ++i, ++fwdMII) {
+        assert(fwdMII != MIVec.end() && "Missing instruction in delay slot?");
+        MachineInstr* DelaySlotMI = *fwdMII;
+        if (! TM.getInstrInfo().isNop(DelaySlotMI->getOpCode())) {
+          set_union(*MInst2LVSetBI[DelaySlotMI], *NewSet);
+          if (i+1 == DS)
+            set_union(*MInst2LVSetAI[DelaySlotMI], *NewSet);
+        }
+      }
+    }
+
+    if (DEBUG_LV >= LV_DEBUG_Instr) {
+      std::cerr << "\nLive var sets before/after instruction " << *MI;
+      std::cerr << "  Before: ";   printSet(*NewSet);  std::cerr << "\n";
+      std::cerr << "  After : ";   printSet(*SetAI);   std::cerr << "\n";
+    }
+
     // SetAI will be used in the next iteration
     SetAI = NewSet;                 
   }