Include SparcV9RegInfo.h instead of TargetRegInfo.h.
[oota-llvm.git] / lib / Target / SparcV9 / RegAlloc / LiveRangeInfo.cpp
index 6a992b1ee354ca8614070aaf798342e025d3c601..5f414ec5a36f3394bec0e85cbbf6eb230f2af64f 100644 (file)
@@ -1,13 +1,31 @@
-#include "llvm/CodeGen/LiveRangeInfo.h"
-#include "llvm/CodeGen/RegClass.h"
+//===-- LiveRangeInfo.cpp -------------------------------------------------===//
+// 
+//                     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.
+// 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// 
+//  Live range construction for coloring-based register allocation for LLVM.
+// 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+#include "IGNode.h"
+#include "LiveRangeInfo.h"
+#include "RegAllocCommon.h"
+#include "RegClass.h"
+#include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineCodeForBasicBlock.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
+#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
+#include "../SparcV9RegInfo.h"
 #include "Support/SetOperations.h"
-#include "llvm/CodeGen/RegAllocCommon.h"
-using std::cerr;
+
+namespace llvm {
+
+unsigned LiveRange::getRegClassID() const { return getRegClass()->getID(); }
 
 LiveRangeInfo::LiveRangeInfo(const Function *F, const TargetMachine &tm,
                             std::vector<RegClass *> &RCL)
@@ -26,7 +44,7 @@ LiveRangeInfo::~LiveRangeInfo() {
       // live range. We have to make the other entries NULL when we delete
       // a live range.
 
-      for(LiveRange::iterator LI = LR->begin(); LI != LR->end(); ++LI)
+      for (LiveRange::iterator LI = LR->begin(); LI != LR->end(); ++LI)
         LiveRangeMap[*LI] = 0;
       
       delete LR;
@@ -43,6 +61,9 @@ LiveRangeInfo::~LiveRangeInfo() {
 
 void LiveRangeInfo::unionAndUpdateLRs(LiveRange *L1, LiveRange *L2) {
   assert(L1 != L2 && (!L1->hasSuggestedColor() || !L2->hasSuggestedColor()));
+  assert(! (L1->hasColor() && L2->hasColor()) ||
+         L1->getColor() == L2->getColor());
+
   set_union(*L1, *L2);                   // add elements of L2 to L1
 
   for(ValueSet::iterator L2It = L2->begin(); L2It != L2->end(); ++L2It) {
@@ -52,26 +73,71 @@ void LiveRangeInfo::unionAndUpdateLRs(LiveRange *L1, LiveRange *L2) {
     LiveRangeMap[*L2It] = L1;           // now the elements in L2 should map 
                                         //to L1    
   }
-
-
-  // Now if LROfDef(L1) has a suggested color, it will remain.
-  // But, if LROfUse(L2) has a suggested color, the new range
-  // must have the same color.
-
-  if(L2->hasSuggestedColor())
-    L1->setSuggestedColor(L2->getSuggestedColor());
-
-
+  
+  // set call interference for L1 from L2
   if (L2->isCallInterference())
     L1->setCallInterference();
   
   // add the spill costs
   L1->addSpillCost(L2->getSpillCost());
+
+  // If L2 has a color, give L1 that color.  Note that L1 may have had the same
+  // color or none, but would not have a different color as asserted above.
+  if (L2->hasColor())
+    L1->setColor(L2->getColor());
+
+  // Similarly, if LROfUse(L2) has a suggested color, the new range
+  // must have the same color.
+  if (L2->hasSuggestedColor())
+    L1->setSuggestedColor(L2->getSuggestedColor());
   
   delete L2;                        // delete L2 as it is no longer needed
 }
 
 
+//---------------------------------------------------------------------------
+// Method for creating a single live range for a definition.
+// The definition must be represented by a virtual register (a Value).
+// Note: this function does *not* check that no live range exists for def.
+//---------------------------------------------------------------------------
+
+LiveRange*
+LiveRangeInfo::createNewLiveRange(const Value* Def, bool isCC /* = false*/)
+{  
+  LiveRange* DefRange = new LiveRange();  // Create a new live range,
+  DefRange->insert(Def);                  // add Def to it,
+  LiveRangeMap[Def] = DefRange;           // and update the map.
+
+  // set the register class of the new live range
+  DefRange->setRegClass(RegClassList[MRI.getRegClassIDOfType(Def->getType(),
+                                                             isCC)]);
+
+  if (DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges) {
+    std::cerr << "  Creating a LR for def ";
+    if (isCC) std::cerr << " (CC Register!)";
+    std::cerr << " : " << RAV(Def) << "\n";
+  }
+  return DefRange;
+}
+
+
+LiveRange*
+LiveRangeInfo::createOrAddToLiveRange(const Value* Def, bool isCC /* = false*/)
+{  
+  LiveRange *DefRange = LiveRangeMap[Def];
+
+  // check if the LR is already there (because of multiple defs)
+  if (!DefRange) { 
+    DefRange = createNewLiveRange(Def, isCC);
+  } else {                          // live range already exists
+    DefRange->insert(Def);          // add the operand to the range
+    LiveRangeMap[Def] = DefRange;   // make operand point to merged set
+    if (DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges)
+      std::cerr << "   Added to existing LR for def: " << RAV(Def) << "\n";
+  }
+  return DefRange;
+}
+
 
 //---------------------------------------------------------------------------
 // Method for constructing all live ranges in a function. It creates live 
@@ -80,134 +146,87 @@ void LiveRangeInfo::unionAndUpdateLRs(LiveRange *L1, LiveRange *L2) {
 //---------------------------------------------------------------------------
 void LiveRangeInfo::constructLiveRanges() {  
 
-  if (DEBUG_RA) 
-    cerr << "Consturcting Live Ranges ...\n";
+  if (DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges
+    std::cerr << "Constructing Live Ranges ...\n";
 
   // first find the live ranges for all incoming args of the function since
   // those LRs start from the start of the function
-  for (Function::const_aiterator AI = Meth->abegin(); AI != Meth->aend(); ++AI){
-    LiveRange *ArgRange = new LiveRange();      // creates a new LR and 
-    ArgRange->insert(AI);     // add the arg (def) to it
-    LiveRangeMap[AI] = ArgRange;
-
-    // create a temp machine op to find the register class of value
-    //const MachineOperand Op(MachineOperand::MO_VirtualRegister);
-
-    unsigned rcid = MRI.getRegClassIDOfValue(AI);
-    ArgRange->setRegClass(RegClassList[rcid]);
-
-                          
-    if( DEBUG_RA > 1)
-      cerr << " adding LiveRange for argument " << RAV(AI) << "\n";
-  }
+  for (Function::const_aiterator AI = Meth->abegin(); AI != Meth->aend(); ++AI)
+    createNewLiveRange(AI, /*isCC*/ false);
 
   // Now suggest hardware registers for these function args 
   MRI.suggestRegs4MethodArgs(Meth, *this);
 
-
-  // Now find speical LLVM instructions (CALL, RET) and LRs in machine
-  // instructions.
+  // Now create LRs for machine instructions.  A new LR will be created 
+  // only for defs in the machine instr since, we assume that all Values are
+  // defined before they are used. However, there can be multiple defs for
+  // the same Value in machine instructions.
+  // 
+  // Also, find CALL and RETURN instructions, which need extra work.
   //
-  for (Function::const_iterator BBI=Meth->begin(); BBI != Meth->end(); ++BBI){
-    // Now find all LRs for machine the instructions. A new LR will be created 
-    // only for defs in the machine instr since, we assume that all Values are
-    // defined before they are used. However, there can be multiple defs for
-    // the same Value in machine instructions.
-
-    // get the iterator for machine instructions
-    MachineCodeForBasicBlock& MIVec = MachineCodeForBasicBlock::get(BBI);
-    
-    // iterate over all the machine instructions in BB
-    for(MachineCodeForBasicBlock::iterator MInstIterator = MIVec.begin();
-        MInstIterator != MIVec.end(); ++MInstIterator) {  
-      MachineInstr *MInst = *MInstIterator; 
-
-      // Now if the machine instruction is a  call/return instruction,
-      // add it to CallRetInstrList for processing its implicit operands
+  MachineFunction &MF = MachineFunction::get(Meth);
+  for (MachineFunction::iterator BBI = MF.begin(); BBI != MF.end(); ++BBI) {
+    MachineBasicBlock &MBB = *BBI;
 
-      if(TM.getInstrInfo().isReturn(MInst->getOpCode()) ||
-        TM.getInstrInfo().isCall(MInst->getOpCode()))
-       CallRetInstrList.push_back( MInst ); 
+    // iterate over all the machine instructions in BB
+    for(MachineBasicBlock::iterator MInstIterator = MBB.begin();
+        MInstIterator != MBB.end(); ++MInstIterator) {  
+      MachineInstr *MInst = MInstIterator; 
+
+      // If the machine instruction is a  call/return instruction, add it to
+      // CallRetInstrList for processing its args, ret value, and ret addr.
+      // 
+      if(TM.getInstrInfo().isReturn(MInst->getOpcode()) ||
+        TM.getInstrInfo().isCall(MInst->getOpcode()))
+       CallRetInstrList.push_back(MInst); 
  
-             
-      // iterate over  MI operands to find defs
+      // iterate over explicit MI operands and create a new LR
+      // for each operand that is defined by the instruction
       for (MachineInstr::val_op_iterator OpI = MInst->begin(),
-             OpE = MInst->end(); OpI != OpE; ++OpI) {
-       if(DEBUG_RA) {
-         MachineOperand::MachineOperandType OpTyp = 
-           OpI.getMachineOperand().getOperandType();
-
-         if (OpTyp == MachineOperand::MO_CCRegister)
-           cerr << "\n**CC reg found. Is Def=" << OpI.isDef() << " Val:"
-                 << RAV(OpI.getMachineOperand().getVRegValue()) << "\n";
-       }
-
-       // create a new LR iff this operand is a def
+             OpE = MInst->end(); OpI != OpE; ++OpI)
        if (OpI.isDef()) {     
          const Value *Def = *OpI;
+          bool isCC = (OpI.getMachineOperand().getType()
+                       == MachineOperand::MO_CCRegister);
+          LiveRange* LR = createOrAddToLiveRange(Def, isCC);
+
+          // If the operand has a pre-assigned register,
+          // set it directly in the LiveRange
+          if (OpI.getMachineOperand().hasAllocatedReg()) {
+            unsigned getClassId;
+            LR->setColor(MRI.getClassRegNum(OpI.getMachineOperand().getReg(),
+                                            getClassId));
+          }
+       }
 
-         // Only instruction values are accepted for live ranges here
-         if (Def->getValueType() != Value::InstructionVal ) {
-           cerr << "\n**%%Error: Def is not an instruction val. Def="
-                 << RAV(Def) << "\n";
-           continue;
-         }
-
-         LiveRange *DefRange = LiveRangeMap[Def]; 
-
-         // see LR already there (because of multiple defs)
-         if( !DefRange) {                  // if it is not in LiveRangeMap
-           DefRange = new LiveRange();     // creates a new live range and 
-           DefRange->insert(Def);          // add the instruction (def) to it
-           LiveRangeMap[ Def ] = DefRange; // update the map
-
-           if (DEBUG_RA > 1)
-             cerr << "  creating a LR for def: " << RAV(Def) << "\n";
-
-           // set the register class of the new live range
-           //assert( RegClassList.size() );
-           MachineOperand::MachineOperandType OpTy = 
-             OpI.getMachineOperand().getOperandType();
-
-           bool isCC = ( OpTy == MachineOperand::MO_CCRegister);
-           unsigned rcid = MRI.getRegClassIDOfValue( 
-                           OpI.getMachineOperand().getVRegValue(), isCC );
-
-
-           if (isCC && DEBUG_RA)
-             cerr  << "\a**created a LR for a CC reg:"
-                    << RAV(OpI.getMachineOperand().getVRegValue());
-
-           DefRange->setRegClass(RegClassList[rcid]);
-         } else {
-           DefRange->insert(Def);          // add the opearand to def range
-                                            // update the map - Operand points 
-                                           // to the merged set
-           LiveRangeMap[Def] = DefRange; 
-
-           if (DEBUG_RA > 1)
-             cerr << "   added to an existing LR for def: "
-                   << RAV(Def) << "\n";
-         }
-
-       } // if isDef()
-       
-      } // for all opereands in machine instructions
+      // iterate over implicit MI operands and create a new LR
+      // for each operand that is defined by the instruction
+      for (unsigned i = 0; i < MInst->getNumImplicitRefs(); ++i) 
+       if (MInst->getImplicitOp(i).isDef()) {
+         const Value *Def = MInst->getImplicitRef(i);
+          LiveRange* LR = createOrAddToLiveRange(Def, /*isCC*/ false);
+
+          // If the implicit operand has a pre-assigned register,
+          // set it directly in the LiveRange
+          if (MInst->getImplicitOp(i).hasAllocatedReg()) {
+            unsigned getClassId;
+            LR->setColor(MRI.getClassRegNum(
+                                MInst->getImplicitOp(i).getReg(),
+                                getClassId));
+          }
+       }
 
     } // for all machine instructions in the BB
-
   } // for all BBs in function
-  
 
   // Now we have to suggest clors for call and return arg live ranges.
   // Also, if there are implicit defs (e.g., retun value of a call inst)
   // they must be added to the live range list
-
+  // 
   suggestRegs4CallRets();
 
-  if( DEBUG_RA) 
-    cerr << "Initial Live Ranges constructed!\n";
-
+  if( DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges) 
+    std::cerr << "Initial Live Ranges constructed!\n";
 }
 
 
@@ -219,24 +238,19 @@ void LiveRangeInfo::constructLiveRanges() {
 //    1) suggest colors for call and return args. 
 //    2) create new LRs for implicit defs in machine instructions
 //---------------------------------------------------------------------------
-void LiveRangeInfo::suggestRegs4CallRets()
-{
-  CallRetInstrListType::iterator It =  CallRetInstrList.begin();
-  for( ; It !=  CallRetInstrList.end(); ++It ) {
-
+void LiveRangeInfo::suggestRegs4CallRets() {
+  std::vector<MachineInstr*>::iterator It = CallRetInstrList.begin();
+  for( ; It != CallRetInstrList.end(); ++It) {
     MachineInstr *MInst = *It;
-    MachineOpCode OpCode =  MInst->getOpCode();
-
-    if( (TM.getInstrInfo()).isReturn(OpCode)  )
-      MRI.suggestReg4RetValue( MInst, *this);
+    MachineOpCode OpCode = MInst->getOpcode();
 
-    else if( (TM.getInstrInfo()).isCall( OpCode ) )
-      MRI.suggestRegs4CallArgs( MInst, *this, RegClassList );
-    
+    if ((TM.getInstrInfo()).isReturn(OpCode))
+      MRI.suggestReg4RetValue(MInst, *this);
+    else if ((TM.getInstrInfo()).isCall(OpCode))
+      MRI.suggestRegs4CallArgs(MInst, *this);
     else 
-      assert( 0 && "Non call/ret instr in  CallRetInstrList" );
+      assert( 0 && "Non call/ret instr in CallRetInstrList" );
   }
-
 }
 
 
@@ -258,54 +272,94 @@ void LiveRangeInfo::suggestRegs4CallRets()
 
 */
 //---------------------------------------------------------------------------
+
+
+// Checks if live range LR interferes with any node assigned or suggested to
+// be assigned the specified color
+// 
+inline bool InterferesWithColor(const LiveRange& LR, unsigned color) {
+  IGNode* lrNode = LR.getUserIGNode();
+  for (unsigned n=0, NN = lrNode->getNumOfNeighbors(); n < NN; n++) {
+    LiveRange *neighLR = lrNode->getAdjIGNode(n)->getParentLR();
+    if (neighLR->hasColor() && neighLR->getColor() == color)
+      return true;
+    if (neighLR->hasSuggestedColor() && neighLR->getSuggestedColor() == color)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+// Cannot coalesce if any of the following is true:
+// (1) Both LRs have suggested colors (should be "different suggested colors"?)
+// (2) Both LR1 and LR2 have colors and the colors are different
+//    (but if the colors are the same, it is definitely safe to coalesce)
+// (3) LR1 has color and LR2 interferes with any LR that has the same color
+// (4) LR2 has color and LR1 interferes with any LR that has the same color
+// 
+inline bool InterfsPreventCoalescing(const LiveRange& LROfDef,
+                                     const LiveRange& LROfUse) {
+  // (4) if they have different suggested colors, cannot coalesce
+  if (LROfDef.hasSuggestedColor() && LROfUse.hasSuggestedColor())
+    return true;
+
+  // if neither has a color, nothing more to do.
+  if (! LROfDef.hasColor() && ! LROfUse.hasColor())
+    return false;
+
+  // (2, 3) if L1 has color...
+  if (LROfDef.hasColor()) {
+    if (LROfUse.hasColor())
+      return (LROfUse.getColor() != LROfDef.getColor());
+    return InterferesWithColor(LROfUse, LROfDef.getColor());
+  }
+
+  // (4) else only LROfUse has a color: check if that could interfere
+  return InterferesWithColor(LROfDef, LROfUse.getColor());
+}
+
+
 void LiveRangeInfo::coalesceLRs()  
 {
-  if(DEBUG_RA) 
-    cerr << "\nCoalscing LRs ...\n";
-
-  for(Function::const_iterator BBI = Meth->begin(), BBE = Meth->end();
-      BBI != BBE; ++BBI) {
+  if(DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges) 
+    std::cerr << "\nCoalescing LRs ...\n";
 
-    // get the iterator for machine instructions
-    const MachineCodeForBasicBlock& MIVec = MachineCodeForBasicBlock::get(BBI);
-    MachineCodeForBasicBlock::const_iterator MInstIterator = MIVec.begin();
+  MachineFunction &MF = MachineFunction::get(Meth);
+  for (MachineFunction::iterator BBI = MF.begin(); BBI != MF.end(); ++BBI) {
+    MachineBasicBlock &MBB = *BBI;
 
     // iterate over all the machine instructions in BB
-    for( ; MInstIterator != MIVec.end(); ++MInstIterator) {  
-      
-      const MachineInstr * MInst = *MInstIterator; 
+    for(MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin(); MII != MBB.end(); ++MII){
+      const MachineInstr *MI = MII;
 
-      if( DEBUG_RA > 1) {
-       cerr << " *Iterating over machine instr ";
-       MInst->dump();
-       cerr << "\n";
+      if( DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges) {
+       std::cerr << " *Iterating over machine instr ";
+       MI->dump();
+       std::cerr << "\n";
       }
 
-
       // iterate over  MI operands to find defs
-      for(MachineInstr::const_val_op_iterator DefI = MInst->begin(),
-            DefE = MInst->end(); DefI != DefE; ++DefI) {
-       if (DefI.isDef()) {            // iff this operand is a def
+      for(MachineInstr::const_val_op_iterator DefI = MI->begin(),
+            DefE = MI->end(); DefI != DefE; ++DefI) {
+       if (DefI.isDef()) { // this operand is modified
          LiveRange *LROfDef = getLiveRangeForValue( *DefI );
          RegClass *RCOfDef = LROfDef->getRegClass();
 
-         MachineInstr::const_val_op_iterator UseI = MInst->begin(),
-            UseE = MInst->end();
-         for( ; UseI != UseE; ++UseI){ // for all uses
-
+         MachineInstr::const_val_op_iterator UseI = MI->begin(),
+            UseE = MI->end();
+         for( ; UseI != UseE; ++UseI) { // for all uses
            LiveRange *LROfUse = getLiveRangeForValue( *UseI );
            if (!LROfUse) {             // if LR of use is not found
              //don't warn about labels
-             if (!isa<BasicBlock>(*UseI) && DEBUG_RA)
-               cerr << " !! Warning: No LR for use " << RAV(*UseI) << "\n";
+             if (!isa<BasicBlock>(*UseI) && DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges)
+               std::cerr << " !! Warning: No LR for use " << RAV(*UseI)<< "\n";
              continue;                 // ignore and continue
            }
 
            if (LROfUse == LROfDef)     // nothing to merge if they are same
              continue;
 
-           if (MRI.getRegType(LROfDef) == MRI.getRegType(LROfUse)) {
-
+           if (MRI.getRegTypeForLR(LROfDef) ==
+                MRI.getRegTypeForLR(LROfUse)) {
              // If the two RegTypes are the same
              if (!RCOfDef->getInterference(LROfDef, LROfUse) ) {
 
@@ -313,11 +367,16 @@ void LiveRangeInfo::coalesceLRs()
                  LROfDef->getUserIGNode()->getNumOfNeighbors() + 
                  LROfUse->getUserIGNode()->getNumOfNeighbors();
 
+                if (CombinedDegree > RCOfDef->getNumOfAvailRegs()) {
+                  // get more precise estimate of combined degree
+                  CombinedDegree = LROfDef->getUserIGNode()->
+                    getCombinedDegree(LROfUse->getUserIGNode());
+                }
+
                if (CombinedDegree <= RCOfDef->getNumOfAvailRegs()) {
-                 // if both LRs do not have suggested colors
-                 if (!(LROfDef->hasSuggestedColor() &&  
-                        LROfUse->hasSuggestedColor())) {
-                   
+                 // if both LRs do not have different pre-assigned colors
+                 // and both LRs do not have suggested colors
+                  if (! InterfsPreventCoalescing(*LROfDef, *LROfUse)) {
                    RCOfDef->mergeIGNodesOfLRs(LROfDef, LROfUse);
                    unionAndUpdateLRs(LROfDef, LROfUse);
                  }
@@ -331,24 +390,26 @@ void LiveRangeInfo::coalesceLRs()
     } // for all machine instructions
   } // for all BBs
 
-  if (DEBUG_RA) 
-    cerr << "\nCoalscing Done!\n";
+  if (DEBUG_RA >= RA_DEBUG_LiveRanges
+    std::cerr << "\nCoalescing Done!\n";
 }
 
-
-
-
-
 /*--------------------------- Debug code for printing ---------------*/
 
 
 void LiveRangeInfo::printLiveRanges() {
   LiveRangeMapType::iterator HMI = LiveRangeMap.begin();   // hash map iterator
-  cerr << "\nPrinting Live Ranges from Hash Map:\n";
+  std::cerr << "\nPrinting Live Ranges from Hash Map:\n";
   for( ; HMI != LiveRangeMap.end(); ++HMI) {
     if (HMI->first && HMI->second) {
-      cerr << " " << RAV(HMI->first) << "\t: "; 
-      printSet(*HMI->second); cerr << "\n";
+      std::cerr << " Value* " << RAV(HMI->first) << "\t: "; 
+      if (IGNode* igNode = HMI->second->getUserIGNode())
+        std::cerr << "LR# " << igNode->getIndex();
+      else
+        std::cerr << "LR# " << "<no-IGNode>";
+      std::cerr << "\t:Values = "; printSet(*HMI->second); std::cerr << "\n";
     }
   }
 }
+
+} // End llvm namespace