Two changes relevant to LEA and x32:
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86FloatingPoint.cpp
index 354804ce5c198484737b5d7e0d3560b9b19e7a0b..0585b43a4640fa8c1e7b1500b459326a3c7659fa 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file defines the pass which converts floating point instructions from
-// virtual registers into register stack instructions.  This pass uses live
+// pseudo registers into register stack instructions.  This pass uses live
 // variable information to indicate where the FPn registers are used and their
 // lifetimes.
 //
-// This pass is hampered by the lack of decent CFG manipulation routines for
-// machine code.  In particular, this wants to be able to split critical edges
-// as necessary, traverse the machine basic block CFG in depth-first order, and
-// allow there to be multiple machine basic blocks for each LLVM basicblock
-// (needed for critical edge splitting).
+// The x87 hardware tracks liveness of the stack registers, so it is necessary
+// to implement exact liveness tracking between basic blocks. The CFG edges are
+// partitioned into bundles where the same FP registers must be live in
+// identical stack positions. Instructions are inserted at the end of each basic
+// block to rearrange the live registers to match the outgoing bundle.
 //
-// In particular, this pass currently barfs on critical edges.  Because of this,
-// it requires the instruction selector to insert FP_REG_KILL instructions on
-// the exits of any basic block that has critical edges going from it, or which
-// branch to a critical basic block.
-//
-// FIXME: this is not implemented yet.  The stackifier pass only works on local
-// basic blocks.
+// This approach avoids splitting critical edges at the potential cost of more
+// live register shuffling instructions when critical edges are present.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "x86-codegen"
 #include "X86.h"
 #include "X86InstrInfo.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/CodeGen/EdgeBundles.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/IR/InlineAsm.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/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
-#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
-#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include <algorithm>
-#include <set>
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumFXCH, "Number of fxch instructions inserted");
 STATISTIC(NumFP  , "Number of floating point instructions");
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN FPS : public MachineFunctionPass {
+  struct FPS : public MachineFunctionPass {
     static char ID;
-    FPS() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+    FPS() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializeEdgeBundlesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+      // This is really only to keep valgrind quiet.
+      // The logic in isLive() is too much for it.
+      memset(Stack, 0, sizeof(Stack));
+      memset(RegMap, 0, sizeof(RegMap));
+    }
+
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
+      AU.addRequired<EdgeBundles>();
+      AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
+      AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
+      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+    }
 
     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
     virtual const char *getPassName() const { return "X86 FP Stackifier"; }
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addRequired<LiveVariables>();
-      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
-    }
   private:
     const TargetInstrInfo *TII; // Machine instruction info.
-    LiveVariables     *LV;      // Live variable info for current function...
+
+    // Two CFG edges are related if they leave the same block, or enter the same
+    // block. The transitive closure of an edge under this relation is a
+    // LiveBundle. It represents a set of CFG edges where the live FP stack
+    // registers must be allocated identically in the x87 stack.
+    //
+    // A LiveBundle is usually all the edges leaving a block, or all the edges
+    // entering a block, but it can contain more edges if critical edges are
+    // present.
+    //
+    // The set of live FP registers in a LiveBundle is calculated by bundleCFG,
+    // but the exact mapping of FP registers to stack slots is fixed later.
+    struct LiveBundle {
+      // Bit mask of live FP registers. Bit 0 = FP0, bit 1 = FP1, &c.
+      unsigned Mask;
+
+      // Number of pre-assigned live registers in FixStack. This is 0 when the
+      // stack order has not yet been fixed.
+      unsigned FixCount;
+
+      // Assigned stack order for live-in registers.
+      // FixStack[i] == getStackEntry(i) for all i < FixCount.
+      unsigned char FixStack[8];
+
+      LiveBundle() : Mask(0), FixCount(0) {}
+
+      // Have the live registers been assigned a stack order yet?
+      bool isFixed() const { return !Mask || FixCount; }
+    };
+
+    // Numbered LiveBundle structs. LiveBundles[0] is used for all CFG edges
+    // with no live FP registers.
+    SmallVector<LiveBundle, 8> LiveBundles;
+
+    // The edge bundle analysis provides indices into the LiveBundles vector.
+    EdgeBundles *Bundles;
+
+    // Return a bitmask of FP registers in block's live-in list.
+    static unsigned calcLiveInMask(MachineBasicBlock *MBB) {
+      unsigned Mask = 0;
+      for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = MBB->livein_begin(),
+           E = MBB->livein_end(); I != E; ++I) {
+        unsigned Reg = *I - X86::FP0;
+        if (Reg < 8)
+          Mask |= 1 << Reg;
+      }
+      return Mask;
+    }
+
+    // Partition all the CFG edges into LiveBundles.
+    void bundleCFG(MachineFunction &MF);
+
     MachineBasicBlock *MBB;     // Current basic block
+
+    // The hardware keeps track of how many FP registers are live, so we have
+    // to model that exactly. Usually, each live register corresponds to an
+    // FP<n> register, but when dealing with calls, returns, and inline
+    // assembly, it is sometimes necessary to have live scratch registers.
     unsigned Stack[8];          // FP<n> Registers in each stack slot...
-    unsigned RegMap[8];         // Track which stack slot contains each register
     unsigned StackTop;          // The current top of the FP stack.
 
+    enum {
+      NumFPRegs = 16            // Including scratch pseudo-registers.
+    };
+
+    // For each live FP<n> register, point to its Stack[] entry.
+    // The first entries correspond to FP0-FP6, the rest are scratch registers
+    // used when we need slightly different live registers than what the
+    // register allocator thinks.
+    unsigned RegMap[NumFPRegs];
+
+    // Pending fixed registers - Inline assembly needs FP registers to appear
+    // in fixed stack slot positions. This is handled by copying FP registers
+    // to ST registers before the instruction, and copying back after the
+    // instruction.
+    //
+    // This is modeled with pending ST registers. NumPendingSTs is the number
+    // of ST registers (ST0-STn) we are tracking. PendingST[n] points to an FP
+    // register that holds the ST value. The ST registers are not moved into
+    // place until immediately before the instruction that needs them.
+    //
+    // It can happen that we need an ST register to be live when no FP register
+    // holds the value:
+    //
+    //   %ST0 = COPY %FP4<kill>
+    //
+    // When that happens, we allocate a scratch FP register to hold the ST
+    // value. That means every register in PendingST must be live.
+
+    unsigned NumPendingSTs;
+    unsigned char PendingST[8];
+
+    // Set up our stack model to match the incoming registers to MBB.
+    void setupBlockStack();
+
+    // Shuffle live registers to match the expectations of successor blocks.
+    void finishBlockStack();
+
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
     void dumpStack() const {
-      cerr << "Stack contents:";
+      dbgs() << "Stack contents:";
       for (unsigned i = 0; i != StackTop; ++i) {
-        cerr << " FP" << Stack[i];
+        dbgs() << " FP" << Stack[i];
         assert(RegMap[Stack[i]] == i && "Stack[] doesn't match RegMap[]!");
       }
-      cerr << "\n";
+      for (unsigned i = 0; i != NumPendingSTs; ++i)
+        dbgs() << ", ST" << i << " in FP" << unsigned(PendingST[i]);
+      dbgs() << "\n";
     }
-  private:
-    // getSlot - Return the stack slot number a particular register number is
-    // in...
+#endif
+
+    /// getSlot - Return the stack slot number a particular register number is
+    /// in.
     unsigned getSlot(unsigned RegNo) const {
-      assert(RegNo < 8 && "Regno out of range!");
+      assert(RegNo < NumFPRegs && "Regno out of range!");
       return RegMap[RegNo];
     }
 
-    // getStackEntry - Return the X86::FP<n> register in register ST(i)
+    /// isLive - Is RegNo currently live in the stack?
+    bool isLive(unsigned RegNo) const {
+      unsigned Slot = getSlot(RegNo);
+      return Slot < StackTop && Stack[Slot] == RegNo;
+    }
+
+    /// getScratchReg - Return an FP register that is not currently in use.
+    unsigned getScratchReg() const {
+      for (int i = NumFPRegs - 1; i >= 8; --i)
+        if (!isLive(i))
+          return i;
+      llvm_unreachable("Ran out of scratch FP registers");
+    }
+
+    /// isScratchReg - Returns trus if RegNo is a scratch FP register.
+    static bool isScratchReg(unsigned RegNo) {
+      return RegNo > 8 && RegNo < NumFPRegs;
+    }
+
+    /// getStackEntry - Return the X86::FP<n> register in register ST(i).
     unsigned getStackEntry(unsigned STi) const {
-      assert(STi < StackTop && "Access past stack top!");
+      if (STi >= StackTop)
+        report_fatal_error("Access past stack top!");
       return Stack[StackTop-1-STi];
     }
 
-    // getSTReg - Return the X86::ST(i) register which contains the specified
-    // FP<RegNo> register
+    /// getSTReg - Return the X86::ST(i) register which contains the specified
+    /// FP<RegNo> register.
     unsigned getSTReg(unsigned RegNo) const {
-      return StackTop - 1 - getSlot(RegNo) + llvm::X86::ST0;
+      return StackTop - 1 - getSlot(RegNo) + X86::ST0;
     }
 
-    // pushReg - Push the specified FP<n> register onto the stack
+    // pushReg - Push the specified FP<n> register onto the stack.
     void pushReg(unsigned Reg) {
-      assert(Reg < 8 && "Register number out of range!");
-      assert(StackTop < 8 && "Stack overflow!");
+      assert(Reg < NumFPRegs && "Register number out of range!");
+      if (StackTop >= 8)
+        report_fatal_error("Stack overflow!");
       Stack[StackTop] = Reg;
       RegMap[Reg] = StackTop++;
     }
 
     bool isAtTop(unsigned RegNo) const { return getSlot(RegNo) == StackTop-1; }
-    void moveToTop(unsigned RegNo, MachineBasicBlock::iterator &I) {
-      if (!isAtTop(RegNo)) {
-        unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
-        unsigned RegOnTop = getStackEntry(0);
+    void moveToTop(unsigned RegNo, MachineBasicBlock::iterator I) {
+      DebugLoc dl = I == MBB->end() ? DebugLoc() : I->getDebugLoc();
+      if (isAtTop(RegNo)) return;
 
-        // Swap the slots the regs are in
-        std::swap(RegMap[RegNo], RegMap[RegOnTop]);
+      unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
+      unsigned RegOnTop = getStackEntry(0);
 
-        // Swap stack slot contents
-        assert(RegMap[RegOnTop] < StackTop);
-        std::swap(Stack[RegMap[RegOnTop]], Stack[StackTop-1]);
+      // Swap the slots the regs are in.
+      std::swap(RegMap[RegNo], RegMap[RegOnTop]);
 
-        // Emit an fxch to update the runtime processors version of the state
-        BuildMI(*MBB, I, TII->get(X86::XCH_F)).addReg(STReg);
-        NumFXCH++;
-      }
+      // Swap stack slot contents.
+      if (RegMap[RegOnTop] >= StackTop)
+        report_fatal_error("Access past stack top!");
+      std::swap(Stack[RegMap[RegOnTop]], Stack[StackTop-1]);
+
+      // Emit an fxch to update the runtime processors version of the state.
+      BuildMI(*MBB, I, dl, TII->get(X86::XCH_F)).addReg(STReg);
+      ++NumFXCH;
     }
 
     void duplicateToTop(unsigned RegNo, unsigned AsReg, MachineInstr *I) {
+      DebugLoc dl = I == MBB->end() ? DebugLoc() : I->getDebugLoc();
       unsigned STReg = getSTReg(RegNo);
       pushReg(AsReg);   // New register on top of stack
 
-      BuildMI(*MBB, I, TII->get(X86::LD_Frr)).addReg(STReg);
+      BuildMI(*MBB, I, dl, TII->get(X86::LD_Frr)).addReg(STReg);
+    }
+
+    /// duplicatePendingSTBeforeKill - The instruction at I is about to kill
+    /// RegNo. If any PendingST registers still need the RegNo value, duplicate
+    /// them to new scratch registers.
+    void duplicatePendingSTBeforeKill(unsigned RegNo, MachineInstr *I) {
+      for (unsigned i = 0; i != NumPendingSTs; ++i) {
+        if (PendingST[i] != RegNo)
+          continue;
+        unsigned SR = getScratchReg();
+        DEBUG(dbgs() << "Duplicating pending ST" << i
+                     << " in FP" << RegNo << " to FP" << SR << '\n');
+        duplicateToTop(RegNo, SR, I);
+        PendingST[i] = SR;
+      }
     }
 
-    // popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack
-    // after the specified instruction.
+    /// popStackAfter - Pop the current value off of the top of the FP stack
+    /// after the specified instruction.
     void popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I);
 
-    // freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register stack,
-    // so that it is no longer in a register.  If the register is currently at
-    // the top of the stack, we just pop the current instruction, otherwise we
-    // store the current top-of-stack into the specified slot, then pop the top
-    // of stack.
+    /// freeStackSlotAfter - Free the specified register from the register
+    /// stack, so that it is no longer in a register.  If the register is
+    /// currently at the top of the stack, we just pop the current instruction,
+    /// otherwise we store the current top-of-stack into the specified slot,
+    /// then pop the top of stack.
     void freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned Reg);
 
+    /// freeStackSlotBefore - Just the pop, no folding. Return the inserted
+    /// instruction.
+    MachineBasicBlock::iterator
+    freeStackSlotBefore(MachineBasicBlock::iterator I, unsigned FPRegNo);
+
+    /// Adjust the live registers to be the set in Mask.
+    void adjustLiveRegs(unsigned Mask, MachineBasicBlock::iterator I);
+
+    /// Shuffle the top FixCount stack entries such that FP reg FixStack[0] is
+    /// st(0), FP reg FixStack[1] is st(1) etc.
+    void shuffleStackTop(const unsigned char *FixStack, unsigned FixCount,
+                         MachineBasicBlock::iterator I);
+
     bool processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
 
     void handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
@@ -154,12 +309,30 @@ namespace {
     void handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
     void handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
     void handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I);
+
+    // Check if a COPY instruction is using FP registers.
+    static bool isFPCopy(MachineInstr *MI) {
+      unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
+      unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
+
+      return X86::RFP80RegClass.contains(DstReg) ||
+        X86::RFP80RegClass.contains(SrcReg);
+    }
   };
   char FPS::ID = 0;
 }
 
 FunctionPass *llvm::createX86FloatingPointStackifierPass() { return new FPS(); }
 
+/// getFPReg - Return the X86::FPx register number for the specified operand.
+/// For example, this returns 3 for X86::FP3.
+static unsigned getFPReg(const MachineOperand &MO) {
+  assert(MO.isReg() && "Expected an FP register!");
+  unsigned Reg = MO.getReg();
+  assert(Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6 && "Expected FP register!");
+  return Reg - X86::FP0;
+}
+
 /// runOnMachineFunction - Loop over all of the basic blocks, transforming FP
 /// register references into FP stack references.
 ///
@@ -178,54 +351,101 @@ bool FPS::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   // Early exit.
   if (!FPIsUsed) return false;
 
+  Bundles = &getAnalysis<EdgeBundles>();
   TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
-  LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
+
+  // Prepare cross-MBB liveness.
+  bundleCFG(MF);
+
   StackTop = 0;
 
   // Process the function in depth first order so that we process at least one
   // of the predecessors for every reachable block in the function.
-  std::set<MachineBasicBlock*> Processed;
+  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Processed;
   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
 
   bool Changed = false;
-  for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, std::set<MachineBasicBlock*> >
+  for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> >
          I = df_ext_begin(Entry, Processed), E = df_ext_end(Entry, Processed);
        I != E; ++I)
     Changed |= processBasicBlock(MF, **I);
 
+  // Process any unreachable blocks in arbitrary order now.
+  if (MF.size() != Processed.size())
+    for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
+      if (Processed.insert(BB))
+        Changed |= processBasicBlock(MF, *BB);
+
+  LiveBundles.clear();
+
   return Changed;
 }
 
+/// bundleCFG - Scan all the basic blocks to determine consistent live-in and
+/// live-out sets for the FP registers. Consistent means that the set of
+/// registers live-out from a block is identical to the live-in set of all
+/// successors. This is not enforced by the normal live-in lists since
+/// registers may be implicitly defined, or not used by all successors.
+void FPS::bundleCFG(MachineFunction &MF) {
+  assert(LiveBundles.empty() && "Stale data in LiveBundles");
+  LiveBundles.resize(Bundles->getNumBundles());
+
+  // Gather the actual live-in masks for all MBBs.
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock *MBB = I;
+    const unsigned Mask = calcLiveInMask(MBB);
+    if (!Mask)
+      continue;
+    // Update MBB ingoing bundle mask.
+    LiveBundles[Bundles->getBundle(MBB->getNumber(), false)].Mask |= Mask;
+  }
+}
+
 /// processBasicBlock - Loop over all of the instructions in the basic block,
 /// transforming FP instructions into their stack form.
 ///
 bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
   bool Changed = false;
   MBB = &BB;
+  NumPendingSTs = 0;
+
+  setupBlockStack();
 
   for (MachineBasicBlock::iterator I = BB.begin(); I != BB.end(); ++I) {
     MachineInstr *MI = I;
-    unsigned Flags = MI->getInstrDescriptor()->TSFlags;
-    if ((Flags & X86II::FPTypeMask) == X86II::NotFP)
+    uint64_t Flags = MI->getDesc().TSFlags;
+
+    unsigned FPInstClass = Flags & X86II::FPTypeMask;
+    if (MI->isInlineAsm())
+      FPInstClass = X86II::SpecialFP;
+
+    if (MI->isCopy() && isFPCopy(MI))
+      FPInstClass = X86II::SpecialFP;
+
+    if (MI->isImplicitDef() &&
+        X86::RFP80RegClass.contains(MI->getOperand(0).getReg()))
+      FPInstClass = X86II::SpecialFP;
+
+    if (FPInstClass == X86II::NotFP)
       continue;  // Efficiently ignore non-fp insts!
 
     MachineInstr *PrevMI = 0;
     if (I != BB.begin())
-        PrevMI = prior(I);
+      PrevMI = prior(I);
 
     ++NumFP;  // Keep track of # of pseudo instrs
-    DOUT << "\nFPInst:\t" << *MI;
+    DEBUG(dbgs() << "\nFPInst:\t" << *MI);
 
     // Get dead variables list now because the MI pointer may be deleted as part
     // of processing!
     SmallVector<unsigned, 8> DeadRegs;
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-      if (MO.isRegister() && MO.isDead())
+      if (MO.isReg() && MO.isDead())
         DeadRegs.push_back(MO.getReg());
     }
 
-    switch (Flags & X86II::FPTypeMask) {
+    switch (FPInstClass) {
     case X86II::ZeroArgFP:  handleZeroArgFP(I); break;
     case X86II::OneArgFP:   handleOneArgFP(I);  break;  // fstp ST(0)
     case X86II::OneArgFPRW: handleOneArgFPRW(I); break; // ST(0) = fsqrt(ST(0))
@@ -233,7 +453,7 @@ bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
     case X86II::CompareFP:  handleCompareFP(I); break;
     case X86II::CondMovFP:  handleCondMovFP(I); break;
     case X86II::SpecialFP:  handleSpecialFP(I); break;
-    default: assert(0 && "Unknown FP Type!");
+    default: llvm_unreachable("Unknown FP Type!");
     }
 
     // Check to see if any of the values defined by this instruction are dead
@@ -241,7 +461,7 @@ bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
     for (unsigned i = 0, e = DeadRegs.size(); i != e; ++i) {
       unsigned Reg = DeadRegs[i];
       if (Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6) {
-        DOUT << "Register FP#" << Reg-X86::FP0 << " is dead!\n";
+        DEBUG(dbgs() << "Register FP#" << Reg-X86::FP0 << " is dead!\n");
         freeStackSlotAfter(I, Reg-X86::FP0);
       }
     }
@@ -250,48 +470,127 @@ bool FPS::processBasicBlock(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &BB) {
     DEBUG(
       MachineBasicBlock::iterator PrevI(PrevMI);
       if (I == PrevI) {
-        cerr << "Just deleted pseudo instruction\n";
+        dbgs() << "Just deleted pseudo instruction\n";
       } else {
         MachineBasicBlock::iterator Start = I;
         // Rewind to first instruction newly inserted.
         while (Start != BB.begin() && prior(Start) != PrevI) --Start;
-        cerr << "Inserted instructions:\n\t";
-        Start->print(*cerr.stream(), &MF.getTarget());
-        while (++Start != next(I)) {}
+        dbgs() << "Inserted instructions:\n\t";
+        Start->print(dbgs(), &MF.getTarget());
+        while (++Start != llvm::next(I)) {}
       }
       dumpStack();
     );
+    (void)PrevMI;
 
     Changed = true;
   }
 
-  assert(StackTop == 0 && "Stack not empty at end of basic block?");
+  finishBlockStack();
+
   return Changed;
 }
 
+/// setupBlockStack - Use the live bundles to set up our model of the stack
+/// to match predecessors' live out stack.
+void FPS::setupBlockStack() {
+  DEBUG(dbgs() << "\nSetting up live-ins for BB#" << MBB->getNumber()
+               << " derived from " << MBB->getName() << ".\n");
+  StackTop = 0;
+  // Get the live-in bundle for MBB.
+  const LiveBundle &Bundle =
+    LiveBundles[Bundles->getBundle(MBB->getNumber(), false)];
+
+  if (!Bundle.Mask) {
+    DEBUG(dbgs() << "Block has no FP live-ins.\n");
+    return;
+  }
+
+  // Depth-first iteration should ensure that we always have an assigned stack.
+  assert(Bundle.isFixed() && "Reached block before any predecessors");
+
+  // Push the fixed live-in registers.
+  for (unsigned i = Bundle.FixCount; i > 0; --i) {
+    MBB->addLiveIn(X86::ST0+i-1);
+    DEBUG(dbgs() << "Live-in st(" << (i-1) << "): %FP"
+                 << unsigned(Bundle.FixStack[i-1]) << '\n');
+    pushReg(Bundle.FixStack[i-1]);
+  }
+
+  // Kill off unwanted live-ins. This can happen with a critical edge.
+  // FIXME: We could keep these live registers around as zombies. They may need
+  // to be revived at the end of a short block. It might save a few instrs.
+  adjustLiveRegs(calcLiveInMask(MBB), MBB->begin());
+  DEBUG(MBB->dump());
+}
+
+/// finishBlockStack - Revive live-outs that are implicitly defined out of
+/// MBB. Shuffle live registers to match the expected fixed stack of any
+/// predecessors, and ensure that all predecessors are expecting the same
+/// stack.
+void FPS::finishBlockStack() {
+  // The RET handling below takes care of return blocks for us.
+  if (MBB->succ_empty())
+    return;
+
+  DEBUG(dbgs() << "Setting up live-outs for BB#" << MBB->getNumber()
+               << " derived from " << MBB->getName() << ".\n");
+
+  // Get MBB's live-out bundle.
+  unsigned BundleIdx = Bundles->getBundle(MBB->getNumber(), true);
+  LiveBundle &Bundle = LiveBundles[BundleIdx];
+
+  // We may need to kill and define some registers to match successors.
+  // FIXME: This can probably be combined with the shuffle below.
+  MachineBasicBlock::iterator Term = MBB->getFirstTerminator();
+  adjustLiveRegs(Bundle.Mask, Term);
+
+  if (!Bundle.Mask) {
+    DEBUG(dbgs() << "No live-outs.\n");
+    return;
+  }
+
+  // Has the stack order been fixed yet?
+  DEBUG(dbgs() << "LB#" << BundleIdx << ": ");
+  if (Bundle.isFixed()) {
+    DEBUG(dbgs() << "Shuffling stack to match.\n");
+    shuffleStackTop(Bundle.FixStack, Bundle.FixCount, Term);
+  } else {
+    // Not fixed yet, we get to choose.
+    DEBUG(dbgs() << "Fixing stack order now.\n");
+    Bundle.FixCount = StackTop;
+    for (unsigned i = 0; i < StackTop; ++i)
+      Bundle.FixStack[i] = getStackEntry(i);
+  }
+}
+
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // Efficient Lookup Table Support
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 namespace {
   struct TableEntry {
-    unsigned from;
-    unsigned to;
+    uint16_t from;
+    uint16_t to;
     bool operator<(const TableEntry &TE) const { return from < TE.from; }
     friend bool operator<(const TableEntry &TE, unsigned V) {
       return TE.from < V;
     }
-    friend bool operator<(unsigned V, const TableEntry &TE) {
+    friend bool LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED operator<(unsigned V,
+                                                const TableEntry &TE) {
       return V < TE.from;
     }
   };
 }
 
+#ifndef NDEBUG
 static bool TableIsSorted(const TableEntry *Table, unsigned NumEntries) {
   for (unsigned i = 0; i != NumEntries-1; ++i)
     if (!(Table[i] < Table[i+1])) return false;
   return true;
 }
+#endif
 
 static int Lookup(const TableEntry *Table, unsigned N, unsigned Opcode) {
   const TableEntry *I = std::lower_bound(Table, Table+N, Opcode);
@@ -528,18 +827,21 @@ static const TableEntry PopTable[] = {
 /// instruction if it was modified in place.
 ///
 void FPS::popStackAfter(MachineBasicBlock::iterator &I) {
+  MachineInstr* MI = I;
+  DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
   ASSERT_SORTED(PopTable);
-  assert(StackTop > 0 && "Cannot pop empty stack!");
+  if (StackTop == 0)
+    report_fatal_error("Cannot pop empty stack!");
   RegMap[Stack[--StackTop]] = ~0;     // Update state
 
   // Check to see if there is a popping version of this instruction...
   int Opcode = Lookup(PopTable, array_lengthof(PopTable), I->getOpcode());
   if (Opcode != -1) {
-    I->setInstrDescriptor(TII->get(Opcode));
+    I->setDesc(TII->get(Opcode));
     if (Opcode == X86::UCOM_FPPr)
       I->RemoveOperand(0);
   } else {    // Insert an explicit pop
-    I = BuildMI(*MBB, ++I, TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(X86::ST0);
+    I = BuildMI(*MBB, ++I, dl, TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(X86::ST0);
   }
 }
 
@@ -556,6 +858,13 @@ void FPS::freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned FPRegNo) {
   // Otherwise, store the top of stack into the dead slot, killing the operand
   // without having to add in an explicit xchg then pop.
   //
+  I = freeStackSlotBefore(++I, FPRegNo);
+}
+
+/// freeStackSlotBefore - Free the specified register without trying any
+/// folding.
+MachineBasicBlock::iterator
+FPS::freeStackSlotBefore(MachineBasicBlock::iterator I, unsigned FPRegNo) {
   unsigned STReg    = getSTReg(FPRegNo);
   unsigned OldSlot  = getSlot(FPRegNo);
   unsigned TopReg   = Stack[StackTop-1];
@@ -563,15 +872,91 @@ void FPS::freeStackSlotAfter(MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned FPRegNo) {
   RegMap[TopReg]    = OldSlot;
   RegMap[FPRegNo]   = ~0;
   Stack[--StackTop] = ~0;
-  I = BuildMI(*MBB, ++I, TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(STReg);
+  return BuildMI(*MBB, I, DebugLoc(), TII->get(X86::ST_FPrr)).addReg(STReg);
 }
 
+/// adjustLiveRegs - Kill and revive registers such that exactly the FP
+/// registers with a bit in Mask are live.
+void FPS::adjustLiveRegs(unsigned Mask, MachineBasicBlock::iterator I) {
+  unsigned Defs = Mask;
+  unsigned Kills = 0;
+  for (unsigned i = 0; i < StackTop; ++i) {
+    unsigned RegNo = Stack[i];
+    if (!(Defs & (1 << RegNo)))
+      // This register is live, but we don't want it.
+      Kills |= (1 << RegNo);
+    else
+      // We don't need to imp-def this live register.
+      Defs &= ~(1 << RegNo);
+  }
+  assert((Kills & Defs) == 0 && "Register needs killing and def'ing?");
+
+  // Produce implicit-defs for free by using killed registers.
+  while (Kills && Defs) {
+    unsigned KReg = CountTrailingZeros_32(Kills);
+    unsigned DReg = CountTrailingZeros_32(Defs);
+    DEBUG(dbgs() << "Renaming %FP" << KReg << " as imp %FP" << DReg << "\n");
+    std::swap(Stack[getSlot(KReg)], Stack[getSlot(DReg)]);
+    std::swap(RegMap[KReg], RegMap[DReg]);
+    Kills &= ~(1 << KReg);
+    Defs &= ~(1 << DReg);
+  }
 
-static unsigned getFPReg(const MachineOperand &MO) {
-  assert(MO.isRegister() && "Expected an FP register!");
-  unsigned Reg = MO.getReg();
-  assert(Reg >= X86::FP0 && Reg <= X86::FP6 && "Expected FP register!");
-  return Reg - X86::FP0;
+  // Kill registers by popping.
+  if (Kills && I != MBB->begin()) {
+    MachineBasicBlock::iterator I2 = llvm::prior(I);
+    while (StackTop) {
+      unsigned KReg = getStackEntry(0);
+      if (!(Kills & (1 << KReg)))
+        break;
+      DEBUG(dbgs() << "Popping %FP" << KReg << "\n");
+      popStackAfter(I2);
+      Kills &= ~(1 << KReg);
+    }
+  }
+
+  // Manually kill the rest.
+  while (Kills) {
+    unsigned KReg = CountTrailingZeros_32(Kills);
+    DEBUG(dbgs() << "Killing %FP" << KReg << "\n");
+    freeStackSlotBefore(I, KReg);
+    Kills &= ~(1 << KReg);
+  }
+
+  // Load zeros for all the imp-defs.
+  while(Defs) {
+    unsigned DReg = CountTrailingZeros_32(Defs);
+    DEBUG(dbgs() << "Defining %FP" << DReg << " as 0\n");
+    BuildMI(*MBB, I, DebugLoc(), TII->get(X86::LD_F0));
+    pushReg(DReg);
+    Defs &= ~(1 << DReg);
+  }
+
+  // Now we should have the correct registers live.
+  DEBUG(dumpStack());
+  assert(StackTop == CountPopulation_32(Mask) && "Live count mismatch");
+}
+
+/// shuffleStackTop - emit fxch instructions before I to shuffle the top
+/// FixCount entries into the order given by FixStack.
+/// FIXME: Is there a better algorithm than insertion sort?
+void FPS::shuffleStackTop(const unsigned char *FixStack,
+                          unsigned FixCount,
+                          MachineBasicBlock::iterator I) {
+  // Move items into place, starting from the desired stack bottom.
+  while (FixCount--) {
+    // Old register at position FixCount.
+    unsigned OldReg = getStackEntry(FixCount);
+    // Desired register at position FixCount.
+    unsigned Reg = FixStack[FixCount];
+    if (Reg == OldReg)
+      continue;
+    // (Reg st0) (OldReg st0) = (Reg OldReg st0)
+    moveToTop(Reg, I);
+    if (FixCount > 0)
+      moveToTop(OldReg, I);
+  }
+  DEBUG(dumpStack());
 }
 
 
@@ -587,8 +972,8 @@ void FPS::handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 
   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
   MI->RemoveOperand(0);   // Remove the explicit ST(0) operand
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
-  
+  MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
+
   // Result gets pushed on the stack.
   pushReg(DestReg);
 }
@@ -597,13 +982,16 @@ void FPS::handleZeroArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 ///
 void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MachineInstr *MI = I;
-  unsigned NumOps = MI->getInstrDescriptor()->numOperands;
-  assert((NumOps == 5 || NumOps == 1) &&
+  unsigned NumOps = MI->getDesc().getNumOperands();
+  assert((NumOps == X86::AddrNumOperands + 1 || NumOps == 1) &&
          "Can only handle fst* & ftst instructions!");
 
   // Is this the last use of the source register?
   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(NumOps-1));
-  bool KillsSrc = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Reg);
+  bool KillsSrc = MI->killsRegister(X86::FP0+Reg);
+
+  if (KillsSrc)
+    duplicatePendingSTBeforeKill(Reg, I);
 
   // FISTP64m is strange because there isn't a non-popping versions.
   // If we have one _and_ we don't want to pop the operand, duplicate the value
@@ -625,21 +1013,22 @@ void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp32m80 ||
        MI->getOpcode() == X86::ISTT_Fp64m80 ||
        MI->getOpcode() == X86::ST_FpP80m)) {
-    duplicateToTop(Reg, 7 /*temp register*/, I);
+    duplicateToTop(Reg, getScratchReg(), I);
   } else {
     moveToTop(Reg, I);            // Move to the top of the stack...
   }
-  
+
   // Convert from the pseudo instruction to the concrete instruction.
   MI->RemoveOperand(NumOps-1);    // Remove explicit ST(0) operand
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
+  MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
 
   if (MI->getOpcode() == X86::IST_FP64m ||
       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP16m ||
       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP32m ||
       MI->getOpcode() == X86::ISTT_FP64m ||
       MI->getOpcode() == X86::ST_FP80m) {
-    assert(StackTop > 0 && "Stack empty??");
+    if (StackTop == 0)
+      report_fatal_error("Stack empty??");
     --StackTop;
   } else if (KillsSrc) { // Last use of operand?
     popStackAfter(I);
@@ -657,18 +1046,22 @@ void FPS::handleOneArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 ///
 void FPS::handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MachineInstr *MI = I;
-  unsigned NumOps = MI->getInstrDescriptor()->numOperands;
+#ifndef NDEBUG
+  unsigned NumOps = MI->getDesc().getNumOperands();
   assert(NumOps >= 2 && "FPRW instructions must have 2 ops!!");
+#endif
 
   // Is this the last use of the source register?
   unsigned Reg = getFPReg(MI->getOperand(1));
-  bool KillsSrc = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Reg);
+  bool KillsSrc = MI->killsRegister(X86::FP0+Reg);
 
   if (KillsSrc) {
+    duplicatePendingSTBeforeKill(Reg, I);
     // If this is the last use of the source register, just make sure it's on
     // the top of the stack.
     moveToTop(Reg, I);
-    assert(StackTop > 0 && "Stack cannot be empty!");
+    if (StackTop == 0)
+      report_fatal_error("Stack cannot be empty!");
     --StackTop;
     pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
   } else {
@@ -680,7 +1073,7 @@ void FPS::handleOneArgFPRW(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
   MI->RemoveOperand(1);   // Drop the source operand.
   MI->RemoveOperand(0);   // Drop the destination operand.
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
+  MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
 }
 
 
@@ -766,13 +1159,14 @@ void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
   MachineInstr *MI = I;
 
-  unsigned NumOperands = MI->getInstrDescriptor()->numOperands;
+  unsigned NumOperands = MI->getDesc().getNumOperands();
   assert(NumOperands == 3 && "Illegal TwoArgFP instruction!");
   unsigned Dest = getFPReg(MI->getOperand(0));
   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
-  bool KillsOp0 = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Op0);
-  bool KillsOp1 = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
+  bool KillsOp0 = MI->killsRegister(X86::FP0+Op0);
+  bool KillsOp1 = MI->killsRegister(X86::FP0+Op1);
+  DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
 
   unsigned TOS = getStackEntry(0);
 
@@ -838,7 +1232,7 @@ void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 
   // Replace the old instruction with a new instruction
   MBB->remove(I++);
-  I = BuildMI(*MBB, I, TII->get(Opcode)).addReg(getSTReg(NotTOS));
+  I = BuildMI(*MBB, I, dl, TII->get(Opcode)).addReg(getSTReg(NotTOS));
 
   // If both operands are killed, pop one off of the stack in addition to
   // overwriting the other one.
@@ -853,7 +1247,7 @@ void FPS::handleTwoArgFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   assert(UpdatedSlot < StackTop && Dest < 7);
   Stack[UpdatedSlot]   = Dest;
   RegMap[Dest]         = UpdatedSlot;
-  delete MI;   // Remove the old instruction
+  MBB->getParent()->DeleteMachineInstr(MI); // Remove the old instruction
 }
 
 /// handleCompareFP - Handle FUCOM and FUCOMI instructions, which have two FP
@@ -864,12 +1258,12 @@ void FPS::handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   ASSERT_SORTED(ForwardSTiTable); ASSERT_SORTED(ReverseSTiTable);
   MachineInstr *MI = I;
 
-  unsigned NumOperands = MI->getInstrDescriptor()->numOperands;
+  unsigned NumOperands = MI->getDesc().getNumOperands();
   assert(NumOperands == 2 && "Illegal FUCOM* instruction!");
   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-2));
   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(NumOperands-1));
-  bool KillsOp0 = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Op0);
-  bool KillsOp1 = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
+  bool KillsOp0 = MI->killsRegister(X86::FP0+Op0);
+  bool KillsOp1 = MI->killsRegister(X86::FP0+Op1);
 
   // Make sure the first operand is on the top of stack, the other one can be
   // anywhere.
@@ -878,7 +1272,7 @@ void FPS::handleCompareFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   // Change from the pseudo instruction to the concrete instruction.
   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
   MI->RemoveOperand(1);
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
+  MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
 
   // If any of the operands are killed by this instruction, free them.
   if (KillsOp0) freeStackSlotAfter(I, Op0);
@@ -894,7 +1288,7 @@ void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 
   unsigned Op0 = getFPReg(MI->getOperand(0));
   unsigned Op1 = getFPReg(MI->getOperand(2));
-  bool KillsOp1 = LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+Op1);
+  bool KillsOp1 = MI->killsRegister(X86::FP0+Op1);
 
   // The first operand *must* be on the top of the stack.
   moveToTop(Op0, I);
@@ -904,8 +1298,8 @@ void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MI->RemoveOperand(0);
   MI->RemoveOperand(1);
   MI->getOperand(0).setReg(getSTReg(Op1));
-  MI->setInstrDescriptor(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
-  
+  MI->setDesc(TII->get(getConcreteOpcode(MI->getOpcode())));
+
   // If we kill the second operand, make sure to pop it from the stack.
   if (Op0 != Op1 && KillsOp1) {
     // Get this value off of the register stack.
@@ -921,48 +1315,454 @@ void FPS::handleCondMovFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
 void FPS::handleSpecialFP(MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MachineInstr *MI = I;
   switch (MI->getOpcode()) {
-  default: assert(0 && "Unknown SpecialFP instruction!");
-  case X86::FpGETRESULT32:  // Appears immediately after a call returning FP type!
-  case X86::FpGETRESULT64:  // Appears immediately after a call returning FP type!
-  case X86::FpGETRESULT80:
-    assert(StackTop == 0 && "Stack should be empty after a call!");
-    pushReg(getFPReg(MI->getOperand(0)));
-    break;
-  case X86::FpSETRESULT32:
-  case X86::FpSETRESULT64:
-  case X86::FpSETRESULT80:
-    assert(StackTop == 1 && "Stack should have one element on it to return!");
-    --StackTop;   // "Forget" we have something on the top of stack!
-    break;
-  case X86::MOV_Fp3232:
-  case X86::MOV_Fp3264:
-  case X86::MOV_Fp6432:
-  case X86::MOV_Fp6464: 
-  case X86::MOV_Fp3280:
-  case X86::MOV_Fp6480:
-  case X86::MOV_Fp8032:
-  case X86::MOV_Fp8064: 
-  case X86::MOV_Fp8080: {
-    unsigned SrcReg = getFPReg(MI->getOperand(1));
-    unsigned DestReg = getFPReg(MI->getOperand(0));
-
-    if (LV->KillsRegister(MI, X86::FP0+SrcReg)) {
+  default: llvm_unreachable("Unknown SpecialFP instruction!");
+  case TargetOpcode::COPY: {
+    // We handle three kinds of copies: FP <- FP, FP <- ST, and ST <- FP.
+    const MachineOperand &MO1 = MI->getOperand(1);
+    const MachineOperand &MO0 = MI->getOperand(0);
+    unsigned DstST = MO0.getReg() - X86::ST0;
+    unsigned SrcST = MO1.getReg() - X86::ST0;
+    bool KillsSrc = MI->killsRegister(MO1.getReg());
+
+    // ST = COPY FP. Set up a pending ST register.
+    if (DstST < 8) {
+      unsigned SrcFP = getFPReg(MO1);
+      assert(isLive(SrcFP) && "Cannot copy dead register");
+      assert(!MO0.isDead() && "Cannot copy to dead ST register");
+
+      // Unallocated STs are marked as the nonexistent FP255.
+      while (NumPendingSTs <= DstST)
+        PendingST[NumPendingSTs++] = NumFPRegs;
+
+      // STi could still be live from a previous inline asm.
+      if (isScratchReg(PendingST[DstST])) {
+        DEBUG(dbgs() << "Clobbering old ST in FP" << unsigned(PendingST[DstST])
+                     << '\n');
+        freeStackSlotBefore(MI, PendingST[DstST]);
+      }
+
+      // When the source is killed, allocate a scratch FP register.
+      if (KillsSrc) {
+        duplicatePendingSTBeforeKill(SrcFP, I);
+        unsigned Slot = getSlot(SrcFP);
+        unsigned SR = getScratchReg();
+        PendingST[DstST] = SR;
+        Stack[Slot] = SR;
+        RegMap[SR] = Slot;
+      } else
+        PendingST[DstST] = SrcFP;
+      break;
+    }
+
+    // FP = COPY ST. Extract fixed stack value.
+    // Any instruction defining ST registers must have assigned them to a
+    // scratch register.
+    if (SrcST < 8) {
+      unsigned DstFP = getFPReg(MO0);
+      assert(!isLive(DstFP) && "Cannot copy ST to live FP register");
+      assert(NumPendingSTs > SrcST && "Cannot copy from dead ST register");
+      unsigned SrcFP = PendingST[SrcST];
+      assert(isScratchReg(SrcFP) && "Expected ST in a scratch register");
+      assert(isLive(SrcFP) && "Scratch holding ST is dead");
+
+      // DstFP steals the stack slot from SrcFP.
+      unsigned Slot = getSlot(SrcFP);
+      Stack[Slot] = DstFP;
+      RegMap[DstFP] = Slot;
+
+      // Always treat the ST as killed.
+      PendingST[SrcST] = NumFPRegs;
+      while (NumPendingSTs && PendingST[NumPendingSTs - 1] == NumFPRegs)
+        --NumPendingSTs;
+      break;
+    }
+
+    // FP <- FP copy.
+    unsigned DstFP = getFPReg(MO0);
+    unsigned SrcFP = getFPReg(MO1);
+    assert(isLive(SrcFP) && "Cannot copy dead register");
+    if (KillsSrc) {
       // If the input operand is killed, we can just change the owner of the
       // incoming stack slot into the result.
-      unsigned Slot = getSlot(SrcReg);
-      assert(Slot < 7 && DestReg < 7 && "FpMOV operands invalid!");
-      Stack[Slot] = DestReg;
-      RegMap[DestReg] = Slot;
-
+      unsigned Slot = getSlot(SrcFP);
+      Stack[Slot] = DstFP;
+      RegMap[DstFP] = Slot;
     } else {
-      // For FMOV we just duplicate the specified value to a new stack slot.
+      // For COPY we just duplicate the specified value to a new stack slot.
       // This could be made better, but would require substantial changes.
-      duplicateToTop(SrcReg, DestReg, I);
+      duplicateToTop(SrcFP, DstFP, I);
     }
     break;
   }
+
+  case TargetOpcode::IMPLICIT_DEF: {
+    // All FP registers must be explicitly defined, so load a 0 instead.
+    unsigned Reg = MI->getOperand(0).getReg() - X86::FP0;
+    DEBUG(dbgs() << "Emitting LD_F0 for implicit FP" << Reg << '\n');
+    BuildMI(*MBB, I, MI->getDebugLoc(), TII->get(X86::LD_F0));
+    pushReg(Reg);
+    break;
+  }
+
+  case X86::FpPOP_RETVAL: {
+    // The FpPOP_RETVAL instruction is used after calls that return a value on
+    // the floating point stack. We cannot model this with ST defs since CALL
+    // instructions have fixed clobber lists. This instruction is interpreted
+    // to mean that there is one more live register on the stack than we
+    // thought.
+    //
+    // This means that StackTop does not match the hardware stack between a
+    // call and the FpPOP_RETVAL instructions.  We do tolerate FP instructions
+    // between CALL and FpPOP_RETVAL as long as they don't overflow the
+    // hardware stack.
+    unsigned DstFP = getFPReg(MI->getOperand(0));
+
+    // Move existing stack elements up to reflect reality.
+    assert(StackTop < 8 && "Stack overflowed before FpPOP_RETVAL");
+    if (StackTop) {
+      std::copy_backward(Stack, Stack + StackTop, Stack + StackTop + 1);
+      for (unsigned i = 0; i != NumFPRegs; ++i)
+        ++RegMap[i];
+    }
+    ++StackTop;
+
+    // DstFP is the new bottom of the stack.
+    Stack[0] = DstFP;
+    RegMap[DstFP] = 0;
+
+    // DstFP will be killed by processBasicBlock if this was a dead def.
+    break;
+  }
+
+  case TargetOpcode::INLINEASM: {
+    // The inline asm MachineInstr currently only *uses* FP registers for the
+    // 'f' constraint.  These should be turned into the current ST(x) register
+    // in the machine instr.
+    //
+    // There are special rules for x87 inline assembly. The compiler must know
+    // exactly how many registers are popped and pushed implicitly by the asm.
+    // Otherwise it is not possible to restore the stack state after the inline
+    // asm.
+    //
+    // There are 3 kinds of input operands:
+    //
+    // 1. Popped inputs. These must appear at the stack top in ST0-STn. A
+    //    popped input operand must be in a fixed stack slot, and it is either
+    //    tied to an output operand, or in the clobber list. The MI has ST use
+    //    and def operands for these inputs.
+    //
+    // 2. Fixed inputs. These inputs appear in fixed stack slots, but are
+    //    preserved by the inline asm. The fixed stack slots must be STn-STm
+    //    following the popped inputs. A fixed input operand cannot be tied to
+    //    an output or appear in the clobber list. The MI has ST use operands
+    //    and no defs for these inputs.
+    //
+    // 3. Preserved inputs. These inputs use the "f" constraint which is
+    //    represented as an FP register. The inline asm won't change these
+    //    stack slots.
+    //
+    // Outputs must be in ST registers, FP outputs are not allowed. Clobbered
+    // registers do not count as output operands. The inline asm changes the
+    // stack as if it popped all the popped inputs and then pushed all the
+    // output operands.
+
+    // Scan the assembly for ST registers used, defined and clobbered. We can
+    // only tell clobbers from defs by looking at the asm descriptor.
+    unsigned STUses = 0, STDefs = 0, STClobbers = 0, STDeadDefs = 0;
+    unsigned NumOps = 0;
+    for (unsigned i = InlineAsm::MIOp_FirstOperand, e = MI->getNumOperands();
+         i != e && MI->getOperand(i).isImm(); i += 1 + NumOps) {
+      unsigned Flags = MI->getOperand(i).getImm();
+      NumOps = InlineAsm::getNumOperandRegisters(Flags);
+      if (NumOps != 1)
+        continue;
+      const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i + 1);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned STReg = MO.getReg() - X86::ST0;
+      if (STReg >= 8)
+        continue;
+
+      switch (InlineAsm::getKind(Flags)) {
+      case InlineAsm::Kind_RegUse:
+        STUses |= (1u << STReg);
+        break;
+      case InlineAsm::Kind_RegDef:
+      case InlineAsm::Kind_RegDefEarlyClobber:
+        STDefs |= (1u << STReg);
+        if (MO.isDead())
+          STDeadDefs |= (1u << STReg);
+        break;
+      case InlineAsm::Kind_Clobber:
+        STClobbers |= (1u << STReg);
+        break;
+      default:
+        break;
+      }
+    }
+
+    if (STUses && !isMask_32(STUses))
+      MI->emitError("fixed input regs must be last on the x87 stack");
+    unsigned NumSTUses = CountTrailingOnes_32(STUses);
+
+    // Defs must be contiguous from the stack top. ST0-STn.
+    if (STDefs && !isMask_32(STDefs)) {
+      MI->emitError("output regs must be last on the x87 stack");
+      STDefs = NextPowerOf2(STDefs) - 1;
+    }
+    unsigned NumSTDefs = CountTrailingOnes_32(STDefs);
+
+    // So must the clobbered stack slots. ST0-STm, m >= n.
+    if (STClobbers && !isMask_32(STDefs | STClobbers))
+      MI->emitError("clobbers must be last on the x87 stack");
+
+    // Popped inputs are the ones that are also clobbered or defined.
+    unsigned STPopped = STUses & (STDefs | STClobbers);
+    if (STPopped && !isMask_32(STPopped))
+      MI->emitError("implicitly popped regs must be last on the x87 stack");
+    unsigned NumSTPopped = CountTrailingOnes_32(STPopped);
+
+    DEBUG(dbgs() << "Asm uses " << NumSTUses << " fixed regs, pops "
+                 << NumSTPopped << ", and defines " << NumSTDefs << " regs.\n");
+
+    // Scan the instruction for FP uses corresponding to "f" constraints.
+    // Collect FP registers to kill afer the instruction.
+    // Always kill all the scratch regs.
+    unsigned FPKills = ((1u << NumFPRegs) - 1) & ~0xff;
+    unsigned FPUsed = 0;
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &Op = MI->getOperand(i);
+      if (!Op.isReg() || Op.getReg() < X86::FP0 || Op.getReg() > X86::FP6)
+        continue;
+      if (!Op.isUse())
+        MI->emitError("illegal \"f\" output constraint");
+      unsigned FPReg = getFPReg(Op);
+      FPUsed |= 1U << FPReg;
+
+      // If we kill this operand, make sure to pop it from the stack after the
+      // asm.  We just remember it for now, and pop them all off at the end in
+      // a batch.
+      if (Op.isKill())
+        FPKills |= 1U << FPReg;
+    }
+
+    // The popped inputs will be killed by the instruction, so duplicate them
+    // if the FP register needs to be live after the instruction, or if it is
+    // used in the instruction itself. We effectively treat the popped inputs
+    // as early clobbers.
+    for (unsigned i = 0; i < NumSTPopped; ++i) {
+      if ((FPKills & ~FPUsed) & (1u << PendingST[i]))
+        continue;
+      unsigned SR = getScratchReg();
+      duplicateToTop(PendingST[i], SR, I);
+      DEBUG(dbgs() << "Duplicating ST" << i << " in FP"
+                   << unsigned(PendingST[i]) << " to avoid clobbering it.\n");
+      PendingST[i] = SR;
+    }
+
+    // Make sure we have a unique live register for every fixed use. Some of
+    // them could be undef uses, and we need to emit LD_F0 instructions.
+    for (unsigned i = 0; i < NumSTUses; ++i) {
+      if (i < NumPendingSTs && PendingST[i] < NumFPRegs) {
+        // Check for shared assignments.
+        for (unsigned j = 0; j < i; ++j) {
+          if (PendingST[j] != PendingST[i])
+            continue;
+          // STi and STj are inn the same register, create a copy.
+          unsigned SR = getScratchReg();
+          duplicateToTop(PendingST[i], SR, I);
+          DEBUG(dbgs() << "Duplicating ST" << i << " in FP"
+                       << unsigned(PendingST[i])
+                       << " to avoid collision with ST" << j << '\n');
+          PendingST[i] = SR;
+        }
+        continue;
+      }
+      unsigned SR = getScratchReg();
+      DEBUG(dbgs() << "Emitting LD_F0 for ST" << i << " in FP" << SR << '\n');
+      BuildMI(*MBB, I, MI->getDebugLoc(), TII->get(X86::LD_F0));
+      pushReg(SR);
+      PendingST[i] = SR;
+      if (NumPendingSTs == i)
+        ++NumPendingSTs;
+    }
+    assert(NumPendingSTs >= NumSTUses && "Fixed registers should be assigned");
+
+    // Now we can rearrange the live registers to match what was requested.
+    shuffleStackTop(PendingST, NumPendingSTs, I);
+    DEBUG({dbgs() << "Before asm: "; dumpStack();});
+
+    // With the stack layout fixed, rewrite the FP registers.
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &Op = MI->getOperand(i);
+      if (!Op.isReg() || Op.getReg() < X86::FP0 || Op.getReg() > X86::FP6)
+        continue;
+      unsigned FPReg = getFPReg(Op);
+      Op.setReg(getSTReg(FPReg));
+    }
+
+    // Simulate the inline asm popping its inputs and pushing its outputs.
+    StackTop -= NumSTPopped;
+
+    // Hold the fixed output registers in scratch FP registers. They will be
+    // transferred to real FP registers by copies.
+    NumPendingSTs = 0;
+    for (unsigned i = 0; i < NumSTDefs; ++i) {
+      unsigned SR = getScratchReg();
+      pushReg(SR);
+      FPKills &= ~(1u << SR);
+    }
+    for (unsigned i = 0; i < NumSTDefs; ++i)
+      PendingST[NumPendingSTs++] = getStackEntry(i);
+    DEBUG({dbgs() << "After asm: "; dumpStack();});
+
+    // If any of the ST defs were dead, pop them immediately. Our caller only
+    // handles dead FP defs.
+    MachineBasicBlock::iterator InsertPt = MI;
+    for (unsigned i = 0; STDefs & (1u << i); ++i) {
+      if (!(STDeadDefs & (1u << i)))
+        continue;
+      freeStackSlotAfter(InsertPt, PendingST[i]);
+      PendingST[i] = NumFPRegs;
+    }
+    while (NumPendingSTs && PendingST[NumPendingSTs - 1] == NumFPRegs)
+      --NumPendingSTs;
+
+    // If this asm kills any FP registers (is the last use of them) we must
+    // explicitly emit pop instructions for them.  Do this now after the asm has
+    // executed so that the ST(x) numbers are not off (which would happen if we
+    // did this inline with operand rewriting).
+    //
+    // Note: this might be a non-optimal pop sequence.  We might be able to do
+    // better by trying to pop in stack order or something.
+    while (FPKills) {
+      unsigned FPReg = CountTrailingZeros_32(FPKills);
+      if (isLive(FPReg))
+        freeStackSlotAfter(InsertPt, FPReg);
+      FPKills &= ~(1U << FPReg);
+    }
+    // Don't delete the inline asm!
+    return;
+  }
+
+  case X86::WIN_FTOL_32:
+  case X86::WIN_FTOL_64: {
+    // Push the operand into ST0.
+    MachineOperand &Op = MI->getOperand(0);
+    assert(Op.isUse() && Op.isReg() &&
+      Op.getReg() >= X86::FP0 && Op.getReg() <= X86::FP6);
+    unsigned FPReg = getFPReg(Op);
+    if (Op.isKill())
+      moveToTop(FPReg, I);
+    else
+      duplicateToTop(FPReg, FPReg, I);
+
+    // Emit the call. This will pop the operand.
+    BuildMI(*MBB, I, MI->getDebugLoc(), TII->get(X86::CALLpcrel32))
+      .addExternalSymbol("_ftol2")
+      .addReg(X86::ST0, RegState::ImplicitKill)
+      .addReg(X86::EAX, RegState::Define | RegState::Implicit)
+      .addReg(X86::EDX, RegState::Define | RegState::Implicit)
+      .addReg(X86::EFLAGS, RegState::Define | RegState::Implicit);
+    --StackTop;
+
+    break;
+  }
+
+  case X86::RET:
+  case X86::RETI:
+    // If RET has an FP register use operand, pass the first one in ST(0) and
+    // the second one in ST(1).
+
+    // Find the register operands.
+    unsigned FirstFPRegOp = ~0U, SecondFPRegOp = ~0U;
+    unsigned LiveMask = 0;
+
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &Op = MI->getOperand(i);
+      if (!Op.isReg() || Op.getReg() < X86::FP0 || Op.getReg() > X86::FP6)
+        continue;
+      // FP Register uses must be kills unless there are two uses of the same
+      // register, in which case only one will be a kill.
+      assert(Op.isUse() &&
+             (Op.isKill() ||                        // Marked kill.
+              getFPReg(Op) == FirstFPRegOp ||       // Second instance.
+              MI->killsRegister(Op.getReg())) &&    // Later use is marked kill.
+             "Ret only defs operands, and values aren't live beyond it");
+
+      if (FirstFPRegOp == ~0U)
+        FirstFPRegOp = getFPReg(Op);
+      else {
+        assert(SecondFPRegOp == ~0U && "More than two fp operands!");
+        SecondFPRegOp = getFPReg(Op);
+      }
+      LiveMask |= (1 << getFPReg(Op));
+
+      // Remove the operand so that later passes don't see it.
+      MI->RemoveOperand(i);
+      --i, --e;
+    }
+
+    // We may have been carrying spurious live-ins, so make sure only the returned
+    // registers are left live.
+    adjustLiveRegs(LiveMask, MI);
+    if (!LiveMask) return;  // Quick check to see if any are possible.
+
+    // There are only four possibilities here:
+    // 1) we are returning a single FP value.  In this case, it has to be in
+    //    ST(0) already, so just declare success by removing the value from the
+    //    FP Stack.
+    if (SecondFPRegOp == ~0U) {
+      // Assert that the top of stack contains the right FP register.
+      assert(StackTop == 1 && FirstFPRegOp == getStackEntry(0) &&
+             "Top of stack not the right register for RET!");
+
+      // Ok, everything is good, mark the value as not being on the stack
+      // anymore so that our assertion about the stack being empty at end of
+      // block doesn't fire.
+      StackTop = 0;
+      return;
+    }
+
+    // Otherwise, we are returning two values:
+    // 2) If returning the same value for both, we only have one thing in the FP
+    //    stack.  Consider:  RET FP1, FP1
+    if (StackTop == 1) {
+      assert(FirstFPRegOp == SecondFPRegOp && FirstFPRegOp == getStackEntry(0)&&
+             "Stack misconfiguration for RET!");
+
+      // Duplicate the TOS so that we return it twice.  Just pick some other FPx
+      // register to hold it.
+      unsigned NewReg = getScratchReg();
+      duplicateToTop(FirstFPRegOp, NewReg, MI);
+      FirstFPRegOp = NewReg;
+    }
+
+    /// Okay we know we have two different FPx operands now:
+    assert(StackTop == 2 && "Must have two values live!");
+
+    /// 3) If SecondFPRegOp is currently in ST(0) and FirstFPRegOp is currently
+    ///    in ST(1).  In this case, emit an fxch.
+    if (getStackEntry(0) == SecondFPRegOp) {
+      assert(getStackEntry(1) == FirstFPRegOp && "Unknown regs live");
+      moveToTop(FirstFPRegOp, MI);
+    }
+
+    /// 4) Finally, FirstFPRegOp must be in ST(0) and SecondFPRegOp must be in
+    /// ST(1).  Just remove both from our understanding of the stack and return.
+    assert(getStackEntry(0) == FirstFPRegOp && "Unknown regs live");
+    assert(getStackEntry(1) == SecondFPRegOp && "Unknown regs live");
+    StackTop = 0;
+    return;
   }
 
   I = MBB->erase(I);  // Remove the pseudo instruction
-  --I;
+
+  // We want to leave I pointing to the previous instruction, but what if we
+  // just erased the first instruction?
+  if (I == MBB->begin()) {
+    DEBUG(dbgs() << "Inserting dummy KILL\n");
+    I = BuildMI(*MBB, I, DebugLoc(), TII->get(TargetOpcode::KILL));
+  } else
+    --I;
 }