lib/CodeGen/InlineSpiller.cpp

   1 //===-------- InlineSpiller.cpp - Insert spills and restores inline -------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // The inline spiller modifies the machine function directly instead of
  11 // inserting spills and restores in VirtRegMap.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  16 #include "Spiller.h"
  17 #include "LiveRangeEdit.h"
  18 #include "VirtRegMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  20 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
  21 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34
  35 using namespace llvm;
  36
  37 STATISTIC(NumSpilledRanges,   "Number of spilled live ranges");
  38 STATISTIC(NumSnippets,        "Number of spilled snippets");
  39 STATISTIC(NumSpills,          "Number of spills inserted");
  40 STATISTIC(NumSpillsRemoved,   "Number of spills removed");
  41 STATISTIC(NumReloads,         "Number of reloads inserted");
  42 STATISTIC(NumReloadsRemoved,  "Number of reloads removed");
  43 STATISTIC(NumFolded,          "Number of folded stack accesses");
  44 STATISTIC(NumFoldedLoads,     "Number of folded loads");
  45 STATISTIC(NumRemats,          "Number of rematerialized defs for spilling");
  46 STATISTIC(NumOmitReloadSpill, "Number of omitted spills of reloads");
  47 STATISTIC(NumHoists,          "Number of hoisted spills");
  48
  49 static cl::opt<bool> DisableHoisting("disable-spill-hoist", cl::Hidden,
  50                                      cl::desc("Disable inline spill hoisting"));
  51
  52 namespace {
  53 class InlineSpiller : public Spiller {
  54   MachineFunctionPass &Pass;
  55   MachineFunction &MF;
  56   LiveIntervals &LIS;
  57   LiveStacks &LSS;
  58   AliasAnalysis *AA;
  59   MachineDominatorTree &MDT;
  60   MachineLoopInfo &Loops;
  61   VirtRegMap &VRM;
  62   MachineFrameInfo &MFI;
  63   MachineRegisterInfo &MRI;
  64   const TargetInstrInfo &TII;
  65   const TargetRegisterInfo &TRI;
  66
  67   // Variables that are valid during spill(), but used by multiple methods.
  68   LiveRangeEdit *Edit;
  69   LiveInterval *StackInt;
  70   int StackSlot;
  71   unsigned Original;
  72
  73   // All registers to spill to StackSlot, including the main register.
  74   SmallVector<unsigned, 8> RegsToSpill;
  75
  76   // All COPY instructions to/from snippets.
  77   // They are ignored since both operands refer to the same stack slot.
  78   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> SnippetCopies;
  79
  80   // Values that failed to remat at some point.
  81   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> UsedValues;
  82
  83 public:
  84   // Information about a value that was defined by a copy from a sibling
  85   // register.
  86   struct SibValueInfo {
  87     // True when all reaching defs were reloads: No spill is necessary.
  88     bool AllDefsAreReloads;
  89
  90     // True when value is defined by an original PHI not from splitting.
  91     bool DefByOrigPHI;
  92
  93     // True when the COPY defining this value killed its source.
  94     bool KillsSource;
  95
  96     // The preferred register to spill.
  97     unsigned SpillReg;
  98
  99     // The value of SpillReg that should be spilled.
 100     VNInfo *SpillVNI;
 101
 102     // The block where SpillVNI should be spilled. Currently, this must be the
 103     // block containing SpillVNI->def.
 104     MachineBasicBlock *SpillMBB;
 105
 106     // A defining instruction that is not a sibling copy or a reload, or NULL.
 107     // This can be used as a template for rematerialization.
 108     MachineInstr *DefMI;
 109
 110     // List of values that depend on this one.  These values are actually the
 111     // same, but live range splitting has placed them in different registers,
 112     // or SSA update needed to insert PHI-defs to preserve SSA form.  This is
 113     // copies of the current value and phi-kills.  Usually only phi-kills cause
 114     // more than one dependent value.
 115     TinyPtrVector<VNInfo*> Deps;
 116
 117     SibValueInfo(unsigned Reg, VNInfo *VNI)
 118       : AllDefsAreReloads(true), DefByOrigPHI(false), KillsSource(false),
 119         SpillReg(Reg), SpillVNI(VNI), SpillMBB(0), DefMI(0) {}
 120
 121     // Returns true when a def has been found.
 122     bool hasDef() const { return DefByOrigPHI || DefMI; }
 123   };
 124
 125 private:
 126   // Values in RegsToSpill defined by sibling copies.
 127   typedef DenseMap<VNInfo*, SibValueInfo> SibValueMap;
 128   SibValueMap SibValues;
 129
 130   // Dead defs generated during spilling.
 131   SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
 132
 133   ~InlineSpiller() {}
 134
 135 public:
 136   InlineSpiller(MachineFunctionPass &pass,
 137                 MachineFunction &mf,
 138                 VirtRegMap &vrm)
 139     : Pass(pass),
 140       MF(mf),
 141       LIS(pass.getAnalysis<LiveIntervals>()),
 142       LSS(pass.getAnalysis<LiveStacks>()),
 143       AA(&pass.getAnalysis<AliasAnalysis>()),
 144       MDT(pass.getAnalysis<MachineDominatorTree>()),
 145       Loops(pass.getAnalysis<MachineLoopInfo>()),
 146       VRM(vrm),
 147       MFI(*mf.getFrameInfo()),
 148       MRI(mf.getRegInfo()),
 149       TII(*mf.getTarget().getInstrInfo()),
 150       TRI(*mf.getTarget().getRegisterInfo()) {}
 151
 152   void spill(LiveRangeEdit &);
 153
 154 private:
 155   bool isSnippet(const LiveInterval &SnipLI);
 156   void collectRegsToSpill();
 157
 158   bool isRegToSpill(unsigned Reg) {
 159     return std::find(RegsToSpill.begin(),
 160                      RegsToSpill.end(), Reg) != RegsToSpill.end();
 161   }
 162
 163   bool isSibling(unsigned Reg);
 164   MachineInstr *traceSiblingValue(unsigned, VNInfo*, VNInfo*);
 165   void propagateSiblingValue(SibValueMap::iterator, VNInfo *VNI = 0);
 166   void analyzeSiblingValues();
 167
 168   bool hoistSpill(LiveInterval &SpillLI, MachineInstr *CopyMI);
 169   void eliminateRedundantSpills(LiveInterval &LI, VNInfo *VNI);
 170
 171   void markValueUsed(LiveInterval*, VNInfo*);
 172   bool reMaterializeFor(LiveInterval&, MachineBasicBlock::iterator MI);
 173   void reMaterializeAll();
 174
 175   bool coalesceStackAccess(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 176   bool foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
 177                          const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
 178                          MachineInstr *LoadMI = 0);
 179   void insertReload(LiveInterval &NewLI, SlotIndex,
 180                     MachineBasicBlock::iterator MI);
 181   void insertSpill(LiveInterval &NewLI, const LiveInterval &OldLI,
 182                    SlotIndex, MachineBasicBlock::iterator MI);
 183
 184   void spillAroundUses(unsigned Reg);
 185   void spillAll();
 186 };
 187 }
 188
 189 namespace llvm {
 190 Spiller *createInlineSpiller(MachineFunctionPass &pass,
 191                              MachineFunction &mf,
 192                              VirtRegMap &vrm) {
 193   return new InlineSpiller(pass, mf, vrm);
 194 }
 195 }
 196
 197 //===----------------------------------------------------------------------===//
 198 //                                Snippets
 199 //===----------------------------------------------------------------------===//
 200
 201 // When spilling a virtual register, we also spill any snippets it is connected
 202 // to. The snippets are small live ranges that only have a single real use,
 203 // leftovers from live range splitting. Spilling them enables memory operand
 204 // folding or tightens the live range around the single use.
 205 //
 206 // This minimizes register pressure and maximizes the store-to-load distance for
 207 // spill slots which can be important in tight loops.
 208
 209 /// isFullCopyOf - If MI is a COPY to or from Reg, return the other register,
 210 /// otherwise return 0.
 211 static unsigned isFullCopyOf(const MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 212   if (!MI->isFullCopy())
 213     return 0;
 214   if (MI->getOperand(0).getReg() == Reg)
 215       return MI->getOperand(1).getReg();
 216   if (MI->getOperand(1).getReg() == Reg)
 217       return MI->getOperand(0).getReg();
 218   return 0;
 219 }
 220
 221 /// isSnippet - Identify if a live interval is a snippet that should be spilled.
 222 /// It is assumed that SnipLI is a virtual register with the same original as
 223 /// Edit->getReg().
 224 bool InlineSpiller::isSnippet(const LiveInterval &SnipLI) {
 225   unsigned Reg = Edit->getReg();
 226
 227   // A snippet is a tiny live range with only a single instruction using it
 228   // besides copies to/from Reg or spills/fills. We accept:
 229   //
 230   //   %snip = COPY %Reg / FILL fi#
 231   //   %snip = USE %snip
 232   //   %Reg = COPY %snip / SPILL %snip, fi#
 233   //
 234   if (SnipLI.getNumValNums() > 2 || !LIS.intervalIsInOneMBB(SnipLI))
 235     return false;
 236
 237   MachineInstr *UseMI = 0;
 238
 239   // Check that all uses satisfy our criteria.
 240   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
 241          RI = MRI.reg_nodbg_begin(SnipLI.reg);
 242        MachineInstr *MI = RI.skipInstruction();) {
 243
 244     // Allow copies to/from Reg.
 245     if (isFullCopyOf(MI, Reg))
 246       continue;
 247
 248     // Allow stack slot loads.
 249     int FI;
 250     if (SnipLI.reg == TII.isLoadFromStackSlot(MI, FI) && FI == StackSlot)
 251       continue;
 252
 253     // Allow stack slot stores.
 254     if (SnipLI.reg == TII.isStoreToStackSlot(MI, FI) && FI == StackSlot)
 255       continue;
 256
 257     // Allow a single additional instruction.
 258     if (UseMI && MI != UseMI)
 259       return false;
 260     UseMI = MI;
 261   }
 262   return true;
 263 }
 264
 265 /// collectRegsToSpill - Collect live range snippets that only have a single
 266 /// real use.
 267 void InlineSpiller::collectRegsToSpill() {
 268   unsigned Reg = Edit->getReg();
 269
 270   // Main register always spills.
 271   RegsToSpill.assign(1, Reg);
 272   SnippetCopies.clear();
 273
 274   // Snippets all have the same original, so there can't be any for an original
 275   // register.
 276   if (Original == Reg)
 277     return;
 278
 279   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(Reg);
 280        MachineInstr *MI = RI.skipInstruction();) {
 281     unsigned SnipReg = isFullCopyOf(MI, Reg);
 282     if (!isSibling(SnipReg))
 283       continue;
 284     LiveInterval &SnipLI = LIS.getInterval(SnipReg);
 285     if (!isSnippet(SnipLI))
 286       continue;
 287     SnippetCopies.insert(MI);
 288     if (isRegToSpill(SnipReg))
 289       continue;
 290     RegsToSpill.push_back(SnipReg);
 291     DEBUG(dbgs() << "\talso spill snippet " << SnipLI << '\n');
 292     ++NumSnippets;
 293   }
 294 }
 295
 296
 297 //===----------------------------------------------------------------------===//
 298 //                            Sibling Values
 299 //===----------------------------------------------------------------------===//
 300
 301 // After live range splitting, some values to be spilled may be defined by
 302 // copies from sibling registers. We trace the sibling copies back to the
 303 // original value if it still exists. We need it for rematerialization.
 304 //
 305 // Even when the value can't be rematerialized, we still want to determine if
 306 // the value has already been spilled, or we may want to hoist the spill from a
 307 // loop.
 308
 309 bool InlineSpiller::isSibling(unsigned Reg) {
 310   return TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
 311            VRM.getOriginal(Reg) == Original;
 312 }
 313
 314 #ifndef NDEBUG
 315 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS,
 316                                const InlineSpiller::SibValueInfo &SVI) {
 317   OS << "spill " << PrintReg(SVI.SpillReg) << ':'
 318      << SVI.SpillVNI->id << '@' << SVI.SpillVNI->def;
 319   if (SVI.SpillMBB)
 320     OS << " in BB#" << SVI.SpillMBB->getNumber();
 321   if (SVI.AllDefsAreReloads)
 322     OS << " all-reloads";
 323   if (SVI.DefByOrigPHI)
 324     OS << " orig-phi";
 325   if (SVI.KillsSource)
 326     OS << " kill";
 327   OS << " deps[";
 328   for (unsigned i = 0, e = SVI.Deps.size(); i != e; ++i)
 329     OS << ' ' << SVI.Deps[i]->id << '@' << SVI.Deps[i]->def;
 330   OS << " ]";
 331   if (SVI.DefMI)
 332     OS << " def: " << *SVI.DefMI;
 333   else
 334     OS << '\n';
 335   return OS;
 336 }
 337 #endif
 338
 339 /// propagateSiblingValue - Propagate the value in SVI to dependents if it is
 340 /// known.  Otherwise remember the dependency for later.
 341 ///
 342 /// @param SVI SibValues entry to propagate.
 343 /// @param VNI Dependent value, or NULL to propagate to all saved dependents.
 344 void InlineSpiller::propagateSiblingValue(SibValueMap::iterator SVI,
 345                                           VNInfo *VNI) {
 346   // When VNI is non-NULL, add it to SVI's deps, and only propagate to that.
 347   TinyPtrVector<VNInfo*> FirstDeps;
 348   if (VNI) {
 349     FirstDeps.push_back(VNI);
 350     SVI->second.Deps.push_back(VNI);
 351   }
 352
 353   // Has the value been completely determined yet?  If not, defer propagation.
 354   if (!SVI->second.hasDef())
 355     return;
 356
 357   // Work list of values to propagate.  It would be nice to use a SetVector
 358   // here, but then we would be forced to use a SmallSet.
 359   SmallVector<SibValueMap::iterator, 8> WorkList(1, SVI);
 360   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> WorkSet;
 361
 362   do {
 363     SVI = WorkList.pop_back_val();
 364     WorkSet.erase(SVI->first);
 365     TinyPtrVector<VNInfo*> *Deps = VNI ? &FirstDeps : &SVI->second.Deps;
 366     VNI = 0;
 367
 368     SibValueInfo &SV = SVI->second;
 369     if (!SV.SpillMBB)
 370       SV.SpillMBB = LIS.getMBBFromIndex(SV.SpillVNI->def);
 371
 372     DEBUG(dbgs() << "  prop to " << Deps->size() << ": "
 373                  << SVI->first->id << '@' << SVI->first->def << ":\t" << SV);
 374
 375     assert(SV.hasDef() && "Propagating undefined value");
 376
 377     // Should this value be propagated as a preferred spill candidate?  We don't
 378     // propagate values of registers that are about to spill.
 379     bool PropSpill = !DisableHoisting && !isRegToSpill(SV.SpillReg);
 380     unsigned SpillDepth = ~0u;
 381
 382     for (TinyPtrVector<VNInfo*>::iterator DepI = Deps->begin(),
 383          DepE = Deps->end(); DepI != DepE; ++DepI) {
 384       SibValueMap::iterator DepSVI = SibValues.find(*DepI);
 385       assert(DepSVI != SibValues.end() && "Dependent value not in SibValues");
 386       SibValueInfo &DepSV = DepSVI->second;
 387       if (!DepSV.SpillMBB)
 388         DepSV.SpillMBB = LIS.getMBBFromIndex(DepSV.SpillVNI->def);
 389
 390       bool Changed = false;
 391
 392       // Propagate defining instruction.
 393       if (!DepSV.hasDef()) {
 394         Changed = true;
 395         DepSV.DefMI = SV.DefMI;
 396         DepSV.DefByOrigPHI = SV.DefByOrigPHI;
 397       }
 398
 399       // Propagate AllDefsAreReloads.  For PHI values, this computes an AND of
 400       // all predecessors.
 401       if (!SV.AllDefsAreReloads && DepSV.AllDefsAreReloads) {
 402         Changed = true;
 403         DepSV.AllDefsAreReloads = false;
 404       }
 405
 406       // Propagate best spill value.
 407       if (PropSpill && SV.SpillVNI != DepSV.SpillVNI) {
 408         if (SV.SpillMBB == DepSV.SpillMBB) {
 409           // DepSV is in the same block.  Hoist when dominated.
 410           if (DepSV.KillsSource && SV.SpillVNI->def < DepSV.SpillVNI->def) {
 411             // This is an alternative def earlier in the same MBB.
 412             // Hoist the spill as far as possible in SpillMBB. This can ease
 413             // register pressure:
 414             //
 415             //   x = def
 416             //   y = use x
 417             //   s = copy x
 418             //
 419             // Hoisting the spill of s to immediately after the def removes the
 420             // interference between x and y:
 421             //
 422             //   x = def
 423             //   spill x
 424             //   y = use x<kill>
 425             //
 426             // This hoist only helps when the DepSV copy kills its source.
 427             Changed = true;
 428             DepSV.SpillReg = SV.SpillReg;
 429             DepSV.SpillVNI = SV.SpillVNI;
 430             DepSV.SpillMBB = SV.SpillMBB;
 431           }
 432         } else {
 433           // DepSV is in a different block.
 434           if (SpillDepth == ~0u)
 435             SpillDepth = Loops.getLoopDepth(SV.SpillMBB);
 436
 437           // Also hoist spills to blocks with smaller loop depth, but make sure
 438           // that the new value dominates.  Non-phi dependents are always
 439           // dominated, phis need checking.
 440           if ((Loops.getLoopDepth(DepSV.SpillMBB) > SpillDepth) &&
 441               (!DepSVI->first->isPHIDef() ||
 442                MDT.dominates(SV.SpillMBB, DepSV.SpillMBB))) {
 443             Changed = true;
 444             DepSV.SpillReg = SV.SpillReg;
 445             DepSV.SpillVNI = SV.SpillVNI;
 446             DepSV.SpillMBB = SV.SpillMBB;
 447           }
 448         }
 449       }
 450
 451       if (!Changed)
 452         continue;
 453
 454       // Something changed in DepSVI. Propagate to dependents.
 455       if (WorkSet.insert(DepSVI->first))
 456         WorkList.push_back(DepSVI);
 457
 458       DEBUG(dbgs() << "  update " << DepSVI->first->id << '@'
 459             << DepSVI->first->def << " to:\t" << DepSV);
 460     }
 461   } while (!WorkList.empty());
 462 }
 463
 464 /// traceSiblingValue - Trace a value that is about to be spilled back to the
 465 /// real defining instructions by looking through sibling copies. Always stay
 466 /// within the range of OrigVNI so the registers are known to carry the same
 467 /// value.
 468 ///
 469 /// Determine if the value is defined by all reloads, so spilling isn't
 470 /// necessary - the value is already in the stack slot.
 471 ///
 472 /// Return a defining instruction that may be a candidate for rematerialization.
 473 ///
 474 MachineInstr *InlineSpiller::traceSiblingValue(unsigned UseReg, VNInfo *UseVNI,
 475                                                VNInfo *OrigVNI) {
 476   // Check if a cached value already exists.
 477   SibValueMap::iterator SVI;
 478   bool Inserted;
 479   tie(SVI, Inserted) =
 480     SibValues.insert(std::make_pair(UseVNI, SibValueInfo(UseReg, UseVNI)));
 481   if (!Inserted) {
 482     DEBUG(dbgs() << "Cached value " << PrintReg(UseReg) << ':'
 483                  << UseVNI->id << '@' << UseVNI->def << ' ' << SVI->second);
 484     return SVI->second.DefMI;
 485   }
 486
 487   DEBUG(dbgs() << "Tracing value " << PrintReg(UseReg) << ':'
 488                << UseVNI->id << '@' << UseVNI->def << '\n');
 489
 490   // List of (Reg, VNI) that have been inserted into SibValues, but need to be
 491   // processed.
 492   SmallVector<std::pair<unsigned, VNInfo*>, 8> WorkList;
 493   WorkList.push_back(std::make_pair(UseReg, UseVNI));
 494
 495   do {
 496     unsigned Reg;
 497     VNInfo *VNI;
 498     tie(Reg, VNI) = WorkList.pop_back_val();
 499     DEBUG(dbgs() << "  " << PrintReg(Reg) << ':' << VNI->id << '@' << VNI->def
 500                  << ":\t");
 501
 502     // First check if this value has already been computed.
 503     SVI = SibValues.find(VNI);
 504     assert(SVI != SibValues.end() && "Missing SibValues entry");
 505
 506     // Trace through PHI-defs created by live range splitting.
 507     if (VNI->isPHIDef()) {
 508       // Stop at original PHIs.  We don't know the value at the predecessors.
 509       if (VNI->def == OrigVNI->def) {
 510         DEBUG(dbgs() << "orig phi value\n");
 511         SVI->second.DefByOrigPHI = true;
 512         SVI->second.AllDefsAreReloads = false;
 513         propagateSiblingValue(SVI);
 514         continue;
 515       }
 516
 517       // This is a PHI inserted by live range splitting.  We could trace the
 518       // live-out value from predecessor blocks, but that search can be very
 519       // expensive if there are many predecessors and many more PHIs as
 520       // generated by tail-dup when it sees an indirectbr.  Instead, look at
 521       // all the non-PHI defs that have the same value as OrigVNI.  They must
 522       // jointly dominate VNI->def.  This is not optimal since VNI may actually
 523       // be jointly dominated by a smaller subset of defs, so there is a change
 524       // we will miss a AllDefsAreReloads optimization.
 525
 526       // Separate all values dominated by OrigVNI into PHIs and non-PHIs.
 527       SmallVector<VNInfo*, 8> PHIs, NonPHIs;
 528       LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
 529       LiveInterval &OrigLI = LIS.getInterval(Original);
 530
 531       for (LiveInterval::vni_iterator VI = LI.vni_begin(), VE = LI.vni_end();
 532            VI != VE; ++VI) {
 533         VNInfo *VNI2 = *VI;
 534         if (VNI2->isUnused())
 535           continue;
 536         if (!OrigLI.containsOneValue() &&
 537             OrigLI.getVNInfoAt(VNI2->def) != OrigVNI)
 538           continue;
 539         if (VNI2->isPHIDef() && VNI2->def != OrigVNI->def)
 540           PHIs.push_back(VNI2);
 541         else
 542           NonPHIs.push_back(VNI2);
 543       }
 544       DEBUG(dbgs() << "split phi value, checking " << PHIs.size()
 545                    << " phi-defs, and " << NonPHIs.size()
 546                    << " non-phi/orig defs\n");
 547
 548       // Create entries for all the PHIs.  Don't add them to the worklist, we
 549       // are processing all of them in one go here.
 550       for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
 551         SibValues.insert(std::make_pair(PHIs[i], SibValueInfo(Reg, PHIs[i])));
 552
 553       // Add every PHI as a dependent of all the non-PHIs.
 554       for (unsigned i = 0, e = NonPHIs.size(); i != e; ++i) {
 555         VNInfo *NonPHI = NonPHIs[i];
 556         // Known value? Try an insertion.
 557         tie(SVI, Inserted) =
 558           SibValues.insert(std::make_pair(NonPHI, SibValueInfo(Reg, NonPHI)));
 559         // Add all the PHIs as dependents of NonPHI.
 560         for (unsigned pi = 0, pe = PHIs.size(); pi != pe; ++pi)
 561           SVI->second.Deps.push_back(PHIs[pi]);
 562         // This is the first time we see NonPHI, add it to the worklist.
 563         if (Inserted)
 564           WorkList.push_back(std::make_pair(Reg, NonPHI));
 565         else
 566           // Propagate to all inserted PHIs, not just VNI.
 567           propagateSiblingValue(SVI);
 568       }
 569
 570       // Next work list item.
 571       continue;
 572     }
 573
 574     MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(VNI->def);
 575     assert(MI && "Missing def");
 576
 577     // Trace through sibling copies.
 578     if (unsigned SrcReg = isFullCopyOf(MI, Reg)) {
 579       if (isSibling(SrcReg)) {
 580         LiveInterval &SrcLI = LIS.getInterval(SrcReg);
 581         LiveRange *SrcLR = SrcLI.getLiveRangeContaining(VNI->def.getRegSlot(true));
 582         assert(SrcLR && "Copy from non-existing value");
 583         // Check if this COPY kills its source.
 584         SVI->second.KillsSource = (SrcLR->end == VNI->def);
 585         VNInfo *SrcVNI = SrcLR->valno;
 586         DEBUG(dbgs() << "copy of " << PrintReg(SrcReg) << ':'
 587                      << SrcVNI->id << '@' << SrcVNI->def
 588                      << " kill=" << unsigned(SVI->second.KillsSource) << '\n');
 589         // Known sibling source value? Try an insertion.
 590         tie(SVI, Inserted) = SibValues.insert(std::make_pair(SrcVNI,
 591                                                  SibValueInfo(SrcReg, SrcVNI)));
 592         // This is the first time we see Src, add it to the worklist.
 593         if (Inserted)
 594           WorkList.push_back(std::make_pair(SrcReg, SrcVNI));
 595         propagateSiblingValue(SVI, VNI);
 596         // Next work list item.
 597         continue;
 598       }
 599     }
 600
 601     // Track reachable reloads.
 602     SVI->second.DefMI = MI;
 603     SVI->second.SpillMBB = MI->getParent();
 604     int FI;
 605     if (Reg == TII.isLoadFromStackSlot(MI, FI) && FI == StackSlot) {
 606       DEBUG(dbgs() << "reload\n");
 607       propagateSiblingValue(SVI);
 608       // Next work list item.
 609       continue;
 610     }
 611
 612     // Potential remat candidate.
 613     DEBUG(dbgs() << "def " << *MI);
 614     SVI->second.AllDefsAreReloads = false;
 615     propagateSiblingValue(SVI);
 616   } while (!WorkList.empty());
 617
 618   // Look up the value we were looking for.  We already did this lokup at the
 619   // top of the function, but SibValues may have been invalidated.
 620   SVI = SibValues.find(UseVNI);
 621   assert(SVI != SibValues.end() && "Didn't compute requested info");
 622   DEBUG(dbgs() << "  traced to:\t" << SVI->second);
 623   return SVI->second.DefMI;
 624 }
 625
 626 /// analyzeSiblingValues - Trace values defined by sibling copies back to
 627 /// something that isn't a sibling copy.
 628 ///
 629 /// Keep track of values that may be rematerializable.
 630 void InlineSpiller::analyzeSiblingValues() {
 631   SibValues.clear();
 632
 633   // No siblings at all?
 634   if (Edit->getReg() == Original)
 635     return;
 636
 637   LiveInterval &OrigLI = LIS.getInterval(Original);
 638   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i) {
 639     unsigned Reg = RegsToSpill[i];
 640     LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
 641     for (LiveInterval::const_vni_iterator VI = LI.vni_begin(),
 642          VE = LI.vni_end(); VI != VE; ++VI) {
 643       VNInfo *VNI = *VI;
 644       if (VNI->isUnused())
 645         continue;
 646       MachineInstr *DefMI = 0;
 647       // Check possible sibling copies.
 648       if (VNI->isPHIDef() || VNI->getCopy()) {
 649         VNInfo *OrigVNI = OrigLI.getVNInfoAt(VNI->def);
 650         assert(OrigVNI && "Def outside original live range");
 651         if (OrigVNI->def != VNI->def)
 652           DefMI = traceSiblingValue(Reg, VNI, OrigVNI);
 653       }
 654       if (!DefMI && !VNI->isPHIDef())
 655         DefMI = LIS.getInstructionFromIndex(VNI->def);
 656       if (DefMI && Edit->checkRematerializable(VNI, DefMI, TII, AA)) {
 657         DEBUG(dbgs() << "Value " << PrintReg(Reg) << ':' << VNI->id << '@'
 658                      << VNI->def << " may remat from " << *DefMI);
 659       }
 660     }
 661   }
 662 }
 663
 664 /// hoistSpill - Given a sibling copy that defines a value to be spilled, insert
 665 /// a spill at a better location.
 666 bool InlineSpiller::hoistSpill(LiveInterval &SpillLI, MachineInstr *CopyMI) {
 667   SlotIndex Idx = LIS.getInstructionIndex(CopyMI);
 668   VNInfo *VNI = SpillLI.getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
 669   assert(VNI && VNI->def == Idx.getRegSlot() && "Not defined by copy");
 670   SibValueMap::iterator I = SibValues.find(VNI);
 671   if (I == SibValues.end())
 672     return false;
 673
 674   const SibValueInfo &SVI = I->second;
 675
 676   // Let the normal folding code deal with the boring case.
 677   if (!SVI.AllDefsAreReloads && SVI.SpillVNI == VNI)
 678     return false;
 679
 680   // SpillReg may have been deleted by remat and DCE.
 681   if (!LIS.hasInterval(SVI.SpillReg)) {
 682     DEBUG(dbgs() << "Stale interval: " << PrintReg(SVI.SpillReg) << '\n');
 683     SibValues.erase(I);
 684     return false;
 685   }
 686
 687   LiveInterval &SibLI = LIS.getInterval(SVI.SpillReg);
 688   if (!SibLI.containsValue(SVI.SpillVNI)) {
 689     DEBUG(dbgs() << "Stale value: " << PrintReg(SVI.SpillReg) << '\n');
 690     SibValues.erase(I);
 691     return false;
 692   }
 693
 694   // Conservatively extend the stack slot range to the range of the original
 695   // value. We may be able to do better with stack slot coloring by being more
 696   // careful here.
 697   assert(StackInt && "No stack slot assigned yet.");
 698   LiveInterval &OrigLI = LIS.getInterval(Original);
 699   VNInfo *OrigVNI = OrigLI.getVNInfoAt(Idx);
 700   StackInt->MergeValueInAsValue(OrigLI, OrigVNI, StackInt->getValNumInfo(0));
 701   DEBUG(dbgs() << "\tmerged orig valno " << OrigVNI->id << ": "
 702                << *StackInt << '\n');
 703
 704   // Already spilled everywhere.
 705   if (SVI.AllDefsAreReloads) {
 706     DEBUG(dbgs() << "\tno spill needed: " << SVI);
 707     ++NumOmitReloadSpill;
 708     return true;
 709   }
 710   // We are going to spill SVI.SpillVNI immediately after its def, so clear out
 711   // any later spills of the same value.
 712   eliminateRedundantSpills(SibLI, SVI.SpillVNI);
 713
 714   MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(SVI.SpillVNI->def);
 715   MachineBasicBlock::iterator MII;
 716   if (SVI.SpillVNI->isPHIDef())
 717     MII = MBB->SkipPHIsAndLabels(MBB->begin());
 718   else {
 719     MachineInstr *DefMI = LIS.getInstructionFromIndex(SVI.SpillVNI->def);
 720     assert(DefMI && "Defining instruction disappeared");
 721     MII = DefMI;
 722     ++MII;
 723   }
 724   // Insert spill without kill flag immediately after def.
 725   TII.storeRegToStackSlot(*MBB, MII, SVI.SpillReg, false, StackSlot,
 726                           MRI.getRegClass(SVI.SpillReg), &TRI);
 727   --MII; // Point to store instruction.
 728   LIS.InsertMachineInstrInMaps(MII);
 729   DEBUG(dbgs() << "\thoisted: " << SVI.SpillVNI->def << '\t' << *MII);
 730
 731   ++NumSpills;
 732   ++NumHoists;
 733   return true;
 734 }
 735
 736 /// eliminateRedundantSpills - SLI:VNI is known to be on the stack. Remove any
 737 /// redundant spills of this value in SLI.reg and sibling copies.
 738 void InlineSpiller::eliminateRedundantSpills(LiveInterval &SLI, VNInfo *VNI) {
 739   assert(VNI && "Missing value");
 740   SmallVector<std::pair<LiveInterval*, VNInfo*>, 8> WorkList;
 741   WorkList.push_back(std::make_pair(&SLI, VNI));
 742   assert(StackInt && "No stack slot assigned yet.");
 743
 744   do {
 745     LiveInterval *LI;
 746     tie(LI, VNI) = WorkList.pop_back_val();
 747     unsigned Reg = LI->reg;
 748     DEBUG(dbgs() << "Checking redundant spills for "
 749                  << VNI->id << '@' << VNI->def << " in " << *LI << '\n');
 750
 751     // Regs to spill are taken care of.
 752     if (isRegToSpill(Reg))
 753       continue;
 754
 755     // Add all of VNI's live range to StackInt.
 756     StackInt->MergeValueInAsValue(*LI, VNI, StackInt->getValNumInfo(0));
 757     DEBUG(dbgs() << "Merged to stack int: " << *StackInt << '\n');
 758
 759     // Find all spills and copies of VNI.
 760     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI = MRI.use_nodbg_begin(Reg);
 761          MachineInstr *MI = UI.skipInstruction();) {
 762       if (!MI->isCopy() && !MI->getDesc().mayStore())
 763         continue;
 764       SlotIndex Idx = LIS.getInstructionIndex(MI);
 765       if (LI->getVNInfoAt(Idx) != VNI)
 766         continue;
 767
 768       // Follow sibling copies down the dominator tree.
 769       if (unsigned DstReg = isFullCopyOf(MI, Reg)) {
 770         if (isSibling(DstReg)) {
 771            LiveInterval &DstLI = LIS.getInterval(DstReg);
 772            VNInfo *DstVNI = DstLI.getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
 773            assert(DstVNI && "Missing defined value");
 774            assert(DstVNI->def == Idx.getRegSlot() && "Wrong copy def slot");
 775            WorkList.push_back(std::make_pair(&DstLI, DstVNI));
 776         }
 777         continue;
 778       }
 779
 780       // Erase spills.
 781       int FI;
 782       if (Reg == TII.isStoreToStackSlot(MI, FI) && FI == StackSlot) {
 783         DEBUG(dbgs() << "Redundant spill " << Idx << '\t' << *MI);
 784         // eliminateDeadDefs won't normally remove stores, so switch opcode.
 785         MI->setDesc(TII.get(TargetOpcode::KILL));
 786         DeadDefs.push_back(MI);
 787         ++NumSpillsRemoved;
 788         --NumSpills;
 789       }
 790     }
 791   } while (!WorkList.empty());
 792 }
 793
 794
 795 //===----------------------------------------------------------------------===//
 796 //                            Rematerialization
 797 //===----------------------------------------------------------------------===//
 798
 799 /// markValueUsed - Remember that VNI failed to rematerialize, so its defining
 800 /// instruction cannot be eliminated. See through snippet copies
 801 void InlineSpiller::markValueUsed(LiveInterval *LI, VNInfo *VNI) {
 802   SmallVector<std::pair<LiveInterval*, VNInfo*>, 8> WorkList;
 803   WorkList.push_back(std::make_pair(LI, VNI));
 804   do {
 805     tie(LI, VNI) = WorkList.pop_back_val();
 806     if (!UsedValues.insert(VNI))
 807       continue;
 808
 809     if (VNI->isPHIDef()) {
 810       MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(VNI->def);
 811       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 812              PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 813         VNInfo *PVNI = LI->getVNInfoAt(LIS.getMBBEndIdx(*PI).getPrevSlot());
 814         if (PVNI)
 815           WorkList.push_back(std::make_pair(LI, PVNI));
 816       }
 817       continue;
 818     }
 819
 820     // Follow snippet copies.
 821     MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(VNI->def);
 822     if (!SnippetCopies.count(MI))
 823       continue;
 824     LiveInterval &SnipLI = LIS.getInterval(MI->getOperand(1).getReg());
 825     assert(isRegToSpill(SnipLI.reg) && "Unexpected register in copy");
 826     VNInfo *SnipVNI = SnipLI.getVNInfoAt(VNI->def.getRegSlot(true));
 827     assert(SnipVNI && "Snippet undefined before copy");
 828     WorkList.push_back(std::make_pair(&SnipLI, SnipVNI));
 829   } while (!WorkList.empty());
 830 }
 831
 832 /// reMaterializeFor - Attempt to rematerialize before MI instead of reloading.
 833 bool InlineSpiller::reMaterializeFor(LiveInterval &VirtReg,
 834                                      MachineBasicBlock::iterator MI) {
 835   SlotIndex UseIdx = LIS.getInstructionIndex(MI).getRegSlot(true);
 836   VNInfo *ParentVNI = VirtReg.getVNInfoAt(UseIdx.getBaseIndex());
 837
 838   if (!ParentVNI) {
 839     DEBUG(dbgs() << "\tadding <undef> flags: ");
 840     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 841       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 842       if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.getReg() == VirtReg.reg)
 843         MO.setIsUndef();
 844     }
 845     DEBUG(dbgs() << UseIdx << '\t' << *MI);
 846     return true;
 847   }
 848
 849   if (SnippetCopies.count(MI))
 850     return false;
 851
 852   // Use an OrigVNI from traceSiblingValue when ParentVNI is a sibling copy.
 853   LiveRangeEdit::Remat RM(ParentVNI);
 854   SibValueMap::const_iterator SibI = SibValues.find(ParentVNI);
 855   if (SibI != SibValues.end())
 856     RM.OrigMI = SibI->second.DefMI;
 857   if (!Edit->canRematerializeAt(RM, UseIdx, false, LIS)) {
 858     markValueUsed(&VirtReg, ParentVNI);
 859     DEBUG(dbgs() << "\tcannot remat for " << UseIdx << '\t' << *MI);
 860     return false;
 861   }
 862
 863   // If the instruction also writes VirtReg.reg, it had better not require the
 864   // same register for uses and defs.
 865   bool Reads, Writes;
 866   SmallVector<unsigned, 8> Ops;
 867   tie(Reads, Writes) = MI->readsWritesVirtualRegister(VirtReg.reg, &Ops);
 868   if (Writes) {
 869     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 870       MachineOperand &MO = MI->getOperand(Ops[i]);
 871       if (MO.isUse() ? MI->isRegTiedToDefOperand(Ops[i]) : MO.getSubReg()) {
 872         markValueUsed(&VirtReg, ParentVNI);
 873         DEBUG(dbgs() << "\tcannot remat tied reg: " << UseIdx << '\t' << *MI);
 874         return false;
 875       }
 876     }
 877   }
 878
 879   // Before rematerializing into a register for a single instruction, try to
 880   // fold a load into the instruction. That avoids allocating a new register.
 881   if (RM.OrigMI->getDesc().canFoldAsLoad() &&
 882       foldMemoryOperand(MI, Ops, RM.OrigMI)) {
 883     Edit->markRematerialized(RM.ParentVNI);
 884     ++NumFoldedLoads;
 885     return true;
 886   }
 887
 888   // Alocate a new register for the remat.
 889   LiveInterval &NewLI = Edit->createFrom(Original, LIS, VRM);
 890   NewLI.markNotSpillable();
 891
 892   // Finally we can rematerialize OrigMI before MI.
 893   SlotIndex DefIdx = Edit->rematerializeAt(*MI->getParent(), MI, NewLI.reg, RM,
 894                                            LIS, TII, TRI);
 895   DEBUG(dbgs() << "\tremat:  " << DefIdx << '\t'
 896                << *LIS.getInstructionFromIndex(DefIdx));
 897
 898   // Replace operands
 899   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 900     MachineOperand &MO = MI->getOperand(Ops[i]);
 901     if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.getReg() == VirtReg.reg) {
 902       MO.setReg(NewLI.reg);
 903       MO.setIsKill();
 904     }
 905   }
 906   DEBUG(dbgs() << "\t        " << UseIdx << '\t' << *MI);
 907
 908   VNInfo *DefVNI = NewLI.getNextValue(DefIdx, 0, LIS.getVNInfoAllocator());
 909   NewLI.addRange(LiveRange(DefIdx, UseIdx.getRegSlot(), DefVNI));
 910   DEBUG(dbgs() << "\tinterval: " << NewLI << '\n');
 911   ++NumRemats;
 912   return true;
 913 }
 914
 915 /// reMaterializeAll - Try to rematerialize as many uses as possible,
 916 /// and trim the live ranges after.
 917 void InlineSpiller::reMaterializeAll() {
 918   // analyzeSiblingValues has already tested all relevant defining instructions.
 919   if (!Edit->anyRematerializable(LIS, TII, AA))
 920     return;
 921
 922   UsedValues.clear();
 923
 924   // Try to remat before all uses of snippets.
 925   bool anyRemat = false;
 926   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i) {
 927     unsigned Reg = RegsToSpill[i];
 928     LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
 929     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
 930          RI = MRI.use_nodbg_begin(Reg);
 931          MachineInstr *MI = RI.skipInstruction();)
 932       anyRemat |= reMaterializeFor(LI, MI);
 933   }
 934   if (!anyRemat)
 935     return;
 936
 937   // Remove any values that were completely rematted.
 938   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i) {
 939     unsigned Reg = RegsToSpill[i];
 940     LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
 941     for (LiveInterval::vni_iterator I = LI.vni_begin(), E = LI.vni_end();
 942          I != E; ++I) {
 943       VNInfo *VNI = *I;
 944       if (VNI->isUnused() || VNI->isPHIDef() || UsedValues.count(VNI))
 945         continue;
 946       MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(VNI->def);
 947       MI->addRegisterDead(Reg, &TRI);
 948       if (!MI->allDefsAreDead())
 949         continue;
 950       DEBUG(dbgs() << "All defs dead: " << *MI);
 951       DeadDefs.push_back(MI);
 952     }
 953   }
 954
 955   // Eliminate dead code after remat. Note that some snippet copies may be
 956   // deleted here.
 957   if (DeadDefs.empty())
 958     return;
 959   DEBUG(dbgs() << "Remat created " << DeadDefs.size() << " dead defs.\n");
 960   Edit->eliminateDeadDefs(DeadDefs, LIS, VRM, TII);
 961
 962   // Get rid of deleted and empty intervals.
 963   for (unsigned i = RegsToSpill.size(); i != 0; --i) {
 964     unsigned Reg = RegsToSpill[i-1];
 965     if (!LIS.hasInterval(Reg)) {
 966       RegsToSpill.erase(RegsToSpill.begin() + (i - 1));
 967       continue;
 968     }
 969     LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
 970     if (!LI.empty())
 971       continue;
 972     Edit->eraseVirtReg(Reg, LIS);
 973     RegsToSpill.erase(RegsToSpill.begin() + (i - 1));
 974   }
 975   DEBUG(dbgs() << RegsToSpill.size() << " registers to spill after remat.\n");
 976 }
 977
 978
 979 //===----------------------------------------------------------------------===//
 980 //                                 Spilling
 981 //===----------------------------------------------------------------------===//
 982
 983 /// If MI is a load or store of StackSlot, it can be removed.
 984 bool InlineSpiller::coalesceStackAccess(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 985   int FI = 0;
 986   unsigned InstrReg = TII.isLoadFromStackSlot(MI, FI);
 987   bool IsLoad = InstrReg;
 988   if (!IsLoad)
 989     InstrReg = TII.isStoreToStackSlot(MI, FI);
 990
 991   // We have a stack access. Is it the right register and slot?
 992   if (InstrReg != Reg || FI != StackSlot)
 993     return false;
 994
 995   DEBUG(dbgs() << "Coalescing stack access: " << *MI);
 996   LIS.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
 997   MI->eraseFromParent();
 998
 999   if (IsLoad) {
1000     ++NumReloadsRemoved;
1001     --NumReloads;
1002   } else {
1003     ++NumSpillsRemoved;
1004     --NumSpills;
1005   }
1006
1007   return true;
1008 }
1009
1010 /// foldMemoryOperand - Try folding stack slot references in Ops into MI.
1011 /// @param MI     Instruction using or defining the current register.
1012 /// @param Ops    Operand indices from readsWritesVirtualRegister().
1013 /// @param LoadMI Load instruction to use instead of stack slot when non-null.
1014 /// @return       True on success, and MI will be erased.
1015 bool InlineSpiller::foldMemoryOperand(MachineBasicBlock::iterator MI,
1016                                       const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
1017                                       MachineInstr *LoadMI) {
1018   bool WasCopy = MI->isCopy();
1019   unsigned ImpReg = 0;
1020
1021   // TargetInstrInfo::foldMemoryOperand only expects explicit, non-tied
1022   // operands.
1023   SmallVector<unsigned, 8> FoldOps;
1024   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1025     unsigned Idx = Ops[i];
1026     MachineOperand &MO = MI->getOperand(Idx);
1027     if (MO.isImplicit()) {
1028       ImpReg = MO.getReg();
1029       continue;
1030     }
1031     // FIXME: Teach targets to deal with subregs.
1032     if (MO.getSubReg())
1033       return false;
1034     // We cannot fold a load instruction into a def.
1035     if (LoadMI && MO.isDef())
1036       return false;
1037     // Tied use operands should not be passed to foldMemoryOperand.
1038     if (!MI->isRegTiedToDefOperand(Idx))
1039       FoldOps.push_back(Idx);
1040   }
1041
1042   MachineInstr *FoldMI =
1043                 LoadMI ? TII.foldMemoryOperand(MI, FoldOps, LoadMI)
1044                        : TII.foldMemoryOperand(MI, FoldOps, StackSlot);
1045   if (!FoldMI)
1046     return false;
1047   LIS.ReplaceMachineInstrInMaps(MI, FoldMI);
1048   MI->eraseFromParent();
1049
1050   // TII.foldMemoryOperand may have left some implicit operands on the
1051   // instruction.  Strip them.
1052   if (ImpReg)
1053     for (unsigned i = FoldMI->getNumOperands(); i; --i) {
1054       MachineOperand &MO = FoldMI->getOperand(i - 1);
1055       if (!MO.isReg() || !MO.isImplicit())
1056         break;
1057       if (MO.getReg() == ImpReg)
1058         FoldMI->RemoveOperand(i - 1);
1059     }
1060
1061   DEBUG(dbgs() << "\tfolded:  " << LIS.getInstructionIndex(FoldMI) << '\t'
1062                << *FoldMI);
1063   if (!WasCopy)
1064     ++NumFolded;
1065   else if (Ops.front() == 0)
1066     ++NumSpills;
1067   else
1068     ++NumReloads;
1069   return true;
1070 }
1071
1072 /// insertReload - Insert a reload of NewLI.reg before MI.
1073 void InlineSpiller::insertReload(LiveInterval &NewLI,
1074                                  SlotIndex Idx,
1075                                  MachineBasicBlock::iterator MI) {
1076   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
1077   TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, NewLI.reg, StackSlot,
1078                            MRI.getRegClass(NewLI.reg), &TRI);
1079   --MI; // Point to load instruction.
1080   SlotIndex LoadIdx = LIS.InsertMachineInstrInMaps(MI).getRegSlot();
1081   DEBUG(dbgs() << "\treload:  " << LoadIdx << '\t' << *MI);
1082   VNInfo *LoadVNI = NewLI.getNextValue(LoadIdx, 0,
1083                                        LIS.getVNInfoAllocator());
1084   NewLI.addRange(LiveRange(LoadIdx, Idx, LoadVNI));
1085   ++NumReloads;
1086 }
1087
1088 /// insertSpill - Insert a spill of NewLI.reg after MI.
1089 void InlineSpiller::insertSpill(LiveInterval &NewLI, const LiveInterval &OldLI,
1090                                 SlotIndex Idx, MachineBasicBlock::iterator MI) {
1091   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
1092   TII.storeRegToStackSlot(MBB, ++MI, NewLI.reg, true, StackSlot,
1093                           MRI.getRegClass(NewLI.reg), &TRI);
1094   --MI; // Point to store instruction.
1095   SlotIndex StoreIdx = LIS.InsertMachineInstrInMaps(MI).getRegSlot();
1096   DEBUG(dbgs() << "\tspilled: " << StoreIdx << '\t' << *MI);
1097   VNInfo *StoreVNI = NewLI.getNextValue(Idx, 0, LIS.getVNInfoAllocator());
1098   NewLI.addRange(LiveRange(Idx, StoreIdx, StoreVNI));
1099   ++NumSpills;
1100 }
1101
1102 /// spillAroundUses - insert spill code around each use of Reg.
1103 void InlineSpiller::spillAroundUses(unsigned Reg) {
1104   DEBUG(dbgs() << "spillAroundUses " << PrintReg(Reg) << '\n');
1105   LiveInterval &OldLI = LIS.getInterval(Reg);
1106
1107   // Iterate over instructions using Reg.
1108   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(Reg);
1109        MachineInstr *MI = RI.skipInstruction();) {
1110
1111     // Debug values are not allowed to affect codegen.
1112     if (MI->isDebugValue()) {
1113       // Modify DBG_VALUE now that the value is in a spill slot.
1114       uint64_t Offset = MI->getOperand(1).getImm();
1115       const MDNode *MDPtr = MI->getOperand(2).getMetadata();
1116       DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
1117       if (MachineInstr *NewDV = TII.emitFrameIndexDebugValue(MF, StackSlot,
1118                                                            Offset, MDPtr, DL)) {
1119         DEBUG(dbgs() << "Modifying debug info due to spill:" << "\t" << *MI);
1120         MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1121         MBB->insert(MBB->erase(MI), NewDV);
1122       } else {
1123         DEBUG(dbgs() << "Removing debug info due to spill:" << "\t" << *MI);
1124         MI->eraseFromParent();
1125       }
1126       continue;
1127     }
1128
1129     // Ignore copies to/from snippets. We'll delete them.
1130     if (SnippetCopies.count(MI))
1131       continue;
1132
1133     // Stack slot accesses may coalesce away.
1134     if (coalesceStackAccess(MI, Reg))
1135       continue;
1136
1137     // Analyze instruction.
1138     bool Reads, Writes;
1139     SmallVector<unsigned, 8> Ops;
1140     tie(Reads, Writes) = MI->readsWritesVirtualRegister(Reg, &Ops);
1141
1142     // Find the slot index where this instruction reads and writes OldLI.
1143     // This is usually the def slot, except for tied early clobbers.
1144     SlotIndex Idx = LIS.getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
1145     if (VNInfo *VNI = OldLI.getVNInfoAt(Idx.getRegSlot(true)))
1146       if (SlotIndex::isSameInstr(Idx, VNI->def))
1147         Idx = VNI->def;
1148
1149     // Check for a sibling copy.
1150     unsigned SibReg = isFullCopyOf(MI, Reg);
1151     if (SibReg && isSibling(SibReg)) {
1152       // This may actually be a copy between snippets.
1153       if (isRegToSpill(SibReg)) {
1154         DEBUG(dbgs() << "Found new snippet copy: " << *MI);
1155         SnippetCopies.insert(MI);
1156         continue;
1157       }
1158       if (Writes) {
1159         // Hoist the spill of a sib-reg copy.
1160         if (hoistSpill(OldLI, MI)) {
1161           // This COPY is now dead, the value is already in the stack slot.
1162           MI->getOperand(0).setIsDead();
1163           DeadDefs.push_back(MI);
1164           continue;
1165         }
1166       } else {
1167         // This is a reload for a sib-reg copy. Drop spills downstream.
1168         LiveInterval &SibLI = LIS.getInterval(SibReg);
1169         eliminateRedundantSpills(SibLI, SibLI.getVNInfoAt(Idx));
1170         // The COPY will fold to a reload below.
1171       }
1172     }
1173
1174     // Attempt to fold memory ops.
1175     if (foldMemoryOperand(MI, Ops))
1176       continue;
1177
1178     // Allocate interval around instruction.
1179     // FIXME: Infer regclass from instruction alone.
1180     LiveInterval &NewLI = Edit->createFrom(Reg, LIS, VRM);
1181     NewLI.markNotSpillable();
1182
1183     if (Reads)
1184       insertReload(NewLI, Idx, MI);
1185
1186     // Rewrite instruction operands.
1187     bool hasLiveDef = false;
1188     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1189       MachineOperand &MO = MI->getOperand(Ops[i]);
1190       MO.setReg(NewLI.reg);
1191       if (MO.isUse()) {
1192         if (!MI->isRegTiedToDefOperand(Ops[i]))
1193           MO.setIsKill();
1194       } else {
1195         if (!MO.isDead())
1196           hasLiveDef = true;
1197       }
1198     }
1199     DEBUG(dbgs() << "\trewrite: " << Idx << '\t' << *MI);
1200
1201     // FIXME: Use a second vreg if instruction has no tied ops.
1202     if (Writes) {
1203      if (hasLiveDef)
1204       insertSpill(NewLI, OldLI, Idx, MI);
1205      else {
1206        // This instruction defines a dead value.  We don't need to spill it,
1207        // but do create a live range for the dead value.
1208        VNInfo *VNI = NewLI.getNextValue(Idx, 0, LIS.getVNInfoAllocator());
1209        NewLI.addRange(LiveRange(Idx, Idx.getNextSlot(), VNI));
1210      }
1211     }
1212
1213     DEBUG(dbgs() << "\tinterval: " << NewLI << '\n');
1214   }
1215 }
1216
1217 /// spillAll - Spill all registers remaining after rematerialization.
1218 void InlineSpiller::spillAll() {
1219   // Update LiveStacks now that we are committed to spilling.
1220   if (StackSlot == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT) {
1221     StackSlot = VRM.assignVirt2StackSlot(Original);
1222     StackInt = &LSS.getOrCreateInterval(StackSlot, MRI.getRegClass(Original));
1223     StackInt->getNextValue(SlotIndex(), 0, LSS.getVNInfoAllocator());
1224   } else
1225     StackInt = &LSS.getInterval(StackSlot);
1226
1227   if (Original != Edit->getReg())
1228     VRM.assignVirt2StackSlot(Edit->getReg(), StackSlot);
1229
1230   assert(StackInt->getNumValNums() == 1 && "Bad stack interval values");
1231   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i)
1232     StackInt->MergeRangesInAsValue(LIS.getInterval(RegsToSpill[i]),
1233                                    StackInt->getValNumInfo(0));
1234   DEBUG(dbgs() << "Merged spilled regs: " << *StackInt << '\n');
1235
1236   // Spill around uses of all RegsToSpill.
1237   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i)
1238     spillAroundUses(RegsToSpill[i]);
1239
1240   // Hoisted spills may cause dead code.
1241   if (!DeadDefs.empty()) {
1242     DEBUG(dbgs() << "Eliminating " << DeadDefs.size() << " dead defs\n");
1243     Edit->eliminateDeadDefs(DeadDefs, LIS, VRM, TII);
1244   }
1245
1246   // Finally delete the SnippetCopies.
1247   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i) {
1248     for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(RegsToSpill[i]);
1249          MachineInstr *MI = RI.skipInstruction();) {
1250       assert(SnippetCopies.count(MI) && "Remaining use wasn't a snippet copy");
1251       // FIXME: Do this with a LiveRangeEdit callback.
1252       LIS.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1253       MI->eraseFromParent();
1254     }
1255   }
1256
1257   // Delete all spilled registers.
1258   for (unsigned i = 0, e = RegsToSpill.size(); i != e; ++i)
1259     Edit->eraseVirtReg(RegsToSpill[i], LIS);
1260 }
1261
1262 void InlineSpiller::spill(LiveRangeEdit &edit) {
1263   ++NumSpilledRanges;
1264   Edit = &edit;
1265   assert(!TargetRegisterInfo::isStackSlot(edit.getReg())
1266          && "Trying to spill a stack slot.");
1267   // Share a stack slot among all descendants of Original.
1268   Original = VRM.getOriginal(edit.getReg());
1269   StackSlot = VRM.getStackSlot(Original);
1270   StackInt = 0;
1271
1272   DEBUG(dbgs() << "Inline spilling "
1273                << MRI.getRegClass(edit.getReg())->getName()
1274                << ':' << edit.getParent() << "\nFrom original "
1275                << LIS.getInterval(Original) << '\n');
1276   assert(edit.getParent().isSpillable() &&
1277          "Attempting to spill already spilled value.");
1278   assert(DeadDefs.empty() && "Previous spill didn't remove dead defs");
1279
1280   collectRegsToSpill();
1281   analyzeSiblingValues();
1282   reMaterializeAll();
1283
1284   // Remat may handle everything.
1285   if (!RegsToSpill.empty())
1286     spillAll();
1287
1288   Edit->calculateRegClassAndHint(MF, LIS, Loops);
1289 }