lib/CodeGen/LiveDebugVariables.cpp

   1 //===- LiveDebugVariables.cpp - Tracking debug info variables -------------===//
   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 // This file implements the LiveDebugVariables analysis.
  11 //
  12 // Remove all DBG_VALUE instructions referencing virtual registers and replace
  13 // them with a data structure tracking where live user variables are kept - in a
  14 // virtual register or in a stack slot.
  15 //
  16 // Allow the data structure to be updated during register allocation when values
  17 // are moved between registers and stack slots. Finally emit new DBG_VALUE
  18 // instructions after register allocation is complete.
  19 //
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #include "LiveDebugVariables.h"
  23 #include "llvm/ADT/IntervalMap.h"
  24 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/LexicalScopes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
  33 #include "llvm/IR/Constants.h"
  34 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
  35 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  36 #include "llvm/IR/Value.h"
  37 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  38 #include "llvm/Support/Debug.h"
  39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  43 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  44 #include <memory>
  45
  46 using namespace llvm;
  47
  48 #define DEBUG_TYPE "livedebug"
  49
  50 static cl::opt<bool>
  51 EnableLDV("live-debug-variables", cl::init(true),
  52           cl::desc("Enable the live debug variables pass"), cl::Hidden);
  53
  54 STATISTIC(NumInsertedDebugValues, "Number of DBG_VALUEs inserted");
  55 char LiveDebugVariables::ID = 0;
  56
  57 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LiveDebugVariables, "livedebugvars",
  58                 "Debug Variable Analysis", false, false)
  59 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
  60 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
  61 INITIALIZE_PASS_END(LiveDebugVariables, "livedebugvars",
  62                 "Debug Variable Analysis", false, false)
  63
  64 void LiveDebugVariables::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  65   AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  66   AU.addRequiredTransitive<LiveIntervals>();
  67   AU.setPreservesAll();
  68   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  69 }
  70
  71 LiveDebugVariables::LiveDebugVariables() : MachineFunctionPass(ID), pImpl(nullptr) {
  72   initializeLiveDebugVariablesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  73 }
  74
  75 /// LocMap - Map of where a user value is live, and its location.
  76 typedef IntervalMap<SlotIndex, unsigned, 4> LocMap;
  77
  78 namespace {
  79 /// UserValueScopes - Keeps track of lexical scopes associated with a
  80 /// user value's source location.
  81 class UserValueScopes {
  82   DebugLoc DL;
  83   LexicalScopes &LS;
  84   SmallPtrSet<const MachineBasicBlock *, 4> LBlocks;
  85
  86 public:
  87   UserValueScopes(DebugLoc D, LexicalScopes &L) : DL(D), LS(L) {}
  88
  89   /// dominates - Return true if current scope dominates at least one machine
  90   /// instruction in a given machine basic block.
  91   bool dominates(MachineBasicBlock *MBB) {
  92     if (LBlocks.empty())
  93       LS.getMachineBasicBlocks(DL, LBlocks);
  94     if (LBlocks.count(MBB) != 0 || LS.dominates(DL, MBB))
  95       return true;
  96     return false;
  97   }
  98 };
  99 } // end anonymous namespace
 100
 101 /// UserValue - A user value is a part of a debug info user variable.
 102 ///
 103 /// A DBG_VALUE instruction notes that (a sub-register of) a virtual register
 104 /// holds part of a user variable. The part is identified by a byte offset.
 105 ///
 106 /// UserValues are grouped into equivalence classes for easier searching. Two
 107 /// user values are related if they refer to the same variable, or if they are
 108 /// held by the same virtual register. The equivalence class is the transitive
 109 /// closure of that relation.
 110 namespace {
 111 class LDVImpl;
 112 class UserValue {
 113   const MDNode *Variable;   ///< The debug info variable we are part of.
 114   const MDNode *Expression; ///< Any complex address expression.
 115   unsigned offset;        ///< Byte offset into variable.
 116   bool IsIndirect;        ///< true if this is a register-indirect+offset value.
 117   DebugLoc dl;            ///< The debug location for the variable. This is
 118                           ///< used by dwarf writer to find lexical scope.
 119   UserValue *leader;      ///< Equivalence class leader.
 120   UserValue *next;        ///< Next value in equivalence class, or null.
 121
 122   /// Numbered locations referenced by locmap.
 123   SmallVector<MachineOperand, 4> locations;
 124
 125   /// Map of slot indices where this value is live.
 126   LocMap locInts;
 127
 128   /// coalesceLocation - After LocNo was changed, check if it has become
 129   /// identical to another location, and coalesce them. This may cause LocNo or
 130   /// a later location to be erased, but no earlier location will be erased.
 131   void coalesceLocation(unsigned LocNo);
 132
 133   /// insertDebugValue - Insert a DBG_VALUE into MBB at Idx for LocNo.
 134   void insertDebugValue(MachineBasicBlock *MBB, SlotIndex Idx, unsigned LocNo,
 135                         LiveIntervals &LIS, const TargetInstrInfo &TII);
 136
 137   /// splitLocation - Replace OldLocNo ranges with NewRegs ranges where NewRegs
 138   /// is live. Returns true if any changes were made.
 139   bool splitLocation(unsigned OldLocNo, ArrayRef<unsigned> NewRegs,
 140                      LiveIntervals &LIS);
 141
 142 public:
 143   /// UserValue - Create a new UserValue.
 144   UserValue(const MDNode *var, const MDNode *expr, unsigned o, bool i,
 145             DebugLoc L, LocMap::Allocator &alloc)
 146       : Variable(var), Expression(expr), offset(o), IsIndirect(i), dl(L),
 147         leader(this), next(nullptr), locInts(alloc) {}
 148
 149   /// getLeader - Get the leader of this value's equivalence class.
 150   UserValue *getLeader() {
 151     UserValue *l = leader;
 152     while (l != l->leader)
 153       l = l->leader;
 154     return leader = l;
 155   }
 156
 157   /// getNext - Return the next UserValue in the equivalence class.
 158   UserValue *getNext() const { return next; }
 159
 160   /// match - Does this UserValue match the parameters?
 161   bool match(const MDNode *Var, const MDNode *Expr, unsigned Offset,
 162              bool indirect) const {
 163     return Var == Variable && Expr == Expression && Offset == offset &&
 164            indirect == IsIndirect;
 165   }
 166
 167   /// merge - Merge equivalence classes.
 168   static UserValue *merge(UserValue *L1, UserValue *L2) {
 169     L2 = L2->getLeader();
 170     if (!L1)
 171       return L2;
 172     L1 = L1->getLeader();
 173     if (L1 == L2)
 174       return L1;
 175     // Splice L2 before L1's members.
 176     UserValue *End = L2;
 177     while (End->next)
 178       End->leader = L1, End = End->next;
 179     End->leader = L1;
 180     End->next = L1->next;
 181     L1->next = L2;
 182     return L1;
 183   }
 184
 185   /// getLocationNo - Return the location number that matches Loc.
 186   unsigned getLocationNo(const MachineOperand &LocMO) {
 187     if (LocMO.isReg()) {
 188       if (LocMO.getReg() == 0)
 189         return ~0u;
 190       // For register locations we dont care about use/def and other flags.
 191       for (unsigned i = 0, e = locations.size(); i != e; ++i)
 192         if (locations[i].isReg() &&
 193             locations[i].getReg() == LocMO.getReg() &&
 194             locations[i].getSubReg() == LocMO.getSubReg())
 195           return i;
 196     } else
 197       for (unsigned i = 0, e = locations.size(); i != e; ++i)
 198         if (LocMO.isIdenticalTo(locations[i]))
 199           return i;
 200     locations.push_back(LocMO);
 201     // We are storing a MachineOperand outside a MachineInstr.
 202     locations.back().clearParent();
 203     // Don't store def operands.
 204     if (locations.back().isReg())
 205       locations.back().setIsUse();
 206     return locations.size() - 1;
 207   }
 208
 209   /// mapVirtRegs - Ensure that all virtual register locations are mapped.
 210   void mapVirtRegs(LDVImpl *LDV);
 211
 212   /// addDef - Add a definition point to this value.
 213   void addDef(SlotIndex Idx, const MachineOperand &LocMO) {
 214     // Add a singular (Idx,Idx) -> Loc mapping.
 215     LocMap::iterator I = locInts.find(Idx);
 216     if (!I.valid() || I.start() != Idx)
 217       I.insert(Idx, Idx.getNextSlot(), getLocationNo(LocMO));
 218     else
 219       // A later DBG_VALUE at the same SlotIndex overrides the old location.
 220       I.setValue(getLocationNo(LocMO));
 221   }
 222
 223   /// extendDef - Extend the current definition as far as possible down the
 224   /// dominator tree. Stop when meeting an existing def or when leaving the live
 225   /// range of VNI.
 226   /// End points where VNI is no longer live are added to Kills.
 227   /// @param Idx   Starting point for the definition.
 228   /// @param LocNo Location number to propagate.
 229   /// @param LR    Restrict liveness to where LR has the value VNI. May be null.
 230   /// @param VNI   When LR is not null, this is the value to restrict to.
 231   /// @param Kills Append end points of VNI's live range to Kills.
 232   /// @param LIS   Live intervals analysis.
 233   /// @param MDT   Dominator tree.
 234   void extendDef(SlotIndex Idx, unsigned LocNo,
 235                  LiveRange *LR, const VNInfo *VNI,
 236                  SmallVectorImpl<SlotIndex> *Kills,
 237                  LiveIntervals &LIS, MachineDominatorTree &MDT,
 238                  UserValueScopes &UVS);
 239
 240   /// addDefsFromCopies - The value in LI/LocNo may be copies to other
 241   /// registers. Determine if any of the copies are available at the kill
 242   /// points, and add defs if possible.
 243   /// @param LI      Scan for copies of the value in LI->reg.
 244   /// @param LocNo   Location number of LI->reg.
 245   /// @param Kills   Points where the range of LocNo could be extended.
 246   /// @param NewDefs Append (Idx, LocNo) of inserted defs here.
 247   void addDefsFromCopies(LiveInterval *LI, unsigned LocNo,
 248                       const SmallVectorImpl<SlotIndex> &Kills,
 249                       SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &NewDefs,
 250                       MachineRegisterInfo &MRI,
 251                       LiveIntervals &LIS);
 252
 253   /// computeIntervals - Compute the live intervals of all locations after
 254   /// collecting all their def points.
 255   void computeIntervals(MachineRegisterInfo &MRI, const TargetRegisterInfo &TRI,
 256                         LiveIntervals &LIS, MachineDominatorTree &MDT,
 257                         UserValueScopes &UVS);
 258
 259   /// splitRegister - Replace OldReg ranges with NewRegs ranges where NewRegs is
 260   /// live. Returns true if any changes were made.
 261   bool splitRegister(unsigned OldLocNo, ArrayRef<unsigned> NewRegs,
 262                      LiveIntervals &LIS);
 263
 264   /// rewriteLocations - Rewrite virtual register locations according to the
 265   /// provided virtual register map.
 266   void rewriteLocations(VirtRegMap &VRM, const TargetRegisterInfo &TRI);
 267
 268   /// emitDebugValues - Recreate DBG_VALUE instruction from data structures.
 269   void emitDebugValues(VirtRegMap *VRM,
 270                        LiveIntervals &LIS, const TargetInstrInfo &TRI);
 271
 272   /// getDebugLoc - Return DebugLoc of this UserValue.
 273   DebugLoc getDebugLoc() { return dl;}
 274   void print(raw_ostream &, const TargetRegisterInfo *);
 275 };
 276 } // namespace
 277
 278 /// LDVImpl - Implementation of the LiveDebugVariables pass.
 279 namespace {
 280 class LDVImpl {
 281   LiveDebugVariables &pass;
 282   LocMap::Allocator allocator;
 283   MachineFunction *MF;
 284   LiveIntervals *LIS;
 285   LexicalScopes LS;
 286   MachineDominatorTree *MDT;
 287   const TargetRegisterInfo *TRI;
 288
 289   /// Whether emitDebugValues is called.
 290   bool EmitDone;
 291   /// Whether the machine function is modified during the pass.
 292   bool ModifiedMF;
 293
 294   /// userValues - All allocated UserValue instances.
 295   SmallVector<std::unique_ptr<UserValue>, 8> userValues;
 296
 297   /// Map virtual register to eq class leader.
 298   typedef DenseMap<unsigned, UserValue*> VRMap;
 299   VRMap virtRegToEqClass;
 300
 301   /// Map user variable to eq class leader.
 302   typedef DenseMap<const MDNode *, UserValue*> UVMap;
 303   UVMap userVarMap;
 304
 305   /// getUserValue - Find or create a UserValue.
 306   UserValue *getUserValue(const MDNode *Var, const MDNode *Expr,
 307                           unsigned Offset, bool IsIndirect, DebugLoc DL);
 308
 309   /// lookupVirtReg - Find the EC leader for VirtReg or null.
 310   UserValue *lookupVirtReg(unsigned VirtReg);
 311
 312   /// handleDebugValue - Add DBG_VALUE instruction to our maps.
 313   /// @param MI  DBG_VALUE instruction
 314   /// @param Idx Last valid SLotIndex before instruction.
 315   /// @return    True if the DBG_VALUE instruction should be deleted.
 316   bool handleDebugValue(MachineInstr *MI, SlotIndex Idx);
 317
 318   /// collectDebugValues - Collect and erase all DBG_VALUE instructions, adding
 319   /// a UserValue def for each instruction.
 320   /// @param mf MachineFunction to be scanned.
 321   /// @return True if any debug values were found.
 322   bool collectDebugValues(MachineFunction &mf);
 323
 324   /// computeIntervals - Compute the live intervals of all user values after
 325   /// collecting all their def points.
 326   void computeIntervals();
 327
 328 public:
 329   LDVImpl(LiveDebugVariables *ps)
 330       : pass(*ps), MF(nullptr), EmitDone(false), ModifiedMF(false) {}
 331   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &mf);
 332
 333   /// clear - Release all memory.
 334   void clear() {
 335     MF = nullptr;
 336     userValues.clear();
 337     virtRegToEqClass.clear();
 338     userVarMap.clear();
 339     // Make sure we call emitDebugValues if the machine function was modified.
 340     assert((!ModifiedMF || EmitDone) &&
 341            "Dbg values are not emitted in LDV");
 342     EmitDone = false;
 343     ModifiedMF = false;
 344     LS.reset();
 345   }
 346
 347   /// mapVirtReg - Map virtual register to an equivalence class.
 348   void mapVirtReg(unsigned VirtReg, UserValue *EC);
 349
 350   /// splitRegister -  Replace all references to OldReg with NewRegs.
 351   void splitRegister(unsigned OldReg, ArrayRef<unsigned> NewRegs);
 352
 353   /// emitDebugValues - Recreate DBG_VALUE instruction from data structures.
 354   void emitDebugValues(VirtRegMap *VRM);
 355
 356   void print(raw_ostream&);
 357 };
 358 } // namespace
 359
 360 static void printDebugLoc(DebugLoc DL, raw_ostream &CommentOS,
 361                           const LLVMContext &Ctx) {
 362   if (!DL)
 363     return;
 364
 365   DIScope Scope = cast<MDScope>(DL.getScope());
 366   // Omit the directory, because it's likely to be long and uninteresting.
 367   CommentOS << Scope.getFilename();
 368   CommentOS << ':' << DL.getLine();
 369   if (DL.getCol() != 0)
 370     CommentOS << ':' << DL.getCol();
 371
 372   DebugLoc InlinedAtDL = DL.getInlinedAt();
 373   if (!InlinedAtDL)
 374     return;
 375
 376   CommentOS << " @[ ";
 377   printDebugLoc(InlinedAtDL, CommentOS, Ctx);
 378   CommentOS << " ]";
 379 }
 380
 381 static void printExtendedName(raw_ostream &OS, const MDLocalVariable *V) {
 382   const LLVMContext &Ctx = V->getContext();
 383   StringRef Res = V->getName();
 384   if (!Res.empty())
 385     OS << Res << "," << V->getLine();
 386   if (auto *InlinedAt = V->getInlinedAt()) {
 387     if (DebugLoc InlinedAtDL = InlinedAt) {
 388       OS << " @[";
 389       printDebugLoc(InlinedAtDL, OS, Ctx);
 390       OS << "]";
 391     }
 392   }
 393 }
 394
 395 void UserValue::print(raw_ostream &OS, const TargetRegisterInfo *TRI) {
 396   DIVariable DV = cast<MDLocalVariable>(Variable);
 397   OS << "!\"";
 398   printExtendedName(OS, DV);
 399
 400   OS << "\"\t";
 401   if (offset)
 402     OS << '+' << offset;
 403   for (LocMap::const_iterator I = locInts.begin(); I.valid(); ++I) {
 404     OS << " [" << I.start() << ';' << I.stop() << "):";
 405     if (I.value() == ~0u)
 406       OS << "undef";
 407     else
 408       OS << I.value();
 409   }
 410   for (unsigned i = 0, e = locations.size(); i != e; ++i) {
 411     OS << " Loc" << i << '=';
 412     locations[i].print(OS, TRI);
 413   }
 414   OS << '\n';
 415 }
 416
 417 void LDVImpl::print(raw_ostream &OS) {
 418   OS << "********** DEBUG VARIABLES **********\n";
 419   for (unsigned i = 0, e = userValues.size(); i != e; ++i)
 420     userValues[i]->print(OS, TRI);
 421 }
 422
 423 void UserValue::coalesceLocation(unsigned LocNo) {
 424   unsigned KeepLoc = 0;
 425   for (unsigned e = locations.size(); KeepLoc != e; ++KeepLoc) {
 426     if (KeepLoc == LocNo)
 427       continue;
 428     if (locations[KeepLoc].isIdenticalTo(locations[LocNo]))
 429       break;
 430   }
 431   // No matches.
 432   if (KeepLoc == locations.size())
 433     return;
 434
 435   // Keep the smaller location, erase the larger one.
 436   unsigned EraseLoc = LocNo;
 437   if (KeepLoc > EraseLoc)
 438     std::swap(KeepLoc, EraseLoc);
 439   locations.erase(locations.begin() + EraseLoc);
 440
 441   // Rewrite values.
 442   for (LocMap::iterator I = locInts.begin(); I.valid(); ++I) {
 443     unsigned v = I.value();
 444     if (v == EraseLoc)
 445       I.setValue(KeepLoc);      // Coalesce when possible.
 446     else if (v > EraseLoc)
 447       I.setValueUnchecked(v-1); // Avoid coalescing with untransformed values.
 448   }
 449 }
 450
 451 void UserValue::mapVirtRegs(LDVImpl *LDV) {
 452   for (unsigned i = 0, e = locations.size(); i != e; ++i)
 453     if (locations[i].isReg() &&
 454         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(locations[i].getReg()))
 455       LDV->mapVirtReg(locations[i].getReg(), this);
 456 }
 457
 458 UserValue *LDVImpl::getUserValue(const MDNode *Var, const MDNode *Expr,
 459                                  unsigned Offset, bool IsIndirect,
 460                                  DebugLoc DL) {
 461   UserValue *&Leader = userVarMap[Var];
 462   if (Leader) {
 463     UserValue *UV = Leader->getLeader();
 464     Leader = UV;
 465     for (; UV; UV = UV->getNext())
 466       if (UV->match(Var, Expr, Offset, IsIndirect))
 467         return UV;
 468   }
 469
 470   userValues.push_back(
 471       make_unique<UserValue>(Var, Expr, Offset, IsIndirect, DL, allocator));
 472   UserValue *UV = userValues.back().get();
 473   Leader = UserValue::merge(Leader, UV);
 474   return UV;
 475 }
 476
 477 void LDVImpl::mapVirtReg(unsigned VirtReg, UserValue *EC) {
 478   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) && "Only map VirtRegs");
 479   UserValue *&Leader = virtRegToEqClass[VirtReg];
 480   Leader = UserValue::merge(Leader, EC);
 481 }
 482
 483 UserValue *LDVImpl::lookupVirtReg(unsigned VirtReg) {
 484   if (UserValue *UV = virtRegToEqClass.lookup(VirtReg))
 485     return UV->getLeader();
 486   return nullptr;
 487 }
 488
 489 bool LDVImpl::handleDebugValue(MachineInstr *MI, SlotIndex Idx) {
 490   // DBG_VALUE loc, offset, variable
 491   if (MI->getNumOperands() != 4 ||
 492       !(MI->getOperand(1).isReg() || MI->getOperand(1).isImm()) ||
 493       !MI->getOperand(2).isMetadata()) {
 494     DEBUG(dbgs() << "Can't handle " << *MI);
 495     return false;
 496   }
 497
 498   // Get or create the UserValue for (variable,offset).
 499   bool IsIndirect = MI->isIndirectDebugValue();
 500   unsigned Offset = IsIndirect ? MI->getOperand(1).getImm() : 0;
 501   const MDNode *Var = MI->getDebugVariable();
 502   const MDNode *Expr = MI->getDebugExpression();
 503   //here.
 504   UserValue *UV =
 505       getUserValue(Var, Expr, Offset, IsIndirect, MI->getDebugLoc());
 506   UV->addDef(Idx, MI->getOperand(0));
 507   return true;
 508 }
 509
 510 bool LDVImpl::collectDebugValues(MachineFunction &mf) {
 511   bool Changed = false;
 512   for (MachineFunction::iterator MFI = mf.begin(), MFE = mf.end(); MFI != MFE;
 513        ++MFI) {
 514     MachineBasicBlock *MBB = MFI;
 515     for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB->begin(), MBBE = MBB->end();
 516          MBBI != MBBE;) {
 517       if (!MBBI->isDebugValue()) {
 518         ++MBBI;
 519         continue;
 520       }
 521       // DBG_VALUE has no slot index, use the previous instruction instead.
 522       SlotIndex Idx = MBBI == MBB->begin() ?
 523         LIS->getMBBStartIdx(MBB) :
 524         LIS->getInstructionIndex(std::prev(MBBI)).getRegSlot();
 525       // Handle consecutive DBG_VALUE instructions with the same slot index.
 526       do {
 527         if (handleDebugValue(MBBI, Idx)) {
 528           MBBI = MBB->erase(MBBI);
 529           Changed = true;
 530         } else
 531           ++MBBI;
 532       } while (MBBI != MBBE && MBBI->isDebugValue());
 533     }
 534   }
 535   return Changed;
 536 }
 537
 538 void UserValue::extendDef(SlotIndex Idx, unsigned LocNo,
 539                           LiveRange *LR, const VNInfo *VNI,
 540                           SmallVectorImpl<SlotIndex> *Kills,
 541                           LiveIntervals &LIS, MachineDominatorTree &MDT,
 542                           UserValueScopes &UVS) {
 543   SmallVector<SlotIndex, 16> Todo;
 544   Todo.push_back(Idx);
 545   do {
 546     SlotIndex Start = Todo.pop_back_val();
 547     MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(Start);
 548     SlotIndex Stop = LIS.getMBBEndIdx(MBB);
 549     LocMap::iterator I = locInts.find(Start);
 550
 551     // Limit to VNI's live range.
 552     bool ToEnd = true;
 553     if (LR && VNI) {
 554       LiveInterval::Segment *Segment = LR->getSegmentContaining(Start);
 555       if (!Segment || Segment->valno != VNI) {
 556         if (Kills)
 557           Kills->push_back(Start);
 558         continue;
 559       }
 560       if (Segment->end < Stop)
 561         Stop = Segment->end, ToEnd = false;
 562     }
 563
 564     // There could already be a short def at Start.
 565     if (I.valid() && I.start() <= Start) {
 566       // Stop when meeting a different location or an already extended interval.
 567       Start = Start.getNextSlot();
 568       if (I.value() != LocNo || I.stop() != Start)
 569         continue;
 570       // This is a one-slot placeholder. Just skip it.
 571       ++I;
 572     }
 573
 574     // Limited by the next def.
 575     if (I.valid() && I.start() < Stop)
 576       Stop = I.start(), ToEnd = false;
 577     // Limited by VNI's live range.
 578     else if (!ToEnd && Kills)
 579       Kills->push_back(Stop);
 580
 581     if (Start >= Stop)
 582       continue;
 583
 584     I.insert(Start, Stop, LocNo);
 585
 586     // If we extended to the MBB end, propagate down the dominator tree.
 587     if (!ToEnd)
 588       continue;
 589     const std::vector<MachineDomTreeNode*> &Children =
 590       MDT.getNode(MBB)->getChildren();
 591     for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i) {
 592       MachineBasicBlock *MBB = Children[i]->getBlock();
 593       if (UVS.dominates(MBB))
 594         Todo.push_back(LIS.getMBBStartIdx(MBB));
 595     }
 596   } while (!Todo.empty());
 597 }
 598
 599 void
 600 UserValue::addDefsFromCopies(LiveInterval *LI, unsigned LocNo,
 601                       const SmallVectorImpl<SlotIndex> &Kills,
 602                       SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &NewDefs,
 603                       MachineRegisterInfo &MRI, LiveIntervals &LIS) {
 604   if (Kills.empty())
 605     return;
 606   // Don't track copies from physregs, there are too many uses.
 607   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LI->reg))
 608     return;
 609
 610   // Collect all the (vreg, valno) pairs that are copies of LI.
 611   SmallVector<std::pair<LiveInterval*, const VNInfo*>, 8> CopyValues;
 612   for (MachineOperand &MO : MRI.use_nodbg_operands(LI->reg)) {
 613     MachineInstr *MI = MO.getParent();
 614     // Copies of the full value.
 615     if (MO.getSubReg() || !MI->isCopy())
 616       continue;
 617     unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
 618
 619     // Don't follow copies to physregs. These are usually setting up call
 620     // arguments, and the argument registers are always call clobbered. We are
 621     // better off in the source register which could be a callee-saved register,
 622     // or it could be spilled.
 623     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
 624       continue;
 625
 626     // Is LocNo extended to reach this copy? If not, another def may be blocking
 627     // it, or we are looking at a wrong value of LI.
 628     SlotIndex Idx = LIS.getInstructionIndex(MI);
 629     LocMap::iterator I = locInts.find(Idx.getRegSlot(true));
 630     if (!I.valid() || I.value() != LocNo)
 631       continue;
 632
 633     if (!LIS.hasInterval(DstReg))
 634       continue;
 635     LiveInterval *DstLI = &LIS.getInterval(DstReg);
 636     const VNInfo *DstVNI = DstLI->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
 637     assert(DstVNI && DstVNI->def == Idx.getRegSlot() && "Bad copy value");
 638     CopyValues.push_back(std::make_pair(DstLI, DstVNI));
 639   }
 640
 641   if (CopyValues.empty())
 642     return;
 643
 644   DEBUG(dbgs() << "Got " << CopyValues.size() << " copies of " << *LI << '\n');
 645
 646   // Try to add defs of the copied values for each kill point.
 647   for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i) {
 648     SlotIndex Idx = Kills[i];
 649     for (unsigned j = 0, e = CopyValues.size(); j != e; ++j) {
 650       LiveInterval *DstLI = CopyValues[j].first;
 651       const VNInfo *DstVNI = CopyValues[j].second;
 652       if (DstLI->getVNInfoAt(Idx) != DstVNI)
 653         continue;
 654       // Check that there isn't already a def at Idx
 655       LocMap::iterator I = locInts.find(Idx);
 656       if (I.valid() && I.start() <= Idx)
 657         continue;
 658       DEBUG(dbgs() << "Kill at " << Idx << " covered by valno #"
 659                    << DstVNI->id << " in " << *DstLI << '\n');
 660       MachineInstr *CopyMI = LIS.getInstructionFromIndex(DstVNI->def);
 661       assert(CopyMI && CopyMI->isCopy() && "Bad copy value");
 662       unsigned LocNo = getLocationNo(CopyMI->getOperand(0));
 663       I.insert(Idx, Idx.getNextSlot(), LocNo);
 664       NewDefs.push_back(std::make_pair(Idx, LocNo));
 665       break;
 666     }
 667   }
 668 }
 669
 670 void
 671 UserValue::computeIntervals(MachineRegisterInfo &MRI,
 672                             const TargetRegisterInfo &TRI,
 673                             LiveIntervals &LIS,
 674                             MachineDominatorTree &MDT,
 675                             UserValueScopes &UVS) {
 676   SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 16> Defs;
 677
 678   // Collect all defs to be extended (Skipping undefs).
 679   for (LocMap::const_iterator I = locInts.begin(); I.valid(); ++I)
 680     if (I.value() != ~0u)
 681       Defs.push_back(std::make_pair(I.start(), I.value()));
 682
 683   // Extend all defs, and possibly add new ones along the way.
 684   for (unsigned i = 0; i != Defs.size(); ++i) {
 685     SlotIndex Idx = Defs[i].first;
 686     unsigned LocNo = Defs[i].second;
 687     const MachineOperand &Loc = locations[LocNo];
 688
 689     if (!Loc.isReg()) {
 690       extendDef(Idx, LocNo, nullptr, nullptr, nullptr, LIS, MDT, UVS);
 691       continue;
 692     }
 693
 694     // Register locations are constrained to where the register value is live.
 695     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Loc.getReg())) {
 696       LiveInterval *LI = nullptr;
 697       const VNInfo *VNI = nullptr;
 698       if (LIS.hasInterval(Loc.getReg())) {
 699         LI = &LIS.getInterval(Loc.getReg());
 700         VNI = LI->getVNInfoAt(Idx);
 701       }
 702       SmallVector<SlotIndex, 16> Kills;
 703       extendDef(Idx, LocNo, LI, VNI, &Kills, LIS, MDT, UVS);
 704       if (LI)
 705         addDefsFromCopies(LI, LocNo, Kills, Defs, MRI, LIS);
 706       continue;
 707     }
 708
 709     // For physregs, use the live range of the first regunit as a guide.
 710     unsigned Unit = *MCRegUnitIterator(Loc.getReg(), &TRI);
 711     LiveRange *LR = &LIS.getRegUnit(Unit);
 712     const VNInfo *VNI = LR->getVNInfoAt(Idx);
 713     // Don't track copies from physregs, it is too expensive.
 714     extendDef(Idx, LocNo, LR, VNI, nullptr, LIS, MDT, UVS);
 715   }
 716
 717   // Finally, erase all the undefs.
 718   for (LocMap::iterator I = locInts.begin(); I.valid();)
 719     if (I.value() == ~0u)
 720       I.erase();
 721     else
 722       ++I;
 723 }
 724
 725 void LDVImpl::computeIntervals() {
 726   for (unsigned i = 0, e = userValues.size(); i != e; ++i) {
 727     UserValueScopes UVS(userValues[i]->getDebugLoc(), LS);
 728     userValues[i]->computeIntervals(MF->getRegInfo(), *TRI, *LIS, *MDT, UVS);
 729     userValues[i]->mapVirtRegs(this);
 730   }
 731 }
 732
 733 bool LDVImpl::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
 734   clear();
 735   MF = &mf;
 736   LIS = &pass.getAnalysis<LiveIntervals>();
 737   MDT = &pass.getAnalysis<MachineDominatorTree>();
 738   TRI = mf.getSubtarget().getRegisterInfo();
 739   LS.initialize(mf);
 740   DEBUG(dbgs() << "********** COMPUTING LIVE DEBUG VARIABLES: "
 741                << mf.getName() << " **********\n");
 742
 743   bool Changed = collectDebugValues(mf);
 744   computeIntervals();
 745   DEBUG(print(dbgs()));
 746   ModifiedMF = Changed;
 747   return Changed;
 748 }
 749
 750 static void removeDebugValues(MachineFunction &mf) {
 751   for (MachineBasicBlock &MBB : mf) {
 752     for (auto MBBI = MBB.begin(), MBBE = MBB.end(); MBBI != MBBE; ) {
 753       if (!MBBI->isDebugValue()) {
 754         ++MBBI;
 755         continue;
 756       }
 757       MBBI = MBB.erase(MBBI);
 758     }
 759   }
 760 }
 761
 762 bool LiveDebugVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
 763   if (!EnableLDV)
 764     return false;
 765   if (!FunctionDIs.count(mf.getFunction())) {
 766     removeDebugValues(mf);
 767     return false;
 768   }
 769   if (!pImpl)
 770     pImpl = new LDVImpl(this);
 771   return static_cast<LDVImpl*>(pImpl)->runOnMachineFunction(mf);
 772 }
 773
 774 void LiveDebugVariables::releaseMemory() {
 775   if (pImpl)
 776     static_cast<LDVImpl*>(pImpl)->clear();
 777 }
 778
 779 LiveDebugVariables::~LiveDebugVariables() {
 780   if (pImpl)
 781     delete static_cast<LDVImpl*>(pImpl);
 782 }
 783
 784 //===----------------------------------------------------------------------===//
 785 //                           Live Range Splitting
 786 //===----------------------------------------------------------------------===//
 787
 788 bool
 789 UserValue::splitLocation(unsigned OldLocNo, ArrayRef<unsigned> NewRegs,
 790                          LiveIntervals& LIS) {
 791   DEBUG({
 792     dbgs() << "Splitting Loc" << OldLocNo << '\t';
 793     print(dbgs(), nullptr);
 794   });
 795   bool DidChange = false;
 796   LocMap::iterator LocMapI;
 797   LocMapI.setMap(locInts);
 798   for (unsigned i = 0; i != NewRegs.size(); ++i) {
 799     LiveInterval *LI = &LIS.getInterval(NewRegs[i]);
 800     if (LI->empty())
 801       continue;
 802
 803     // Don't allocate the new LocNo until it is needed.
 804     unsigned NewLocNo = ~0u;
 805
 806     // Iterate over the overlaps between locInts and LI.
 807     LocMapI.find(LI->beginIndex());
 808     if (!LocMapI.valid())
 809       continue;
 810     LiveInterval::iterator LII = LI->advanceTo(LI->begin(), LocMapI.start());
 811     LiveInterval::iterator LIE = LI->end();
 812     while (LocMapI.valid() && LII != LIE) {
 813       // At this point, we know that LocMapI.stop() > LII->start.
 814       LII = LI->advanceTo(LII, LocMapI.start());
 815       if (LII == LIE)
 816         break;
 817
 818       // Now LII->end > LocMapI.start(). Do we have an overlap?
 819       if (LocMapI.value() == OldLocNo && LII->start < LocMapI.stop()) {
 820         // Overlapping correct location. Allocate NewLocNo now.
 821         if (NewLocNo == ~0u) {
 822           MachineOperand MO = MachineOperand::CreateReg(LI->reg, false);
 823           MO.setSubReg(locations[OldLocNo].getSubReg());
 824           NewLocNo = getLocationNo(MO);
 825           DidChange = true;
 826         }
 827
 828         SlotIndex LStart = LocMapI.start();
 829         SlotIndex LStop  = LocMapI.stop();
 830
 831         // Trim LocMapI down to the LII overlap.
 832         if (LStart < LII->start)
 833           LocMapI.setStartUnchecked(LII->start);
 834         if (LStop > LII->end)
 835           LocMapI.setStopUnchecked(LII->end);
 836
 837         // Change the value in the overlap. This may trigger coalescing.
 838         LocMapI.setValue(NewLocNo);
 839
 840         // Re-insert any removed OldLocNo ranges.
 841         if (LStart < LocMapI.start()) {
 842           LocMapI.insert(LStart, LocMapI.start(), OldLocNo);
 843           ++LocMapI;
 844           assert(LocMapI.valid() && "Unexpected coalescing");
 845         }
 846         if (LStop > LocMapI.stop()) {
 847           ++LocMapI;
 848           LocMapI.insert(LII->end, LStop, OldLocNo);
 849           --LocMapI;
 850         }
 851       }
 852
 853       // Advance to the next overlap.
 854       if (LII->end < LocMapI.stop()) {
 855         if (++LII == LIE)
 856           break;
 857         LocMapI.advanceTo(LII->start);
 858       } else {
 859         ++LocMapI;
 860         if (!LocMapI.valid())
 861           break;
 862         LII = LI->advanceTo(LII, LocMapI.start());
 863       }
 864     }
 865   }
 866
 867   // Finally, remove any remaining OldLocNo intervals and OldLocNo itself.
 868   locations.erase(locations.begin() + OldLocNo);
 869   LocMapI.goToBegin();
 870   while (LocMapI.valid()) {
 871     unsigned v = LocMapI.value();
 872     if (v == OldLocNo) {
 873       DEBUG(dbgs() << "Erasing [" << LocMapI.start() << ';'
 874                    << LocMapI.stop() << ")\n");
 875       LocMapI.erase();
 876     } else {
 877       if (v > OldLocNo)
 878         LocMapI.setValueUnchecked(v-1);
 879       ++LocMapI;
 880     }
 881   }
 882
 883   DEBUG({dbgs() << "Split result: \t"; print(dbgs(), nullptr);});
 884   return DidChange;
 885 }
 886
 887 bool
 888 UserValue::splitRegister(unsigned OldReg, ArrayRef<unsigned> NewRegs,
 889                          LiveIntervals &LIS) {
 890   bool DidChange = false;
 891   // Split locations referring to OldReg. Iterate backwards so splitLocation can
 892   // safely erase unused locations.
 893   for (unsigned i = locations.size(); i ; --i) {
 894     unsigned LocNo = i-1;
 895     const MachineOperand *Loc = &locations[LocNo];
 896     if (!Loc->isReg() || Loc->getReg() != OldReg)
 897       continue;
 898     DidChange |= splitLocation(LocNo, NewRegs, LIS);
 899   }
 900   return DidChange;
 901 }
 902
 903 void LDVImpl::splitRegister(unsigned OldReg, ArrayRef<unsigned> NewRegs) {
 904   bool DidChange = false;
 905   for (UserValue *UV = lookupVirtReg(OldReg); UV; UV = UV->getNext())
 906     DidChange |= UV->splitRegister(OldReg, NewRegs, *LIS);
 907
 908   if (!DidChange)
 909     return;
 910
 911   // Map all of the new virtual registers.
 912   UserValue *UV = lookupVirtReg(OldReg);
 913   for (unsigned i = 0; i != NewRegs.size(); ++i)
 914     mapVirtReg(NewRegs[i], UV);
 915 }
 916
 917 void LiveDebugVariables::
 918 splitRegister(unsigned OldReg, ArrayRef<unsigned> NewRegs, LiveIntervals &LIS) {
 919   if (pImpl)
 920     static_cast<LDVImpl*>(pImpl)->splitRegister(OldReg, NewRegs);
 921 }
 922
 923 void
 924 UserValue::rewriteLocations(VirtRegMap &VRM, const TargetRegisterInfo &TRI) {
 925   // Iterate over locations in reverse makes it easier to handle coalescing.
 926   for (unsigned i = locations.size(); i ; --i) {
 927     unsigned LocNo = i-1;
 928     MachineOperand &Loc = locations[LocNo];
 929     // Only virtual registers are rewritten.
 930     if (!Loc.isReg() || !Loc.getReg() ||
 931         !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Loc.getReg()))
 932       continue;
 933     unsigned VirtReg = Loc.getReg();
 934     if (VRM.isAssignedReg(VirtReg) &&
 935         TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(VRM.getPhys(VirtReg))) {
 936       // This can create a %noreg operand in rare cases when the sub-register
 937       // index is no longer available. That means the user value is in a
 938       // non-existent sub-register, and %noreg is exactly what we want.
 939       Loc.substPhysReg(VRM.getPhys(VirtReg), TRI);
 940     } else if (VRM.getStackSlot(VirtReg) != VirtRegMap::NO_STACK_SLOT) {
 941       // FIXME: Translate SubIdx to a stackslot offset.
 942       Loc = MachineOperand::CreateFI(VRM.getStackSlot(VirtReg));
 943     } else {
 944       Loc.setReg(0);
 945       Loc.setSubReg(0);
 946     }
 947     coalesceLocation(LocNo);
 948   }
 949 }
 950
 951 /// findInsertLocation - Find an iterator for inserting a DBG_VALUE
 952 /// instruction.
 953 static MachineBasicBlock::iterator
 954 findInsertLocation(MachineBasicBlock *MBB, SlotIndex Idx,
 955                    LiveIntervals &LIS) {
 956   SlotIndex Start = LIS.getMBBStartIdx(MBB);
 957   Idx = Idx.getBaseIndex();
 958
 959   // Try to find an insert location by going backwards from Idx.
 960   MachineInstr *MI;
 961   while (!(MI = LIS.getInstructionFromIndex(Idx))) {
 962     // We've reached the beginning of MBB.
 963     if (Idx == Start) {
 964       MachineBasicBlock::iterator I = MBB->SkipPHIsAndLabels(MBB->begin());
 965       return I;
 966     }
 967     Idx = Idx.getPrevIndex();
 968   }
 969
 970   // Don't insert anything after the first terminator, though.
 971   return MI->isTerminator() ? MBB->getFirstTerminator() :
 972                               std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
 973 }
 974
 975 void UserValue::insertDebugValue(MachineBasicBlock *MBB, SlotIndex Idx,
 976                                  unsigned LocNo,
 977                                  LiveIntervals &LIS,
 978                                  const TargetInstrInfo &TII) {
 979   MachineBasicBlock::iterator I = findInsertLocation(MBB, Idx, LIS);
 980   MachineOperand &Loc = locations[LocNo];
 981   ++NumInsertedDebugValues;
 982
 983   assert(cast<MDLocalVariable>(Variable)
 984              ->isValidLocationForIntrinsic(getDebugLoc()) &&
 985          "Expected inlined-at fields to agree");
 986   if (Loc.isReg())
 987     BuildMI(*MBB, I, getDebugLoc(), TII.get(TargetOpcode::DBG_VALUE),
 988             IsIndirect, Loc.getReg(), offset, Variable, Expression);
 989   else
 990     BuildMI(*MBB, I, getDebugLoc(), TII.get(TargetOpcode::DBG_VALUE))
 991         .addOperand(Loc)
 992         .addImm(offset)
 993         .addMetadata(Variable)
 994         .addMetadata(Expression);
 995 }
 996
 997 void UserValue::emitDebugValues(VirtRegMap *VRM, LiveIntervals &LIS,
 998                                 const TargetInstrInfo &TII) {
 999   MachineFunction::iterator MFEnd = VRM->getMachineFunction().end();
1000
1001   for (LocMap::const_iterator I = locInts.begin(); I.valid();) {
1002     SlotIndex Start = I.start();
1003     SlotIndex Stop = I.stop();
1004     unsigned LocNo = I.value();
1005     DEBUG(dbgs() << "\t[" << Start << ';' << Stop << "):" << LocNo);
1006     MachineFunction::iterator MBB = LIS.getMBBFromIndex(Start);
1007     SlotIndex MBBEnd = LIS.getMBBEndIdx(MBB);
1008
1009     DEBUG(dbgs() << " BB#" << MBB->getNumber() << '-' << MBBEnd);
1010     insertDebugValue(MBB, Start, LocNo, LIS, TII);
1011     // This interval may span multiple basic blocks.
1012     // Insert a DBG_VALUE into each one.
1013     while(Stop > MBBEnd) {
1014       // Move to the next block.
1015       Start = MBBEnd;
1016       if (++MBB == MFEnd)
1017         break;
1018       MBBEnd = LIS.getMBBEndIdx(MBB);
1019       DEBUG(dbgs() << " BB#" << MBB->getNumber() << '-' << MBBEnd);
1020       insertDebugValue(MBB, Start, LocNo, LIS, TII);
1021     }
1022     DEBUG(dbgs() << '\n');
1023     if (MBB == MFEnd)
1024       break;
1025
1026     ++I;
1027   }
1028 }
1029
1030 void LDVImpl::emitDebugValues(VirtRegMap *VRM) {
1031   DEBUG(dbgs() << "********** EMITTING LIVE DEBUG VARIABLES **********\n");
1032   if (!MF)
1033     return;
1034   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
1035   for (unsigned i = 0, e = userValues.size(); i != e; ++i) {
1036     DEBUG(userValues[i]->print(dbgs(), TRI));
1037     userValues[i]->rewriteLocations(*VRM, *TRI);
1038     userValues[i]->emitDebugValues(VRM, *LIS, *TII);
1039   }
1040   EmitDone = true;
1041 }
1042
1043 void LiveDebugVariables::emitDebugValues(VirtRegMap *VRM) {
1044   if (pImpl)
1045     static_cast<LDVImpl*>(pImpl)->emitDebugValues(VRM);
1046 }
1047
1048 bool LiveDebugVariables::doInitialization(Module &M) {
1049   FunctionDIs = makeSubprogramMap(M);
1050   return Pass::doInitialization(M);
1051 }
1052
1053 #ifndef NDEBUG
1054 void LiveDebugVariables::dump() {
1055   if (pImpl)
1056     static_cast<LDVImpl*>(pImpl)->print(dbgs());
1057 }
1058 #endif