lib/CodeGen/LiveInterval.cpp

   1 //===-- LiveInterval.cpp - Live Interval Representation -------------------===//
   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 LiveRange and LiveInterval classes.  Given some
  11 // numbering of each the machine instructions an interval [i, j) is said to be a
  12 // live range for register v if there is no instruction with number j' >= j
  13 // such that v is live at j' and there is no instruction with number i' < i such
  14 // that v is live at i'. In this implementation ranges can have holes,
  15 // i.e. a range might look like [1,20), [50,65), [1000,1001).  Each
  16 // individual segment is represented as an instance of LiveRange::Segment,
  17 // and the whole range is represented as an instance of LiveRange.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
  22 #include "RegisterCoalescer.h"
  23 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  28 #include "llvm/Support/Debug.h"
  29 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include <algorithm>
  32 using namespace llvm;
  33
  34 LiveRange::iterator LiveRange::find(SlotIndex Pos) {
  35   // This algorithm is basically std::upper_bound.
  36   // Unfortunately, std::upper_bound cannot be used with mixed types until we
  37   // adopt C++0x. Many libraries can do it, but not all.
  38   if (empty() || Pos >= endIndex())
  39     return end();
  40   iterator I = begin();
  41   size_t Len = size();
  42   do {
  43     size_t Mid = Len >> 1;
  44     if (Pos < I[Mid].end)
  45       Len = Mid;
  46     else
  47       I += Mid + 1, Len -= Mid + 1;
  48   } while (Len);
  49   return I;
  50 }
  51
  52 VNInfo *LiveRange::createDeadDef(SlotIndex Def,
  53                                   VNInfo::Allocator &VNInfoAllocator) {
  54   assert(!Def.isDead() && "Cannot define a value at the dead slot");
  55   iterator I = find(Def);
  56   if (I == end()) {
  57     VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
  58     segments.push_back(Segment(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
  59     return VNI;
  60   }
  61   if (SlotIndex::isSameInstr(Def, I->start)) {
  62     assert(I->valno->def == I->start && "Inconsistent existing value def");
  63
  64     // It is possible to have both normal and early-clobber defs of the same
  65     // register on an instruction. It doesn't make a lot of sense, but it is
  66     // possible to specify in inline assembly.
  67     //
  68     // Just convert everything to early-clobber.
  69     Def = std::min(Def, I->start);
  70     if (Def != I->start)
  71       I->start = I->valno->def = Def;
  72     return I->valno;
  73   }
  74   assert(SlotIndex::isEarlierInstr(Def, I->start) && "Already live at def");
  75   VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
  76   segments.insert(I, Segment(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
  77   return VNI;
  78 }
  79
  80 // overlaps - Return true if the intersection of the two live ranges is
  81 // not empty.
  82 //
  83 // An example for overlaps():
  84 //
  85 // 0: A = ...
  86 // 4: B = ...
  87 // 8: C = A + B ;; last use of A
  88 //
  89 // The live ranges should look like:
  90 //
  91 // A = [3, 11)
  92 // B = [7, x)
  93 // C = [11, y)
  94 //
  95 // A->overlaps(C) should return false since we want to be able to join
  96 // A and C.
  97 //
  98 bool LiveRange::overlapsFrom(const LiveRange& other,
  99                              const_iterator StartPos) const {
 100   assert(!empty() && "empty range");
 101   const_iterator i = begin();
 102   const_iterator ie = end();
 103   const_iterator j = StartPos;
 104   const_iterator je = other.end();
 105
 106   assert((StartPos->start <= i->start || StartPos == other.begin()) &&
 107          StartPos != other.end() && "Bogus start position hint!");
 108
 109   if (i->start < j->start) {
 110     i = std::upper_bound(i, ie, j->start);
 111     if (i != begin()) --i;
 112   } else if (j->start < i->start) {
 113     ++StartPos;
 114     if (StartPos != other.end() && StartPos->start <= i->start) {
 115       assert(StartPos < other.end() && i < end());
 116       j = std::upper_bound(j, je, i->start);
 117       if (j != other.begin()) --j;
 118     }
 119   } else {
 120     return true;
 121   }
 122
 123   if (j == je) return false;
 124
 125   while (i != ie) {
 126     if (i->start > j->start) {
 127       std::swap(i, j);
 128       std::swap(ie, je);
 129     }
 130
 131     if (i->end > j->start)
 132       return true;
 133     ++i;
 134   }
 135
 136   return false;
 137 }
 138
 139 bool LiveRange::overlaps(const LiveRange &Other, const CoalescerPair &CP,
 140                          const SlotIndexes &Indexes) const {
 141   assert(!empty() && "empty range");
 142   if (Other.empty())
 143     return false;
 144
 145   // Use binary searches to find initial positions.
 146   const_iterator I = find(Other.beginIndex());
 147   const_iterator IE = end();
 148   if (I == IE)
 149     return false;
 150   const_iterator J = Other.find(I->start);
 151   const_iterator JE = Other.end();
 152   if (J == JE)
 153     return false;
 154
 155   for (;;) {
 156     // J has just been advanced to satisfy:
 157     assert(J->end >= I->start);
 158     // Check for an overlap.
 159     if (J->start < I->end) {
 160       // I and J are overlapping. Find the later start.
 161       SlotIndex Def = std::max(I->start, J->start);
 162       // Allow the overlap if Def is a coalescable copy.
 163       if (Def.isBlock() ||
 164           !CP.isCoalescable(Indexes.getInstructionFromIndex(Def)))
 165         return true;
 166     }
 167     // Advance the iterator that ends first to check for more overlaps.
 168     if (J->end > I->end) {
 169       std::swap(I, J);
 170       std::swap(IE, JE);
 171     }
 172     // Advance J until J->end >= I->start.
 173     do
 174       if (++J == JE)
 175         return false;
 176     while (J->end < I->start);
 177   }
 178 }
 179
 180 /// overlaps - Return true if the live range overlaps an interval specified
 181 /// by [Start, End).
 182 bool LiveRange::overlaps(SlotIndex Start, SlotIndex End) const {
 183   assert(Start < End && "Invalid range");
 184   const_iterator I = std::lower_bound(begin(), end(), End);
 185   return I != begin() && (--I)->end > Start;
 186 }
 187
 188
 189 /// ValNo is dead, remove it.  If it is the largest value number, just nuke it
 190 /// (and any other deleted values neighboring it), otherwise mark it as ~1U so
 191 /// it can be nuked later.
 192 void LiveRange::markValNoForDeletion(VNInfo *ValNo) {
 193   if (ValNo->id == getNumValNums()-1) {
 194     do {
 195       valnos.pop_back();
 196     } while (!valnos.empty() && valnos.back()->isUnused());
 197   } else {
 198     ValNo->markUnused();
 199   }
 200 }
 201
 202 /// RenumberValues - Renumber all values in order of appearance and delete the
 203 /// remaining unused values.
 204 void LiveRange::RenumberValues() {
 205   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> Seen;
 206   valnos.clear();
 207   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 208     VNInfo *VNI = I->valno;
 209     if (!Seen.insert(VNI))
 210       continue;
 211     assert(!VNI->isUnused() && "Unused valno used by live segment");
 212     VNI->id = (unsigned)valnos.size();
 213     valnos.push_back(VNI);
 214   }
 215 }
 216
 217 /// This method is used when we want to extend the segment specified by I to end
 218 /// at the specified endpoint.  To do this, we should merge and eliminate all
 219 /// segments that this will overlap with.  The iterator is not invalidated.
 220 void LiveRange::extendSegmentEndTo(iterator I, SlotIndex NewEnd) {
 221   assert(I != end() && "Not a valid segment!");
 222   VNInfo *ValNo = I->valno;
 223
 224   // Search for the first segment that we can't merge with.
 225   iterator MergeTo = std::next(I);
 226   for (; MergeTo != end() && NewEnd >= MergeTo->end; ++MergeTo) {
 227     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
 228   }
 229
 230   // If NewEnd was in the middle of a segment, make sure to get its endpoint.
 231   I->end = std::max(NewEnd, std::prev(MergeTo)->end);
 232
 233   // If the newly formed segment now touches the segment after it and if they
 234   // have the same value number, merge the two segments into one segment.
 235   if (MergeTo != end() && MergeTo->start <= I->end &&
 236       MergeTo->valno == ValNo) {
 237     I->end = MergeTo->end;
 238     ++MergeTo;
 239   }
 240
 241   // Erase any dead segments.
 242   segments.erase(std::next(I), MergeTo);
 243 }
 244
 245
 246 /// This method is used when we want to extend the segment specified by I to
 247 /// start at the specified endpoint.  To do this, we should merge and eliminate
 248 /// all segments that this will overlap with.
 249 LiveRange::iterator
 250 LiveRange::extendSegmentStartTo(iterator I, SlotIndex NewStart) {
 251   assert(I != end() && "Not a valid segment!");
 252   VNInfo *ValNo = I->valno;
 253
 254   // Search for the first segment that we can't merge with.
 255   iterator MergeTo = I;
 256   do {
 257     if (MergeTo == begin()) {
 258       I->start = NewStart;
 259       segments.erase(MergeTo, I);
 260       return I;
 261     }
 262     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
 263     --MergeTo;
 264   } while (NewStart <= MergeTo->start);
 265
 266   // If we start in the middle of another segment, just delete a range and
 267   // extend that segment.
 268   if (MergeTo->end >= NewStart && MergeTo->valno == ValNo) {
 269     MergeTo->end = I->end;
 270   } else {
 271     // Otherwise, extend the segment right after.
 272     ++MergeTo;
 273     MergeTo->start = NewStart;
 274     MergeTo->end = I->end;
 275   }
 276
 277   segments.erase(std::next(MergeTo), std::next(I));
 278   return MergeTo;
 279 }
 280
 281 LiveRange::iterator LiveRange::addSegmentFrom(Segment S, iterator From) {
 282   SlotIndex Start = S.start, End = S.end;
 283   iterator it = std::upper_bound(From, end(), Start);
 284
 285   // If the inserted segment starts in the middle or right at the end of
 286   // another segment, just extend that segment to contain the segment of S.
 287   if (it != begin()) {
 288     iterator B = std::prev(it);
 289     if (S.valno == B->valno) {
 290       if (B->start <= Start && B->end >= Start) {
 291         extendSegmentEndTo(B, End);
 292         return B;
 293       }
 294     } else {
 295       // Check to make sure that we are not overlapping two live segments with
 296       // different valno's.
 297       assert(B->end <= Start &&
 298              "Cannot overlap two segments with differing ValID's"
 299              " (did you def the same reg twice in a MachineInstr?)");
 300     }
 301   }
 302
 303   // Otherwise, if this segment ends in the middle of, or right next to, another
 304   // segment, merge it into that segment.
 305   if (it != end()) {
 306     if (S.valno == it->valno) {
 307       if (it->start <= End) {
 308         it = extendSegmentStartTo(it, Start);
 309
 310         // If S is a complete superset of a segment, we may need to grow its
 311         // endpoint as well.
 312         if (End > it->end)
 313           extendSegmentEndTo(it, End);
 314         return it;
 315       }
 316     } else {
 317       // Check to make sure that we are not overlapping two live segments with
 318       // different valno's.
 319       assert(it->start >= End &&
 320              "Cannot overlap two segments with differing ValID's");
 321     }
 322   }
 323
 324   // Otherwise, this is just a new segment that doesn't interact with anything.
 325   // Insert it.
 326   return segments.insert(it, S);
 327 }
 328
 329 /// extendInBlock - If this range is live before Kill in the basic
 330 /// block that starts at StartIdx, extend it to be live up to Kill and return
 331 /// the value. If there is no live range before Kill, return NULL.
 332 VNInfo *LiveRange::extendInBlock(SlotIndex StartIdx, SlotIndex Kill) {
 333   if (empty())
 334     return nullptr;
 335   iterator I = std::upper_bound(begin(), end(), Kill.getPrevSlot());
 336   if (I == begin())
 337     return nullptr;
 338   --I;
 339   if (I->end <= StartIdx)
 340     return nullptr;
 341   if (I->end < Kill)
 342     extendSegmentEndTo(I, Kill);
 343   return I->valno;
 344 }
 345
 346 /// Remove the specified segment from this range.  Note that the segment must
 347 /// be in a single Segment in its entirety.
 348 void LiveRange::removeSegment(SlotIndex Start, SlotIndex End,
 349                               bool RemoveDeadValNo) {
 350   // Find the Segment containing this span.
 351   iterator I = find(Start);
 352   assert(I != end() && "Segment is not in range!");
 353   assert(I->containsInterval(Start, End)
 354          && "Segment is not entirely in range!");
 355
 356   // If the span we are removing is at the start of the Segment, adjust it.
 357   VNInfo *ValNo = I->valno;
 358   if (I->start == Start) {
 359     if (I->end == End) {
 360       if (RemoveDeadValNo) {
 361         // Check if val# is dead.
 362         bool isDead = true;
 363         for (const_iterator II = begin(), EE = end(); II != EE; ++II)
 364           if (II != I && II->valno == ValNo) {
 365             isDead = false;
 366             break;
 367           }
 368         if (isDead) {
 369           // Now that ValNo is dead, remove it.
 370           markValNoForDeletion(ValNo);
 371         }
 372       }
 373
 374       segments.erase(I);  // Removed the whole Segment.
 375     } else
 376       I->start = End;
 377     return;
 378   }
 379
 380   // Otherwise if the span we are removing is at the end of the Segment,
 381   // adjust the other way.
 382   if (I->end == End) {
 383     I->end = Start;
 384     return;
 385   }
 386
 387   // Otherwise, we are splitting the Segment into two pieces.
 388   SlotIndex OldEnd = I->end;
 389   I->end = Start;   // Trim the old segment.
 390
 391   // Insert the new one.
 392   segments.insert(std::next(I), Segment(End, OldEnd, ValNo));
 393 }
 394
 395 /// removeValNo - Remove all the segments defined by the specified value#.
 396 /// Also remove the value# from value# list.
 397 void LiveRange::removeValNo(VNInfo *ValNo) {
 398   if (empty()) return;
 399   iterator I = end();
 400   iterator E = begin();
 401   do {
 402     --I;
 403     if (I->valno == ValNo)
 404       segments.erase(I);
 405   } while (I != E);
 406   // Now that ValNo is dead, remove it.
 407   markValNoForDeletion(ValNo);
 408 }
 409
 410 void LiveRange::join(LiveRange &Other,
 411                      const int *LHSValNoAssignments,
 412                      const int *RHSValNoAssignments,
 413                      SmallVectorImpl<VNInfo *> &NewVNInfo) {
 414   verify();
 415
 416   // Determine if any of our values are mapped.  This is uncommon, so we want
 417   // to avoid the range scan if not.
 418   bool MustMapCurValNos = false;
 419   unsigned NumVals = getNumValNums();
 420   unsigned NumNewVals = NewVNInfo.size();
 421   for (unsigned i = 0; i != NumVals; ++i) {
 422     unsigned LHSValID = LHSValNoAssignments[i];
 423     if (i != LHSValID ||
 424         (NewVNInfo[LHSValID] && NewVNInfo[LHSValID] != getValNumInfo(i))) {
 425       MustMapCurValNos = true;
 426       break;
 427     }
 428   }
 429
 430   // If we have to apply a mapping to our base range assignment, rewrite it now.
 431   if (MustMapCurValNos && !empty()) {
 432     // Map the first live range.
 433
 434     iterator OutIt = begin();
 435     OutIt->valno = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[OutIt->valno->id]];
 436     for (iterator I = std::next(OutIt), E = end(); I != E; ++I) {
 437       VNInfo* nextValNo = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]];
 438       assert(nextValNo && "Huh?");
 439
 440       // If this live range has the same value # as its immediate predecessor,
 441       // and if they are neighbors, remove one Segment.  This happens when we
 442       // have [0,4:0)[4,7:1) and map 0/1 onto the same value #.
 443       if (OutIt->valno == nextValNo && OutIt->end == I->start) {
 444         OutIt->end = I->end;
 445       } else {
 446         // Didn't merge. Move OutIt to the next segment,
 447         ++OutIt;
 448         OutIt->valno = nextValNo;
 449         if (OutIt != I) {
 450           OutIt->start = I->start;
 451           OutIt->end = I->end;
 452         }
 453       }
 454     }
 455     // If we merge some segments, chop off the end.
 456     ++OutIt;
 457     segments.erase(OutIt, end());
 458   }
 459
 460   // Rewrite Other values before changing the VNInfo ids.
 461   // This can leave Other in an invalid state because we're not coalescing
 462   // touching segments that now have identical values. That's OK since Other is
 463   // not supposed to be valid after calling join();
 464   for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I)
 465     I->valno = NewVNInfo[RHSValNoAssignments[I->valno->id]];
 466
 467   // Update val# info. Renumber them and make sure they all belong to this
 468   // LiveRange now. Also remove dead val#'s.
 469   unsigned NumValNos = 0;
 470   for (unsigned i = 0; i < NumNewVals; ++i) {
 471     VNInfo *VNI = NewVNInfo[i];
 472     if (VNI) {
 473       if (NumValNos >= NumVals)
 474         valnos.push_back(VNI);
 475       else
 476         valnos[NumValNos] = VNI;
 477       VNI->id = NumValNos++;  // Renumber val#.
 478     }
 479   }
 480   if (NumNewVals < NumVals)
 481     valnos.resize(NumNewVals);  // shrinkify
 482
 483   // Okay, now insert the RHS live segments into the LHS.
 484   LiveRangeUpdater Updater(this);
 485   for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I)
 486     Updater.add(*I);
 487 }
 488
 489 /// Merge all of the segments in RHS into this live range as the specified
 490 /// value number.  The segments in RHS are allowed to overlap with segments in
 491 /// the current range, but only if the overlapping segments have the
 492 /// specified value number.
 493 void LiveRange::MergeSegmentsInAsValue(const LiveRange &RHS,
 494                                        VNInfo *LHSValNo) {
 495   LiveRangeUpdater Updater(this);
 496   for (const_iterator I = RHS.begin(), E = RHS.end(); I != E; ++I)
 497     Updater.add(I->start, I->end, LHSValNo);
 498 }
 499
 500 /// MergeValueInAsValue - Merge all of the live segments of a specific val#
 501 /// in RHS into this live range as the specified value number.
 502 /// The segments in RHS are allowed to overlap with segments in the
 503 /// current range, it will replace the value numbers of the overlaped
 504 /// segments with the specified value number.
 505 void LiveRange::MergeValueInAsValue(const LiveRange &RHS,
 506                                     const VNInfo *RHSValNo,
 507                                     VNInfo *LHSValNo) {
 508   LiveRangeUpdater Updater(this);
 509   for (const_iterator I = RHS.begin(), E = RHS.end(); I != E; ++I)
 510     if (I->valno == RHSValNo)
 511       Updater.add(I->start, I->end, LHSValNo);
 512 }
 513
 514 /// MergeValueNumberInto - This method is called when two value nubmers
 515 /// are found to be equivalent.  This eliminates V1, replacing all
 516 /// segments with the V1 value number with the V2 value number.  This can
 517 /// cause merging of V1/V2 values numbers and compaction of the value space.
 518 VNInfo *LiveRange::MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2) {
 519   assert(V1 != V2 && "Identical value#'s are always equivalent!");
 520
 521   // This code actually merges the (numerically) larger value number into the
 522   // smaller value number, which is likely to allow us to compactify the value
 523   // space.  The only thing we have to be careful of is to preserve the
 524   // instruction that defines the result value.
 525
 526   // Make sure V2 is smaller than V1.
 527   if (V1->id < V2->id) {
 528     V1->copyFrom(*V2);
 529     std::swap(V1, V2);
 530   }
 531
 532   // Merge V1 segments into V2.
 533   for (iterator I = begin(); I != end(); ) {
 534     iterator S = I++;
 535     if (S->valno != V1) continue;  // Not a V1 Segment.
 536
 537     // Okay, we found a V1 live range.  If it had a previous, touching, V2 live
 538     // range, extend it.
 539     if (S != begin()) {
 540       iterator Prev = S-1;
 541       if (Prev->valno == V2 && Prev->end == S->start) {
 542         Prev->end = S->end;
 543
 544         // Erase this live-range.
 545         segments.erase(S);
 546         I = Prev+1;
 547         S = Prev;
 548       }
 549     }
 550
 551     // Okay, now we have a V1 or V2 live range that is maximally merged forward.
 552     // Ensure that it is a V2 live-range.
 553     S->valno = V2;
 554
 555     // If we can merge it into later V2 segments, do so now.  We ignore any
 556     // following V1 segments, as they will be merged in subsequent iterations
 557     // of the loop.
 558     if (I != end()) {
 559       if (I->start == S->end && I->valno == V2) {
 560         S->end = I->end;
 561         segments.erase(I);
 562         I = S+1;
 563       }
 564     }
 565   }
 566
 567   // Now that V1 is dead, remove it.
 568   markValNoForDeletion(V1);
 569
 570   return V2;
 571 }
 572
 573 unsigned LiveInterval::getSize() const {
 574   unsigned Sum = 0;
 575   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 576     Sum += I->start.distance(I->end);
 577   return Sum;
 578 }
 579
 580 raw_ostream& llvm::operator<<(raw_ostream& os, const LiveRange::Segment &S) {
 581   return os << '[' << S.start << ',' << S.end << ':' << S.valno->id << ")";
 582 }
 583
 584 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 585 void LiveRange::Segment::dump() const {
 586   dbgs() << *this << "\n";
 587 }
 588 #endif
 589
 590 void LiveRange::print(raw_ostream &OS) const {
 591   if (empty())
 592     OS << "EMPTY";
 593   else {
 594     for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 595       OS << *I;
 596       assert(I->valno == getValNumInfo(I->valno->id) && "Bad VNInfo");
 597     }
 598   }
 599
 600   // Print value number info.
 601   if (getNumValNums()) {
 602     OS << "  ";
 603     unsigned vnum = 0;
 604     for (const_vni_iterator i = vni_begin(), e = vni_end(); i != e;
 605          ++i, ++vnum) {
 606       const VNInfo *vni = *i;
 607       if (vnum) OS << " ";
 608       OS << vnum << "@";
 609       if (vni->isUnused()) {
 610         OS << "x";
 611       } else {
 612         OS << vni->def;
 613         if (vni->isPHIDef())
 614           OS << "-phi";
 615       }
 616     }
 617   }
 618 }
 619
 620 void LiveInterval::print(raw_ostream &OS) const {
 621   OS << PrintReg(reg) << ' ';
 622   super::print(OS);
 623 }
 624
 625 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 626 void LiveRange::dump() const {
 627   dbgs() << *this << "\n";
 628 }
 629
 630 void LiveInterval::dump() const {
 631   dbgs() << *this << "\n";
 632 }
 633 #endif
 634
 635 #ifndef NDEBUG
 636 void LiveRange::verify() const {
 637   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 638     assert(I->start.isValid());
 639     assert(I->end.isValid());
 640     assert(I->start < I->end);
 641     assert(I->valno != nullptr);
 642     assert(I->valno->id < valnos.size());
 643     assert(I->valno == valnos[I->valno->id]);
 644     if (std::next(I) != E) {
 645       assert(I->end <= std::next(I)->start);
 646       if (I->end == std::next(I)->start)
 647         assert(I->valno != std::next(I)->valno);
 648     }
 649   }
 650 }
 651 #endif
 652
 653
 654 //===----------------------------------------------------------------------===//
 655 //                           LiveRangeUpdater class
 656 //===----------------------------------------------------------------------===//
 657 //
 658 // The LiveRangeUpdater class always maintains these invariants:
 659 //
 660 // - When LastStart is invalid, Spills is empty and the iterators are invalid.
 661 //   This is the initial state, and the state created by flush().
 662 //   In this state, isDirty() returns false.
 663 //
 664 // Otherwise, segments are kept in three separate areas:
 665 //
 666 // 1. [begin; WriteI) at the front of LR.
 667 // 2. [ReadI; end) at the back of LR.
 668 // 3. Spills.
 669 //
 670 // - LR.begin() <= WriteI <= ReadI <= LR.end().
 671 // - Segments in all three areas are fully ordered and coalesced.
 672 // - Segments in area 1 precede and can't coalesce with segments in area 2.
 673 // - Segments in Spills precede and can't coalesce with segments in area 2.
 674 // - No coalescing is possible between segments in Spills and segments in area
 675 //   1, and there are no overlapping segments.
 676 //
 677 // The segments in Spills are not ordered with respect to the segments in area
 678 // 1. They need to be merged.
 679 //
 680 // When they exist, Spills.back().start <= LastStart,
 681 //                 and WriteI[-1].start <= LastStart.
 682
 683 void LiveRangeUpdater::print(raw_ostream &OS) const {
 684   if (!isDirty()) {
 685     if (LR)
 686       OS << "Clean updater: " << *LR << '\n';
 687     else
 688       OS << "Null updater.\n";
 689     return;
 690   }
 691   assert(LR && "Can't have null LR in dirty updater.");
 692   OS << " updater with gap = " << (ReadI - WriteI)
 693      << ", last start = " << LastStart
 694      << ":\n  Area 1:";
 695   for (LiveRange::const_iterator I = LR->begin(); I != WriteI; ++I)
 696     OS << ' ' << *I;
 697   OS << "\n  Spills:";
 698   for (unsigned I = 0, E = Spills.size(); I != E; ++I)
 699     OS << ' ' << Spills[I];
 700   OS << "\n  Area 2:";
 701   for (LiveRange::const_iterator I = ReadI, E = LR->end(); I != E; ++I)
 702     OS << ' ' << *I;
 703   OS << '\n';
 704 }
 705
 706 void LiveRangeUpdater::dump() const
 707 {
 708   print(errs());
 709 }
 710
 711 // Determine if A and B should be coalesced.
 712 static inline bool coalescable(const LiveRange::Segment &A,
 713                                const LiveRange::Segment &B) {
 714   assert(A.start <= B.start && "Unordered live segments.");
 715   if (A.end == B.start)
 716     return A.valno == B.valno;
 717   if (A.end < B.start)
 718     return false;
 719   assert(A.valno == B.valno && "Cannot overlap different values");
 720   return true;
 721 }
 722
 723 void LiveRangeUpdater::add(LiveRange::Segment Seg) {
 724   assert(LR && "Cannot add to a null destination");
 725
 726   // Flush the state if Start moves backwards.
 727   if (!LastStart.isValid() || LastStart > Seg.start) {
 728     if (isDirty())
 729       flush();
 730     // This brings us to an uninitialized state. Reinitialize.
 731     assert(Spills.empty() && "Leftover spilled segments");
 732     WriteI = ReadI = LR->begin();
 733   }
 734
 735   // Remember start for next time.
 736   LastStart = Seg.start;
 737
 738   // Advance ReadI until it ends after Seg.start.
 739   LiveRange::iterator E = LR->end();
 740   if (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start) {
 741     // First try to close the gap between WriteI and ReadI with spills.
 742     if (ReadI != WriteI)
 743       mergeSpills();
 744     // Then advance ReadI.
 745     if (ReadI == WriteI)
 746       ReadI = WriteI = LR->find(Seg.start);
 747     else
 748       while (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start)
 749         *WriteI++ = *ReadI++;
 750   }
 751
 752   assert(ReadI == E || ReadI->end > Seg.start);
 753
 754   // Check if the ReadI segment begins early.
 755   if (ReadI != E && ReadI->start <= Seg.start) {
 756     assert(ReadI->valno == Seg.valno && "Cannot overlap different values");
 757     // Bail if Seg is completely contained in ReadI.
 758     if (ReadI->end >= Seg.end)
 759       return;
 760     // Coalesce into Seg.
 761     Seg.start = ReadI->start;
 762     ++ReadI;
 763   }
 764
 765   // Coalesce as much as possible from ReadI into Seg.
 766   while (ReadI != E && coalescable(Seg, *ReadI)) {
 767     Seg.end = std::max(Seg.end, ReadI->end);
 768     ++ReadI;
 769   }
 770
 771   // Try coalescing Spills.back() into Seg.
 772   if (!Spills.empty() && coalescable(Spills.back(), Seg)) {
 773     Seg.start = Spills.back().start;
 774     Seg.end = std::max(Spills.back().end, Seg.end);
 775     Spills.pop_back();
 776   }
 777
 778   // Try coalescing Seg into WriteI[-1].
 779   if (WriteI != LR->begin() && coalescable(WriteI[-1], Seg)) {
 780     WriteI[-1].end = std::max(WriteI[-1].end, Seg.end);
 781     return;
 782   }
 783
 784   // Seg doesn't coalesce with anything, and needs to be inserted somewhere.
 785   if (WriteI != ReadI) {
 786     *WriteI++ = Seg;
 787     return;
 788   }
 789
 790   // Finally, append to LR or Spills.
 791   if (WriteI == E) {
 792     LR->segments.push_back(Seg);
 793     WriteI = ReadI = LR->end();
 794   } else
 795     Spills.push_back(Seg);
 796 }
 797
 798 // Merge as many spilled segments as possible into the gap between WriteI
 799 // and ReadI. Advance WriteI to reflect the inserted instructions.
 800 void LiveRangeUpdater::mergeSpills() {
 801   // Perform a backwards merge of Spills and [SpillI;WriteI).
 802   size_t GapSize = ReadI - WriteI;
 803   size_t NumMoved = std::min(Spills.size(), GapSize);
 804   LiveRange::iterator Src = WriteI;
 805   LiveRange::iterator Dst = Src + NumMoved;
 806   LiveRange::iterator SpillSrc = Spills.end();
 807   LiveRange::iterator B = LR->begin();
 808
 809   // This is the new WriteI position after merging spills.
 810   WriteI = Dst;
 811
 812   // Now merge Src and Spills backwards.
 813   while (Src != Dst) {
 814     if (Src != B && Src[-1].start > SpillSrc[-1].start)
 815       *--Dst = *--Src;
 816     else
 817       *--Dst = *--SpillSrc;
 818   }
 819   assert(NumMoved == size_t(Spills.end() - SpillSrc));
 820   Spills.erase(SpillSrc, Spills.end());
 821 }
 822
 823 void LiveRangeUpdater::flush() {
 824   if (!isDirty())
 825     return;
 826   // Clear the dirty state.
 827   LastStart = SlotIndex();
 828
 829   assert(LR && "Cannot add to a null destination");
 830
 831   // Nothing to merge?
 832   if (Spills.empty()) {
 833     LR->segments.erase(WriteI, ReadI);
 834     LR->verify();
 835     return;
 836   }
 837
 838   // Resize the WriteI - ReadI gap to match Spills.
 839   size_t GapSize = ReadI - WriteI;
 840   if (GapSize < Spills.size()) {
 841     // The gap is too small. Make some room.
 842     size_t WritePos = WriteI - LR->begin();
 843     LR->segments.insert(ReadI, Spills.size() - GapSize, LiveRange::Segment());
 844     // This also invalidated ReadI, but it is recomputed below.
 845     WriteI = LR->begin() + WritePos;
 846   } else {
 847     // Shrink the gap if necessary.
 848     LR->segments.erase(WriteI + Spills.size(), ReadI);
 849   }
 850   ReadI = WriteI + Spills.size();
 851   mergeSpills();
 852   LR->verify();
 853 }
 854
 855 unsigned ConnectedVNInfoEqClasses::Classify(const LiveInterval *LI) {
 856   // Create initial equivalence classes.
 857   EqClass.clear();
 858   EqClass.grow(LI->getNumValNums());
 859
 860   const VNInfo *used = nullptr, *unused = nullptr;
 861
 862   // Determine connections.
 863   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = LI->vni_begin(), E = LI->vni_end();
 864        I != E; ++I) {
 865     const VNInfo *VNI = *I;
 866     // Group all unused values into one class.
 867     if (VNI->isUnused()) {
 868       if (unused)
 869         EqClass.join(unused->id, VNI->id);
 870       unused = VNI;
 871       continue;
 872     }
 873     used = VNI;
 874     if (VNI->isPHIDef()) {
 875       const MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(VNI->def);
 876       assert(MBB && "Phi-def has no defining MBB");
 877       // Connect to values live out of predecessors.
 878       for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 879            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI)
 880         if (const VNInfo *PVNI = LI->getVNInfoBefore(LIS.getMBBEndIdx(*PI)))
 881           EqClass.join(VNI->id, PVNI->id);
 882     } else {
 883       // Normal value defined by an instruction. Check for two-addr redef.
 884       // FIXME: This could be coincidental. Should we really check for a tied
 885       // operand constraint?
 886       // Note that VNI->def may be a use slot for an early clobber def.
 887       if (const VNInfo *UVNI = LI->getVNInfoBefore(VNI->def))
 888         EqClass.join(VNI->id, UVNI->id);
 889     }
 890   }
 891
 892   // Lump all the unused values in with the last used value.
 893   if (used && unused)
 894     EqClass.join(used->id, unused->id);
 895
 896   EqClass.compress();
 897   return EqClass.getNumClasses();
 898 }
 899
 900 void ConnectedVNInfoEqClasses::Distribute(LiveInterval *LIV[],
 901                                           MachineRegisterInfo &MRI) {
 902   assert(LIV[0] && "LIV[0] must be set");
 903   LiveInterval &LI = *LIV[0];
 904
 905   // Rewrite instructions.
 906   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(LI.reg),
 907        RE = MRI.reg_end(); RI != RE;) {
 908     MachineOperand &MO = *RI;
 909     MachineInstr *MI = RI->getParent();
 910     ++RI;
 911     // DBG_VALUE instructions don't have slot indexes, so get the index of the
 912     // instruction before them.
 913     // Normally, DBG_VALUE instructions are removed before this function is
 914     // called, but it is not a requirement.
 915     SlotIndex Idx;
 916     if (MI->isDebugValue())
 917       Idx = LIS.getSlotIndexes()->getIndexBefore(MI);
 918     else
 919       Idx = LIS.getInstructionIndex(MI);
 920     LiveQueryResult LRQ = LI.Query(Idx);
 921     const VNInfo *VNI = MO.readsReg() ? LRQ.valueIn() : LRQ.valueDefined();
 922     // In the case of an <undef> use that isn't tied to any def, VNI will be
 923     // NULL. If the use is tied to a def, VNI will be the defined value.
 924     if (!VNI)
 925       continue;
 926     MO.setReg(LIV[getEqClass(VNI)]->reg);
 927   }
 928
 929   // Move runs to new intervals.
 930   LiveInterval::iterator J = LI.begin(), E = LI.end();
 931   while (J != E && EqClass[J->valno->id] == 0)
 932     ++J;
 933   for (LiveInterval::iterator I = J; I != E; ++I) {
 934     if (unsigned eq = EqClass[I->valno->id]) {
 935       assert((LIV[eq]->empty() || LIV[eq]->expiredAt(I->start)) &&
 936              "New intervals should be empty");
 937       LIV[eq]->segments.push_back(*I);
 938     } else
 939       *J++ = *I;
 940   }
 941   LI.segments.erase(J, E);
 942
 943   // Transfer VNInfos to their new owners and renumber them.
 944   unsigned j = 0, e = LI.getNumValNums();
 945   while (j != e && EqClass[j] == 0)
 946     ++j;
 947   for (unsigned i = j; i != e; ++i) {
 948     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
 949     if (unsigned eq = EqClass[i]) {
 950       VNI->id = LIV[eq]->getNumValNums();
 951       LIV[eq]->valnos.push_back(VNI);
 952     } else {
 953       VNI->id = j;
 954       LI.valnos[j++] = VNI;
 955     }
 956   }
 957   LI.valnos.resize(j);
 958 }