lib/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.cpp

   1 //===-- LiveIntervalAnalysis.cpp - Live Interval Analysis -----------------===//
   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 LiveInterval analysis pass which is used
  11 // by the Linear Scan Register allocator. This pass linearizes the
  12 // basic blocks of the function in DFS order and uses the
  13 // LiveVariables pass to conservatively compute live intervals for
  14 // each virtual and physical register.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "llvm/Value.h"
  21 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  31 #include "llvm/Support/Debug.h"
  32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
  35 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  36 #include "LiveRangeCalc.h"
  37 #include "VirtRegMap.h"
  38 #include <algorithm>
  39 #include <limits>
  40 #include <cmath>
  41 using namespace llvm;
  42
  43 // Switch to the new experimental algorithm for computing live intervals.
  44 static cl::opt<bool>
  45 NewLiveIntervals("new-live-intervals", cl::Hidden,
  46                  cl::desc("Use new algorithm forcomputing live intervals"));
  47
  48 char LiveIntervals::ID = 0;
  49 char &llvm::LiveIntervalsID = LiveIntervals::ID;
  50 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LiveIntervals, "liveintervals",
  51                 "Live Interval Analysis", false, false)
  52 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
  53 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveVariables)
  54 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
  55 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
  56 INITIALIZE_PASS_END(LiveIntervals, "liveintervals",
  57                 "Live Interval Analysis", false, false)
  58
  59 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  60   AU.setPreservesCFG();
  61   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
  62   AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
  63   AU.addRequired<LiveVariables>();
  64   AU.addPreserved<LiveVariables>();
  65   AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
  66   AU.addRequiredTransitiveID(MachineDominatorsID);
  67   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
  68   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
  69   AU.addRequiredTransitive<SlotIndexes>();
  70   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  71 }
  72
  73 LiveIntervals::LiveIntervals() : MachineFunctionPass(ID),
  74   DomTree(0), LRCalc(0) {
  75   initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  76 }
  77
  78 LiveIntervals::~LiveIntervals() {
  79   delete LRCalc;
  80 }
  81
  82 void LiveIntervals::releaseMemory() {
  83   // Free the live intervals themselves.
  84   for (unsigned i = 0, e = VirtRegIntervals.size(); i != e; ++i)
  85     delete VirtRegIntervals[TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i)];
  86   VirtRegIntervals.clear();
  87   RegMaskSlots.clear();
  88   RegMaskBits.clear();
  89   RegMaskBlocks.clear();
  90
  91   for (unsigned i = 0, e = RegUnitIntervals.size(); i != e; ++i)
  92     delete RegUnitIntervals[i];
  93   RegUnitIntervals.clear();
  94
  95   // Release VNInfo memory regions, VNInfo objects don't need to be dtor'd.
  96   VNInfoAllocator.Reset();
  97 }
  98
  99 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
 100 ///
 101 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
 102   MF = &fn;
 103   MRI = &MF->getRegInfo();
 104   TM = &fn.getTarget();
 105   TRI = TM->getRegisterInfo();
 106   TII = TM->getInstrInfo();
 107   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 108   LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
 109   Indexes = &getAnalysis<SlotIndexes>();
 110   DomTree = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
 111   if (!LRCalc)
 112     LRCalc = new LiveRangeCalc();
 113   AllocatableRegs = TRI->getAllocatableSet(fn);
 114   ReservedRegs = TRI->getReservedRegs(fn);
 115
 116   // Allocate space for all virtual registers.
 117   VirtRegIntervals.resize(MRI->getNumVirtRegs());
 118
 119   if (NewLiveIntervals) {
 120     // This is the new way of computing live intervals.
 121     // It is independent of LiveVariables, and it can run at any time.
 122     computeVirtRegs();
 123     computeRegMasks();
 124   } else {
 125     // This is the old way of computing live intervals.
 126     // It depends on LiveVariables.
 127     computeIntervals();
 128   }
 129   computeLiveInRegUnits();
 130
 131   DEBUG(dump());
 132   return true;
 133 }
 134
 135 /// print - Implement the dump method.
 136 void LiveIntervals::print(raw_ostream &OS, const Module* ) const {
 137   OS << "********** INTERVALS **********\n";
 138
 139   // Dump the regunits.
 140   for (unsigned i = 0, e = RegUnitIntervals.size(); i != e; ++i)
 141     if (LiveInterval *LI = RegUnitIntervals[i])
 142       OS << PrintRegUnit(i, TRI) << " = " << *LI << '\n';
 143
 144   // Dump the virtregs.
 145   for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
 146     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
 147     if (hasInterval(Reg))
 148       OS << PrintReg(Reg) << " = " << getInterval(Reg) << '\n';
 149   }
 150
 151   printInstrs(OS);
 152 }
 153
 154 void LiveIntervals::printInstrs(raw_ostream &OS) const {
 155   OS << "********** MACHINEINSTRS **********\n";
 156   MF->print(OS, Indexes);
 157 }
 158
 159 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 160 void LiveIntervals::dumpInstrs() const {
 161   printInstrs(dbgs());
 162 }
 163 #endif
 164
 165 static
 166 bool MultipleDefsBySameMI(const MachineInstr &MI, unsigned MOIdx) {
 167   unsigned Reg = MI.getOperand(MOIdx).getReg();
 168   for (unsigned i = MOIdx+1, e = MI.getNumOperands(); i < e; ++i) {
 169     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
 170     if (!MO.isReg())
 171       continue;
 172     if (MO.getReg() == Reg && MO.isDef()) {
 173       assert(MI.getOperand(MOIdx).getSubReg() != MO.getSubReg() &&
 174              MI.getOperand(MOIdx).getSubReg() &&
 175              (MO.getSubReg() || MO.isImplicit()));
 176       return true;
 177     }
 178   }
 179   return false;
 180 }
 181
 182 /// isPartialRedef - Return true if the specified def at the specific index is
 183 /// partially re-defining the specified live interval. A common case of this is
 184 /// a definition of the sub-register.
 185 bool LiveIntervals::isPartialRedef(SlotIndex MIIdx, MachineOperand &MO,
 186                                    LiveInterval &interval) {
 187   if (!MO.getSubReg() || MO.isEarlyClobber())
 188     return false;
 189
 190   SlotIndex RedefIndex = MIIdx.getRegSlot();
 191   const LiveRange *OldLR =
 192     interval.getLiveRangeContaining(RedefIndex.getRegSlot(true));
 193   MachineInstr *DefMI = getInstructionFromIndex(OldLR->valno->def);
 194   if (DefMI != 0) {
 195     return DefMI->findRegisterDefOperandIdx(interval.reg) != -1;
 196   }
 197   return false;
 198 }
 199
 200 void LiveIntervals::handleVirtualRegisterDef(MachineBasicBlock *mbb,
 201                                              MachineBasicBlock::iterator mi,
 202                                              SlotIndex MIIdx,
 203                                              MachineOperand& MO,
 204                                              unsigned MOIdx,
 205                                              LiveInterval &interval) {
 206   DEBUG(dbgs() << "\t\tregister: " << PrintReg(interval.reg, TRI));
 207
 208   // Virtual registers may be defined multiple times (due to phi
 209   // elimination and 2-addr elimination).  Much of what we do only has to be
 210   // done once for the vreg.  We use an empty interval to detect the first
 211   // time we see a vreg.
 212   LiveVariables::VarInfo& vi = LV->getVarInfo(interval.reg);
 213   if (interval.empty()) {
 214     // Get the Idx of the defining instructions.
 215     SlotIndex defIndex = MIIdx.getRegSlot(MO.isEarlyClobber());
 216
 217     // Make sure the first definition is not a partial redefinition.
 218     assert(!MO.readsReg() && "First def cannot also read virtual register "
 219            "missing <undef> flag?");
 220
 221     VNInfo *ValNo = interval.getNextValue(defIndex, VNInfoAllocator);
 222     assert(ValNo->id == 0 && "First value in interval is not 0?");
 223
 224     // Loop over all of the blocks that the vreg is defined in.  There are
 225     // two cases we have to handle here.  The most common case is a vreg
 226     // whose lifetime is contained within a basic block.  In this case there
 227     // will be a single kill, in MBB, which comes after the definition.
 228     if (vi.Kills.size() == 1 && vi.Kills[0]->getParent() == mbb) {
 229       // FIXME: what about dead vars?
 230       SlotIndex killIdx;
 231       if (vi.Kills[0] != mi)
 232         killIdx = getInstructionIndex(vi.Kills[0]).getRegSlot();
 233       else
 234         killIdx = defIndex.getDeadSlot();
 235
 236       // If the kill happens after the definition, we have an intra-block
 237       // live range.
 238       if (killIdx > defIndex) {
 239         assert(vi.AliveBlocks.empty() &&
 240                "Shouldn't be alive across any blocks!");
 241         LiveRange LR(defIndex, killIdx, ValNo);
 242         interval.addRange(LR);
 243         DEBUG(dbgs() << " +" << LR << "\n");
 244         return;
 245       }
 246     }
 247
 248     // The other case we handle is when a virtual register lives to the end
 249     // of the defining block, potentially live across some blocks, then is
 250     // live into some number of blocks, but gets killed.  Start by adding a
 251     // range that goes from this definition to the end of the defining block.
 252     LiveRange NewLR(defIndex, getMBBEndIdx(mbb), ValNo);
 253     DEBUG(dbgs() << " +" << NewLR);
 254     interval.addRange(NewLR);
 255
 256     bool PHIJoin = LV->isPHIJoin(interval.reg);
 257
 258     if (PHIJoin) {
 259       // A phi join register is killed at the end of the MBB and revived as a
 260       // new valno in the killing blocks.
 261       assert(vi.AliveBlocks.empty() && "Phi join can't pass through blocks");
 262       DEBUG(dbgs() << " phi-join");
 263     } else {
 264       // Iterate over all of the blocks that the variable is completely
 265       // live in, adding [insrtIndex(begin), instrIndex(end)+4) to the
 266       // live interval.
 267       for (SparseBitVector<>::iterator I = vi.AliveBlocks.begin(),
 268                E = vi.AliveBlocks.end(); I != E; ++I) {
 269         MachineBasicBlock *aliveBlock = MF->getBlockNumbered(*I);
 270         LiveRange LR(getMBBStartIdx(aliveBlock), getMBBEndIdx(aliveBlock),
 271                      ValNo);
 272         interval.addRange(LR);
 273         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
 274       }
 275     }
 276
 277     // Finally, this virtual register is live from the start of any killing
 278     // block to the 'use' slot of the killing instruction.
 279     for (unsigned i = 0, e = vi.Kills.size(); i != e; ++i) {
 280       MachineInstr *Kill = vi.Kills[i];
 281       SlotIndex Start = getMBBStartIdx(Kill->getParent());
 282       SlotIndex killIdx = getInstructionIndex(Kill).getRegSlot();
 283
 284       // Create interval with one of a NEW value number.  Note that this value
 285       // number isn't actually defined by an instruction, weird huh? :)
 286       if (PHIJoin) {
 287         assert(getInstructionFromIndex(Start) == 0 &&
 288                "PHI def index points at actual instruction.");
 289         ValNo = interval.getNextValue(Start, VNInfoAllocator);
 290       }
 291       LiveRange LR(Start, killIdx, ValNo);
 292       interval.addRange(LR);
 293       DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
 294     }
 295
 296   } else {
 297     if (MultipleDefsBySameMI(*mi, MOIdx))
 298       // Multiple defs of the same virtual register by the same instruction.
 299       // e.g. %reg1031:5<def>, %reg1031:6<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
 300       // This is likely due to elimination of REG_SEQUENCE instructions. Return
 301       // here since there is nothing to do.
 302       return;
 303
 304     // If this is the second time we see a virtual register definition, it
 305     // must be due to phi elimination or two addr elimination.  If this is
 306     // the result of two address elimination, then the vreg is one of the
 307     // def-and-use register operand.
 308
 309     // It may also be partial redef like this:
 310     // 80  %reg1041:6<def> = VSHRNv4i16 %reg1034<kill>, 12, pred:14, pred:%reg0
 311     // 120 %reg1041:5<def> = VSHRNv4i16 %reg1039<kill>, 12, pred:14, pred:%reg0
 312     bool PartReDef = isPartialRedef(MIIdx, MO, interval);
 313     if (PartReDef || mi->isRegTiedToUseOperand(MOIdx)) {
 314       // If this is a two-address definition, then we have already processed
 315       // the live range.  The only problem is that we didn't realize there
 316       // are actually two values in the live interval.  Because of this we
 317       // need to take the LiveRegion that defines this register and split it
 318       // into two values.
 319       SlotIndex RedefIndex = MIIdx.getRegSlot(MO.isEarlyClobber());
 320
 321       const LiveRange *OldLR =
 322         interval.getLiveRangeContaining(RedefIndex.getRegSlot(true));
 323       VNInfo *OldValNo = OldLR->valno;
 324       SlotIndex DefIndex = OldValNo->def.getRegSlot();
 325
 326       // Delete the previous value, which should be short and continuous,
 327       // because the 2-addr copy must be in the same MBB as the redef.
 328       interval.removeRange(DefIndex, RedefIndex);
 329
 330       // The new value number (#1) is defined by the instruction we claimed
 331       // defined value #0.
 332       VNInfo *ValNo = interval.createValueCopy(OldValNo, VNInfoAllocator);
 333
 334       // Value#0 is now defined by the 2-addr instruction.
 335       OldValNo->def = RedefIndex;
 336
 337       // Add the new live interval which replaces the range for the input copy.
 338       LiveRange LR(DefIndex, RedefIndex, ValNo);
 339       DEBUG(dbgs() << " replace range with " << LR);
 340       interval.addRange(LR);
 341
 342       // If this redefinition is dead, we need to add a dummy unit live
 343       // range covering the def slot.
 344       if (MO.isDead())
 345         interval.addRange(LiveRange(RedefIndex, RedefIndex.getDeadSlot(),
 346                                     OldValNo));
 347
 348       DEBUG(dbgs() << " RESULT: " << interval);
 349     } else if (LV->isPHIJoin(interval.reg)) {
 350       // In the case of PHI elimination, each variable definition is only
 351       // live until the end of the block.  We've already taken care of the
 352       // rest of the live range.
 353
 354       SlotIndex defIndex = MIIdx.getRegSlot();
 355       if (MO.isEarlyClobber())
 356         defIndex = MIIdx.getRegSlot(true);
 357
 358       VNInfo *ValNo = interval.getNextValue(defIndex, VNInfoAllocator);
 359
 360       SlotIndex killIndex = getMBBEndIdx(mbb);
 361       LiveRange LR(defIndex, killIndex, ValNo);
 362       interval.addRange(LR);
 363       DEBUG(dbgs() << " phi-join +" << LR);
 364     } else {
 365       llvm_unreachable("Multiply defined register");
 366     }
 367   }
 368
 369   DEBUG(dbgs() << '\n');
 370 }
 371
 372 void LiveIntervals::handleRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 373                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
 374                                       SlotIndex MIIdx,
 375                                       MachineOperand& MO,
 376                                       unsigned MOIdx) {
 377   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 378     handleVirtualRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, MO, MOIdx,
 379                              getOrCreateInterval(MO.getReg()));
 380 }
 381
 382 /// computeIntervals - computes the live intervals for virtual
 383 /// registers. for some ordering of the machine instructions [1,N] a
 384 /// live interval is an interval [i, j) where 1 <= i <= j < N for
 385 /// which a variable is live
 386 void LiveIntervals::computeIntervals() {
 387   DEBUG(dbgs() << "********** COMPUTING LIVE INTERVALS **********\n"
 388                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
 389
 390   RegMaskBlocks.resize(MF->getNumBlockIDs());
 391
 392   SmallVector<unsigned, 8> UndefUses;
 393   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
 394        MBBI != E; ++MBBI) {
 395     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
 396     RegMaskBlocks[MBB->getNumber()].first = RegMaskSlots.size();
 397
 398     if (MBB->empty())
 399       continue;
 400
 401     // Track the index of the current machine instr.
 402     SlotIndex MIIndex = getMBBStartIdx(MBB);
 403     DEBUG(dbgs() << "BB#" << MBB->getNumber()
 404           << ":\t\t# derived from " << MBB->getName() << "\n");
 405
 406     // Skip over empty initial indices.
 407     if (getInstructionFromIndex(MIIndex) == 0)
 408       MIIndex = Indexes->getNextNonNullIndex(MIIndex);
 409
 410     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin(), miEnd = MBB->end();
 411          MI != miEnd; ++MI) {
 412       DEBUG(dbgs() << MIIndex << "\t" << *MI);
 413       if (MI->isDebugValue())
 414         continue;
 415       assert(Indexes->getInstructionFromIndex(MIIndex) == MI &&
 416              "Lost SlotIndex synchronization");
 417
 418       // Handle defs.
 419       for (int i = MI->getNumOperands() - 1; i >= 0; --i) {
 420         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 421
 422         // Collect register masks.
 423         if (MO.isRegMask()) {
 424           RegMaskSlots.push_back(MIIndex.getRegSlot());
 425           RegMaskBits.push_back(MO.getRegMask());
 426           continue;
 427         }
 428
 429         if (!MO.isReg() || !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 430           continue;
 431
 432         // handle register defs - build intervals
 433         if (MO.isDef())
 434           handleRegisterDef(MBB, MI, MIIndex, MO, i);
 435         else if (MO.isUndef())
 436           UndefUses.push_back(MO.getReg());
 437       }
 438
 439       // Move to the next instr slot.
 440       MIIndex = Indexes->getNextNonNullIndex(MIIndex);
 441     }
 442
 443     // Compute the number of register mask instructions in this block.
 444     std::pair<unsigned, unsigned> &RMB = RegMaskBlocks[MBB->getNumber()];
 445     RMB.second = RegMaskSlots.size() - RMB.first;
 446   }
 447
 448   // Create empty intervals for registers defined by implicit_def's (except
 449   // for those implicit_def that define values which are liveout of their
 450   // blocks.
 451   for (unsigned i = 0, e = UndefUses.size(); i != e; ++i) {
 452     unsigned UndefReg = UndefUses[i];
 453     (void)getOrCreateInterval(UndefReg);
 454   }
 455 }
 456
 457 LiveInterval* LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
 458   float Weight = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ? HUGE_VALF : 0.0F;
 459   return new LiveInterval(reg, Weight);
 460 }
 461
 462
 463 /// computeVirtRegInterval - Compute the live interval of a virtual register,
 464 /// based on defs and uses.
 465 void LiveIntervals::computeVirtRegInterval(LiveInterval *LI) {
 466   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
 467   assert(LI->empty() && "Should only compute empty intervals.");
 468   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
 469   LRCalc->createDeadDefs(LI);
 470   LRCalc->extendToUses(LI);
 471 }
 472
 473 void LiveIntervals::computeVirtRegs() {
 474   for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
 475     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
 476     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
 477       continue;
 478     LiveInterval *LI = createInterval(Reg);
 479     VirtRegIntervals[Reg] = LI;
 480     computeVirtRegInterval(LI);
 481   }
 482 }
 483
 484 void LiveIntervals::computeRegMasks() {
 485   RegMaskBlocks.resize(MF->getNumBlockIDs());
 486
 487   // Find all instructions with regmask operands.
 488   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), E = MF->end();
 489        MBBI != E; ++MBBI) {
 490     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
 491     std::pair<unsigned, unsigned> &RMB = RegMaskBlocks[MBB->getNumber()];
 492     RMB.first = RegMaskSlots.size();
 493     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin(), ME = MBB->end();
 494          MI != ME; ++MI)
 495       for (MIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
 496         if (!MO->isRegMask())
 497           continue;
 498           RegMaskSlots.push_back(Indexes->getInstructionIndex(MI).getRegSlot());
 499           RegMaskBits.push_back(MO->getRegMask());
 500       }
 501     // Compute the number of register mask instructions in this block.
 502     RMB.second = RegMaskSlots.size() - RMB.first;
 503   }
 504 }
 505
 506 //===----------------------------------------------------------------------===//
 507 //                           Register Unit Liveness
 508 //===----------------------------------------------------------------------===//
 509 //
 510 // Fixed interference typically comes from ABI boundaries: Function arguments
 511 // and return values are passed in fixed registers, and so are exception
 512 // pointers entering landing pads. Certain instructions require values to be
 513 // present in specific registers. That is also represented through fixed
 514 // interference.
 515 //
 516
 517 /// computeRegUnitInterval - Compute the live interval of a register unit, based
 518 /// on the uses and defs of aliasing registers.  The interval should be empty,
 519 /// or contain only dead phi-defs from ABI blocks.
 520 void LiveIntervals::computeRegUnitInterval(LiveInterval *LI) {
 521   unsigned Unit = LI->reg;
 522
 523   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
 524   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
 525
 526   // The physregs aliasing Unit are the roots and their super-registers.
 527   // Create all values as dead defs before extending to uses. Note that roots
 528   // may share super-registers. That's OK because createDeadDefs() is
 529   // idempotent. It is very rare for a register unit to have multiple roots, so
 530   // uniquing super-registers is probably not worthwhile.
 531   for (MCRegUnitRootIterator Roots(Unit, TRI); Roots.isValid(); ++Roots) {
 532     unsigned Root = *Roots;
 533     if (!MRI->reg_empty(Root))
 534       LRCalc->createDeadDefs(LI, Root);
 535     for (MCSuperRegIterator Supers(Root, TRI); Supers.isValid(); ++Supers) {
 536       if (!MRI->reg_empty(*Supers))
 537         LRCalc->createDeadDefs(LI, *Supers);
 538     }
 539   }
 540
 541   // Now extend LI to reach all uses.
 542   // Ignore uses of reserved registers. We only track defs of those.
 543   for (MCRegUnitRootIterator Roots(Unit, TRI); Roots.isValid(); ++Roots) {
 544     unsigned Root = *Roots;
 545     if (!isReserved(Root) && !MRI->reg_empty(Root))
 546       LRCalc->extendToUses(LI, Root);
 547     for (MCSuperRegIterator Supers(Root, TRI); Supers.isValid(); ++Supers) {
 548       unsigned Reg = *Supers;
 549       if (!isReserved(Reg) && !MRI->reg_empty(Reg))
 550         LRCalc->extendToUses(LI, Reg);
 551     }
 552   }
 553 }
 554
 555
 556 /// computeLiveInRegUnits - Precompute the live ranges of any register units
 557 /// that are live-in to an ABI block somewhere. Register values can appear
 558 /// without a corresponding def when entering the entry block or a landing pad.
 559 ///
 560 void LiveIntervals::computeLiveInRegUnits() {
 561   RegUnitIntervals.resize(TRI->getNumRegUnits());
 562   DEBUG(dbgs() << "Computing live-in reg-units in ABI blocks.\n");
 563
 564   // Keep track of the intervals allocated.
 565   SmallVector<LiveInterval*, 8> NewIntvs;
 566
 567   // Check all basic blocks for live-ins.
 568   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
 569        MFI != MFE; ++MFI) {
 570     const MachineBasicBlock *MBB = MFI;
 571
 572     // We only care about ABI blocks: Entry + landing pads.
 573     if ((MFI != MF->begin() && !MBB->isLandingPad()) || MBB->livein_empty())
 574       continue;
 575
 576     // Create phi-defs at Begin for all live-in registers.
 577     SlotIndex Begin = Indexes->getMBBStartIdx(MBB);
 578     DEBUG(dbgs() << Begin << "\tBB#" << MBB->getNumber());
 579     for (MachineBasicBlock::livein_iterator LII = MBB->livein_begin(),
 580          LIE = MBB->livein_end(); LII != LIE; ++LII) {
 581       for (MCRegUnitIterator Units(*LII, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
 582         unsigned Unit = *Units;
 583         LiveInterval *Intv = RegUnitIntervals[Unit];
 584         if (!Intv) {
 585           Intv = RegUnitIntervals[Unit] = new LiveInterval(Unit, HUGE_VALF);
 586           NewIntvs.push_back(Intv);
 587         }
 588         VNInfo *VNI = Intv->createDeadDef(Begin, getVNInfoAllocator());
 589         (void)VNI;
 590         DEBUG(dbgs() << ' ' << PrintRegUnit(Unit, TRI) << '#' << VNI->id);
 591       }
 592     }
 593     DEBUG(dbgs() << '\n');
 594   }
 595   DEBUG(dbgs() << "Created " << NewIntvs.size() << " new intervals.\n");
 596
 597   // Compute the 'normal' part of the intervals.
 598   for (unsigned i = 0, e = NewIntvs.size(); i != e; ++i)
 599     computeRegUnitInterval(NewIntvs[i]);
 600 }
 601
 602
 603 /// shrinkToUses - After removing some uses of a register, shrink its live
 604 /// range to just the remaining uses. This method does not compute reaching
 605 /// defs for new uses, and it doesn't remove dead defs.
 606 bool LiveIntervals::shrinkToUses(LiveInterval *li,
 607                                  SmallVectorImpl<MachineInstr*> *dead) {
 608   DEBUG(dbgs() << "Shrink: " << *li << '\n');
 609   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(li->reg)
 610          && "Can only shrink virtual registers");
 611   // Find all the values used, including PHI kills.
 612   SmallVector<std::pair<SlotIndex, VNInfo*>, 16> WorkList;
 613
 614   // Blocks that have already been added to WorkList as live-out.
 615   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16> LiveOut;
 616
 617   // Visit all instructions reading li->reg.
 618   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(li->reg);
 619        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
 620     if (UseMI->isDebugValue() || !UseMI->readsVirtualRegister(li->reg))
 621       continue;
 622     SlotIndex Idx = getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot();
 623     LiveRangeQuery LRQ(*li, Idx);
 624     VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
 625     if (!VNI) {
 626       // This shouldn't happen: readsVirtualRegister returns true, but there is
 627       // no live value. It is likely caused by a target getting <undef> flags
 628       // wrong.
 629       DEBUG(dbgs() << Idx << '\t' << *UseMI
 630                    << "Warning: Instr claims to read non-existent value in "
 631                     << *li << '\n');
 632       continue;
 633     }
 634     // Special case: An early-clobber tied operand reads and writes the
 635     // register one slot early.
 636     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined())
 637       Idx = DefVNI->def;
 638
 639     WorkList.push_back(std::make_pair(Idx, VNI));
 640   }
 641
 642   // Create a new live interval with only minimal live segments per def.
 643   LiveInterval NewLI(li->reg, 0);
 644   for (LiveInterval::vni_iterator I = li->vni_begin(), E = li->vni_end();
 645        I != E; ++I) {
 646     VNInfo *VNI = *I;
 647     if (VNI->isUnused())
 648       continue;
 649     NewLI.addRange(LiveRange(VNI->def, VNI->def.getDeadSlot(), VNI));
 650   }
 651
 652   // Keep track of the PHIs that are in use.
 653   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> UsedPHIs;
 654
 655   // Extend intervals to reach all uses in WorkList.
 656   while (!WorkList.empty()) {
 657     SlotIndex Idx = WorkList.back().first;
 658     VNInfo *VNI = WorkList.back().second;
 659     WorkList.pop_back();
 660     const MachineBasicBlock *MBB = getMBBFromIndex(Idx.getPrevSlot());
 661     SlotIndex BlockStart = getMBBStartIdx(MBB);
 662
 663     // Extend the live range for VNI to be live at Idx.
 664     if (VNInfo *ExtVNI = NewLI.extendInBlock(BlockStart, Idx)) {
 665       (void)ExtVNI;
 666       assert(ExtVNI == VNI && "Unexpected existing value number");
 667       // Is this a PHIDef we haven't seen before?
 668       if (!VNI->isPHIDef() || VNI->def != BlockStart || !UsedPHIs.insert(VNI))
 669         continue;
 670       // The PHI is live, make sure the predecessors are live-out.
 671       for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 672            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 673         if (!LiveOut.insert(*PI))
 674           continue;
 675         SlotIndex Stop = getMBBEndIdx(*PI);
 676         // A predecessor is not required to have a live-out value for a PHI.
 677         if (VNInfo *PVNI = li->getVNInfoBefore(Stop))
 678           WorkList.push_back(std::make_pair(Stop, PVNI));
 679       }
 680       continue;
 681     }
 682
 683     // VNI is live-in to MBB.
 684     DEBUG(dbgs() << " live-in at " << BlockStart << '\n');
 685     NewLI.addRange(LiveRange(BlockStart, Idx, VNI));
 686
 687     // Make sure VNI is live-out from the predecessors.
 688     for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 689          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 690       if (!LiveOut.insert(*PI))
 691         continue;
 692       SlotIndex Stop = getMBBEndIdx(*PI);
 693       assert(li->getVNInfoBefore(Stop) == VNI &&
 694              "Wrong value out of predecessor");
 695       WorkList.push_back(std::make_pair(Stop, VNI));
 696     }
 697   }
 698
 699   // Handle dead values.
 700   bool CanSeparate = false;
 701   for (LiveInterval::vni_iterator I = li->vni_begin(), E = li->vni_end();
 702        I != E; ++I) {
 703     VNInfo *VNI = *I;
 704     if (VNI->isUnused())
 705       continue;
 706     LiveInterval::iterator LII = NewLI.FindLiveRangeContaining(VNI->def);
 707     assert(LII != NewLI.end() && "Missing live range for PHI");
 708     if (LII->end != VNI->def.getDeadSlot())
 709       continue;
 710     if (VNI->isPHIDef()) {
 711       // This is a dead PHI. Remove it.
 712       VNI->markUnused();
 713       NewLI.removeRange(*LII);
 714       DEBUG(dbgs() << "Dead PHI at " << VNI->def << " may separate interval\n");
 715       CanSeparate = true;
 716     } else {
 717       // This is a dead def. Make sure the instruction knows.
 718       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(VNI->def);
 719       assert(MI && "No instruction defining live value");
 720       MI->addRegisterDead(li->reg, TRI);
 721       if (dead && MI->allDefsAreDead()) {
 722         DEBUG(dbgs() << "All defs dead: " << VNI->def << '\t' << *MI);
 723         dead->push_back(MI);
 724       }
 725     }
 726   }
 727
 728   // Move the trimmed ranges back.
 729   li->ranges.swap(NewLI.ranges);
 730   DEBUG(dbgs() << "Shrunk: " << *li << '\n');
 731   return CanSeparate;
 732 }
 733
 734 void LiveIntervals::extendToIndices(LiveInterval *LI,
 735                                     ArrayRef<SlotIndex> Indices) {
 736   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
 737   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
 738   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i)
 739     LRCalc->extend(LI, Indices[i]);
 740 }
 741
 742 void LiveIntervals::pruneValue(LiveInterval *LI, SlotIndex Kill,
 743                                SmallVectorImpl<SlotIndex> *EndPoints) {
 744   LiveRangeQuery LRQ(*LI, Kill);
 745   assert (!LRQ.valueDefined() && "Can't prune value at the defining instr");
 746
 747   // Also can't prune a value that isn't there.
 748   VNInfo *VNI = LRQ.valueOut();
 749   if (!VNI)
 750     return;
 751
 752   MachineBasicBlock *KillMBB = Indexes->getMBBFromIndex(Kill);
 753   SlotIndex MBBStart, MBBEnd;
 754   tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(KillMBB);
 755
 756   // If VNI isn't live out from KillMBB, the value is trivially pruned.
 757   if (LRQ.endPoint() < MBBEnd) {
 758     LI->removeRange(Kill, LRQ.endPoint());
 759     if (EndPoints) EndPoints->push_back(LRQ.endPoint());
 760     return;
 761   }
 762
 763   // VNI is live out of KillMBB.
 764   LI->removeRange(Kill, MBBEnd);
 765   if (EndPoints) EndPoints->push_back(MBBEnd);
 766
 767   // Find all blocks that are reachable from MBB without leaving VNI's live
 768   // range.
 769   for (df_iterator<MachineBasicBlock*>
 770        I = df_begin(KillMBB), E = df_end(KillMBB); I != E;) {
 771     MachineBasicBlock *MBB = *I;
 772     // KillMBB itself was already handled.
 773     if (MBB == KillMBB) {
 774       ++I;
 775       continue;
 776     }
 777
 778     // Check if VNI is live in to MBB.
 779     tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(MBB);
 780     LiveRangeQuery LRQ(*LI, MBBStart);
 781     if (LRQ.valueIn() != VNI) {
 782       // This block isn't part of the VNI live range. Prune the search.
 783       I.skipChildren();
 784       continue;
 785     }
 786
 787     // Prune the search if VNI is killed in MBB.
 788     if (LRQ.endPoint() < MBBEnd) {
 789       LI->removeRange(MBBStart, LRQ.endPoint());
 790       if (EndPoints) EndPoints->push_back(LRQ.endPoint());
 791       I.skipChildren();
 792       continue;
 793     }
 794
 795     // VNI is live through MBB.
 796     LI->removeRange(MBBStart, MBBEnd);
 797     if (EndPoints) EndPoints->push_back(MBBEnd);
 798     ++I;
 799   }
 800 }
 801
 802 //===----------------------------------------------------------------------===//
 803 // Register allocator hooks.
 804 //
 805
 806 void LiveIntervals::addKillFlags(const VirtRegMap *VRM) {
 807   // Keep track of regunit ranges.
 808   SmallVector<std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator>, 8> RU;
 809
 810   for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
 811     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
 812     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
 813       continue;
 814     LiveInterval *LI = &getInterval(Reg);
 815     if (LI->empty())
 816       continue;
 817
 818     // Find the regunit intervals for the assigned register. They may overlap
 819     // the virtual register live range, cancelling any kills.
 820     RU.clear();
 821     for (MCRegUnitIterator Units(VRM->getPhys(Reg), TRI); Units.isValid();
 822          ++Units) {
 823       LiveInterval *RUInt = &getRegUnit(*Units);
 824       if (RUInt->empty())
 825         continue;
 826       RU.push_back(std::make_pair(RUInt, RUInt->find(LI->begin()->end)));
 827     }
 828
 829     // Every instruction that kills Reg corresponds to a live range end point.
 830     for (LiveInterval::iterator RI = LI->begin(), RE = LI->end(); RI != RE;
 831          ++RI) {
 832       // A block index indicates an MBB edge.
 833       if (RI->end.isBlock())
 834         continue;
 835       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(RI->end);
 836       if (!MI)
 837         continue;
 838
 839       // Check if any of the reguints are live beyond the end of RI. That could
 840       // happen when a physreg is defined as a copy of a virtreg:
 841       //
 842       //   %EAX = COPY %vreg5
 843       //   FOO %vreg5         <--- MI, cancel kill because %EAX is live.
 844       //   BAR %EAX<kill>
 845       //
 846       // There should be no kill flag on FOO when %vreg5 is rewritten as %EAX.
 847       bool CancelKill = false;
 848       for (unsigned u = 0, e = RU.size(); u != e; ++u) {
 849         LiveInterval *RInt = RU[u].first;
 850         LiveInterval::iterator &I = RU[u].second;
 851         if (I == RInt->end())
 852           continue;
 853         I = RInt->advanceTo(I, RI->end);
 854         if (I == RInt->end() || I->start >= RI->end)
 855           continue;
 856         // I is overlapping RI.
 857         CancelKill = true;
 858         break;
 859       }
 860       if (CancelKill)
 861         MI->clearRegisterKills(Reg, NULL);
 862       else
 863         MI->addRegisterKilled(Reg, NULL);
 864     }
 865   }
 866 }
 867
 868 MachineBasicBlock*
 869 LiveIntervals::intervalIsInOneMBB(const LiveInterval &LI) const {
 870   // A local live range must be fully contained inside the block, meaning it is
 871   // defined and killed at instructions, not at block boundaries. It is not
 872   // live in or or out of any block.
 873   //
 874   // It is technically possible to have a PHI-defined live range identical to a
 875   // single block, but we are going to return false in that case.
 876
 877   SlotIndex Start = LI.beginIndex();
 878   if (Start.isBlock())
 879     return NULL;
 880
 881   SlotIndex Stop = LI.endIndex();
 882   if (Stop.isBlock())
 883     return NULL;
 884
 885   // getMBBFromIndex doesn't need to search the MBB table when both indexes
 886   // belong to proper instructions.
 887   MachineBasicBlock *MBB1 = Indexes->getMBBFromIndex(Start);
 888   MachineBasicBlock *MBB2 = Indexes->getMBBFromIndex(Stop);
 889   return MBB1 == MBB2 ? MBB1 : NULL;
 890 }
 891
 892 bool
 893 LiveIntervals::hasPHIKill(const LiveInterval &LI, const VNInfo *VNI) const {
 894   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = LI.vni_begin(), E = LI.vni_end();
 895        I != E; ++I) {
 896     const VNInfo *PHI = *I;
 897     if (PHI->isUnused() || !PHI->isPHIDef())
 898       continue;
 899     const MachineBasicBlock *PHIMBB = getMBBFromIndex(PHI->def);
 900     // Conservatively return true instead of scanning huge predecessor lists.
 901     if (PHIMBB->pred_size() > 100)
 902       return true;
 903     for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator
 904          PI = PHIMBB->pred_begin(), PE = PHIMBB->pred_end(); PI != PE; ++PI)
 905       if (VNI == LI.getVNInfoBefore(Indexes->getMBBEndIdx(*PI)))
 906         return true;
 907   }
 908   return false;
 909 }
 910
 911 float
 912 LiveIntervals::getSpillWeight(bool isDef, bool isUse, unsigned loopDepth) {
 913   // Limit the loop depth ridiculousness.
 914   if (loopDepth > 200)
 915     loopDepth = 200;
 916
 917   // The loop depth is used to roughly estimate the number of times the
 918   // instruction is executed. Something like 10^d is simple, but will quickly
 919   // overflow a float. This expression behaves like 10^d for small d, but is
 920   // more tempered for large d. At d=200 we get 6.7e33 which leaves a bit of
 921   // headroom before overflow.
 922   // By the way, powf() might be unavailable here. For consistency,
 923   // We may take pow(double,double).
 924   float lc = std::pow(1 + (100.0 / (loopDepth + 10)), (double)loopDepth);
 925
 926   return (isDef + isUse) * lc;
 927 }
 928
 929 LiveRange LiveIntervals::addLiveRangeToEndOfBlock(unsigned reg,
 930                                                   MachineInstr* startInst) {
 931   LiveInterval& Interval = getOrCreateInterval(reg);
 932   VNInfo* VN = Interval.getNextValue(
 933     SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getRegSlot()),
 934     getVNInfoAllocator());
 935   LiveRange LR(
 936      SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getRegSlot()),
 937      getMBBEndIdx(startInst->getParent()), VN);
 938   Interval.addRange(LR);
 939
 940   return LR;
 941 }
 942
 943
 944 //===----------------------------------------------------------------------===//
 945 //                          Register mask functions
 946 //===----------------------------------------------------------------------===//
 947
 948 bool LiveIntervals::checkRegMaskInterference(LiveInterval &LI,
 949                                              BitVector &UsableRegs) {
 950   if (LI.empty())
 951     return false;
 952   LiveInterval::iterator LiveI = LI.begin(), LiveE = LI.end();
 953
 954   // Use a smaller arrays for local live ranges.
 955   ArrayRef<SlotIndex> Slots;
 956   ArrayRef<const uint32_t*> Bits;
 957   if (MachineBasicBlock *MBB = intervalIsInOneMBB(LI)) {
 958     Slots = getRegMaskSlotsInBlock(MBB->getNumber());
 959     Bits = getRegMaskBitsInBlock(MBB->getNumber());
 960   } else {
 961     Slots = getRegMaskSlots();
 962     Bits = getRegMaskBits();
 963   }
 964
 965   // We are going to enumerate all the register mask slots contained in LI.
 966   // Start with a binary search of RegMaskSlots to find a starting point.
 967   ArrayRef<SlotIndex>::iterator SlotI =
 968     std::lower_bound(Slots.begin(), Slots.end(), LiveI->start);
 969   ArrayRef<SlotIndex>::iterator SlotE = Slots.end();
 970
 971   // No slots in range, LI begins after the last call.
 972   if (SlotI == SlotE)
 973     return false;
 974
 975   bool Found = false;
 976   for (;;) {
 977     assert(*SlotI >= LiveI->start);
 978     // Loop over all slots overlapping this segment.
 979     while (*SlotI < LiveI->end) {
 980       // *SlotI overlaps LI. Collect mask bits.
 981       if (!Found) {
 982         // This is the first overlap. Initialize UsableRegs to all ones.
 983         UsableRegs.clear();
 984         UsableRegs.resize(TRI->getNumRegs(), true);
 985         Found = true;
 986       }
 987       // Remove usable registers clobbered by this mask.
 988       UsableRegs.clearBitsNotInMask(Bits[SlotI-Slots.begin()]);
 989       if (++SlotI == SlotE)
 990         return Found;
 991     }
 992     // *SlotI is beyond the current LI segment.
 993     LiveI = LI.advanceTo(LiveI, *SlotI);
 994     if (LiveI == LiveE)
 995       return Found;
 996     // Advance SlotI until it overlaps.
 997     while (*SlotI < LiveI->start)
 998       if (++SlotI == SlotE)
 999         return Found;
1000   }
1001 }
1002
1003 //===----------------------------------------------------------------------===//
1004 //                         IntervalUpdate class.
1005 //===----------------------------------------------------------------------===//
1006
1007 // HMEditor is a toolkit used by handleMove to trim or extend live intervals.
1008 class LiveIntervals::HMEditor {
1009 private:
1010   LiveIntervals& LIS;
1011   const MachineRegisterInfo& MRI;
1012   const TargetRegisterInfo& TRI;
1013   SlotIndex NewIdx;
1014
1015   typedef std::pair<LiveInterval*, LiveRange*> IntRangePair;
1016   typedef DenseSet<IntRangePair> RangeSet;
1017
1018   struct RegRanges {
1019     LiveRange* Use;
1020     LiveRange* EC;
1021     LiveRange* Dead;
1022     LiveRange* Def;
1023     RegRanges() : Use(0), EC(0), Dead(0), Def(0) {}
1024   };
1025   typedef DenseMap<unsigned, RegRanges> BundleRanges;
1026
1027 public:
1028   HMEditor(LiveIntervals& LIS, const MachineRegisterInfo& MRI,
1029            const TargetRegisterInfo& TRI, SlotIndex NewIdx)
1030     : LIS(LIS), MRI(MRI), TRI(TRI), NewIdx(NewIdx) {}
1031
1032   // Update intervals for all operands of MI from OldIdx to NewIdx.
1033   // This assumes that MI used to be at OldIdx, and now resides at
1034   // NewIdx.
1035   void moveAllRangesFrom(MachineInstr* MI, SlotIndex OldIdx) {
1036     assert(NewIdx != OldIdx && "No-op move? That's a bit strange.");
1037
1038     // Collect the operands.
1039     RangeSet Entering, Internal, Exiting;
1040     bool hasRegMaskOp = false;
1041     collectRanges(MI, Entering, Internal, Exiting, hasRegMaskOp, OldIdx);
1042
1043     // To keep the LiveRanges valid within an interval, move the ranges closest
1044     // to the destination first. This prevents ranges from overlapping, to that
1045     // APIs like removeRange still work.
1046     if (NewIdx < OldIdx) {
1047       moveAllEnteringFrom(OldIdx, Entering);
1048       moveAllInternalFrom(OldIdx, Internal);
1049       moveAllExitingFrom(OldIdx, Exiting);
1050     }
1051     else {
1052       moveAllExitingFrom(OldIdx, Exiting);
1053       moveAllInternalFrom(OldIdx, Internal);
1054       moveAllEnteringFrom(OldIdx, Entering);
1055     }
1056
1057     if (hasRegMaskOp)
1058       updateRegMaskSlots(OldIdx);
1059
1060 #ifndef NDEBUG
1061     LIValidator validator;
1062     validator = std::for_each(Entering.begin(), Entering.end(), validator);
1063     validator = std::for_each(Internal.begin(), Internal.end(), validator);
1064     validator = std::for_each(Exiting.begin(), Exiting.end(), validator);
1065     assert(validator.rangesOk() && "moveAllOperandsFrom broke liveness.");
1066 #endif
1067
1068   }
1069
1070   // Update intervals for all operands of MI to refer to BundleStart's
1071   // SlotIndex.
1072   void moveAllRangesInto(MachineInstr* MI, MachineInstr* BundleStart) {
1073     if (MI == BundleStart)
1074       return; // Bundling instr with itself - nothing to do.
1075
1076     SlotIndex OldIdx = LIS.getSlotIndexes()->getInstructionIndex(MI);
1077     assert(LIS.getSlotIndexes()->getInstructionFromIndex(OldIdx) == MI &&
1078            "SlotIndex <-> Instruction mapping broken for MI");
1079
1080     // Collect all ranges already in the bundle.
1081     MachineBasicBlock::instr_iterator BII(BundleStart);
1082     RangeSet Entering, Internal, Exiting;
1083     bool hasRegMaskOp = false;
1084     collectRanges(BII, Entering, Internal, Exiting, hasRegMaskOp, NewIdx);
1085     assert(!hasRegMaskOp && "Can't have RegMask operand in bundle.");
1086     for (++BII; &*BII == MI || BII->isInsideBundle(); ++BII) {
1087       if (&*BII == MI)
1088         continue;
1089       collectRanges(BII, Entering, Internal, Exiting, hasRegMaskOp, NewIdx);
1090       assert(!hasRegMaskOp && "Can't have RegMask operand in bundle.");
1091     }
1092
1093     BundleRanges BR = createBundleRanges(Entering, Internal, Exiting);
1094
1095     Entering.clear();
1096     Internal.clear();
1097     Exiting.clear();
1098     collectRanges(MI, Entering, Internal, Exiting, hasRegMaskOp, OldIdx);
1099     assert(!hasRegMaskOp && "Can't have RegMask operand in bundle.");
1100
1101     DEBUG(dbgs() << "Entering: " << Entering.size() << "\n");
1102     DEBUG(dbgs() << "Internal: " << Internal.size() << "\n");
1103     DEBUG(dbgs() << "Exiting: " << Exiting.size() << "\n");
1104
1105     moveAllEnteringFromInto(OldIdx, Entering, BR);
1106     moveAllInternalFromInto(OldIdx, Internal, BR);
1107     moveAllExitingFromInto(OldIdx, Exiting, BR);
1108
1109
1110 #ifndef NDEBUG
1111     LIValidator validator;
1112     validator = std::for_each(Entering.begin(), Entering.end(), validator);
1113     validator = std::for_each(Internal.begin(), Internal.end(), validator);
1114     validator = std::for_each(Exiting.begin(), Exiting.end(), validator);
1115     assert(validator.rangesOk() && "moveAllOperandsInto broke liveness.");
1116 #endif
1117   }
1118
1119 private:
1120
1121 #ifndef NDEBUG
1122   class LIValidator {
1123   private:
1124     DenseSet<const LiveInterval*> Checked, Bogus;
1125   public:
1126     void operator()(const IntRangePair& P) {
1127       const LiveInterval* LI = P.first;
1128       if (Checked.count(LI))
1129         return;
1130       Checked.insert(LI);
1131       if (LI->empty())
1132         return;
1133       SlotIndex LastEnd = LI->begin()->start;
1134       for (LiveInterval::const_iterator LRI = LI->begin(), LRE = LI->end();
1135            LRI != LRE; ++LRI) {
1136         const LiveRange& LR = *LRI;
1137         if (LastEnd > LR.start || LR.start >= LR.end)
1138           Bogus.insert(LI);
1139         LastEnd = LR.end;
1140       }
1141     }
1142
1143     bool rangesOk() const {
1144       return Bogus.empty();
1145     }
1146   };
1147 #endif
1148
1149   // Collect IntRangePairs for all operands of MI that may need fixing.
1150   // Treat's MI's index as OldIdx (regardless of what it is in SlotIndexes'
1151   // maps).
1152   void collectRanges(MachineInstr* MI, RangeSet& Entering, RangeSet& Internal,
1153                      RangeSet& Exiting, bool& hasRegMaskOp, SlotIndex OldIdx) {
1154     hasRegMaskOp = false;
1155     for (MachineInstr::mop_iterator MOI = MI->operands_begin(),
1156                                     MOE = MI->operands_end();
1157          MOI != MOE; ++MOI) {
1158       const MachineOperand& MO = *MOI;
1159
1160       if (MO.isRegMask()) {
1161         hasRegMaskOp = true;
1162         continue;
1163       }
1164
1165       if (!MO.isReg() || MO.getReg() == 0)
1166         continue;
1167
1168       unsigned Reg = MO.getReg();
1169
1170       // TODO: Currently we're skipping uses that are reserved or have no
1171       // interval, but we're not updating their kills. This should be
1172       // fixed.
1173       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) && LIS.isReserved(Reg))
1174         continue;
1175
1176       // Collect ranges for register units. These live ranges are computed on
1177       // demand, so just skip any that haven't been computed yet.
1178       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
1179         for (MCRegUnitIterator Units(Reg, &TRI); Units.isValid(); ++Units)
1180           if (LiveInterval *LI = LIS.getCachedRegUnit(*Units))
1181             collectRanges(MO, LI, Entering, Internal, Exiting, OldIdx);
1182       } else {
1183         // Collect ranges for individual virtual registers.
1184         collectRanges(MO, &LIS.getInterval(Reg),
1185                       Entering, Internal, Exiting, OldIdx);
1186       }
1187     }
1188   }
1189
1190   void collectRanges(const MachineOperand &MO, LiveInterval *LI,
1191                      RangeSet &Entering, RangeSet &Internal, RangeSet &Exiting,
1192                      SlotIndex OldIdx) {
1193     if (MO.readsReg()) {
1194       LiveRange* LR = LI->getLiveRangeContaining(OldIdx);
1195       if (LR != 0)
1196         Entering.insert(std::make_pair(LI, LR));
1197     }
1198     if (MO.isDef()) {
1199       LiveRange* LR = LI->getLiveRangeContaining(OldIdx.getRegSlot());
1200       assert(LR != 0 && "No live range for def?");
1201       if (LR->end > OldIdx.getDeadSlot())
1202         Exiting.insert(std::make_pair(LI, LR));
1203       else
1204         Internal.insert(std::make_pair(LI, LR));
1205     }
1206   }
1207
1208   BundleRanges createBundleRanges(RangeSet& Entering,
1209                                   RangeSet& Internal,
1210                                   RangeSet& Exiting) {
1211     BundleRanges BR;
1212
1213     for (RangeSet::iterator EI = Entering.begin(), EE = Entering.end();
1214          EI != EE; ++EI) {
1215       LiveInterval* LI = EI->first;
1216       LiveRange* LR = EI->second;
1217       BR[LI->reg].Use = LR;
1218     }
1219
1220     for (RangeSet::iterator II = Internal.begin(), IE = Internal.end();
1221          II != IE; ++II) {
1222       LiveInterval* LI = II->first;
1223       LiveRange* LR = II->second;
1224       if (LR->end.isDead()) {
1225         BR[LI->reg].Dead = LR;
1226       } else {
1227         BR[LI->reg].EC = LR;
1228       }
1229     }
1230
1231     for (RangeSet::iterator EI = Exiting.begin(), EE = Exiting.end();
1232          EI != EE; ++EI) {
1233       LiveInterval* LI = EI->first;
1234       LiveRange* LR = EI->second;
1235       BR[LI->reg].Def = LR;
1236     }
1237
1238     return BR;
1239   }
1240
1241   void moveKillFlags(unsigned reg, SlotIndex OldIdx, SlotIndex newKillIdx) {
1242     MachineInstr* OldKillMI = LIS.getInstructionFromIndex(OldIdx);
1243     if (!OldKillMI->killsRegister(reg))
1244       return; // Bail out if we don't have kill flags on the old register.
1245     MachineInstr* NewKillMI = LIS.getInstructionFromIndex(newKillIdx);
1246     assert(OldKillMI->killsRegister(reg) && "Old 'kill' instr isn't a kill.");
1247     assert(!NewKillMI->killsRegister(reg) &&
1248            "New kill instr is already a kill.");
1249     OldKillMI->clearRegisterKills(reg, &TRI);
1250     NewKillMI->addRegisterKilled(reg, &TRI);
1251   }
1252
1253   void updateRegMaskSlots(SlotIndex OldIdx) {
1254     SmallVectorImpl<SlotIndex>::iterator RI =
1255       std::lower_bound(LIS.RegMaskSlots.begin(), LIS.RegMaskSlots.end(),
1256                        OldIdx);
1257     assert(*RI == OldIdx && "No RegMask at OldIdx.");
1258     *RI = NewIdx;
1259     assert(*prior(RI) < *RI && *RI < *next(RI) &&
1260            "RegSlots out of order. Did you move one call across another?");
1261   }
1262
1263   // Return the last use of reg between NewIdx and OldIdx.
1264   SlotIndex findLastUseBefore(unsigned Reg, SlotIndex OldIdx) {
1265     SlotIndex LastUse = NewIdx;
1266
1267     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
1268       for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1269              UI = MRI.use_nodbg_begin(Reg),
1270              UE = MRI.use_nodbg_end();
1271            UI != UE; UI.skipInstruction()) {
1272         const MachineInstr* MI = &*UI;
1273         SlotIndex InstSlot = LIS.getSlotIndexes()->getInstructionIndex(MI);
1274         if (InstSlot > LastUse && InstSlot < OldIdx)
1275           LastUse = InstSlot;
1276       }
1277     } else {
1278       MachineInstr* MI = LIS.getSlotIndexes()->getInstructionFromIndex(NewIdx);
1279       MachineBasicBlock::iterator MII(MI);
1280       ++MII;
1281       MachineBasicBlock* MBB = MI->getParent();
1282       for (; MII != MBB->end() && LIS.getInstructionIndex(MII) < OldIdx; ++MII){
1283         for (MachineInstr::mop_iterator MOI = MII->operands_begin(),
1284                                         MOE = MII->operands_end();
1285              MOI != MOE; ++MOI) {
1286           const MachineOperand& mop = *MOI;
1287           if (!mop.isReg() || mop.getReg() == 0 ||
1288               TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(mop.getReg()))
1289             continue;
1290
1291           if (TRI.hasRegUnit(mop.getReg(), Reg))
1292             LastUse = LIS.getInstructionIndex(MII);
1293         }
1294       }
1295     }
1296     return LastUse;
1297   }
1298
1299   void moveEnteringUpFrom(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P) {
1300     LiveInterval* LI = P.first;
1301     LiveRange* LR = P.second;
1302     bool LiveThrough = LR->end > OldIdx.getRegSlot();
1303     if (LiveThrough)
1304       return;
1305     SlotIndex LastUse = findLastUseBefore(LI->reg, OldIdx);
1306     if (LastUse != NewIdx)
1307       moveKillFlags(LI->reg, NewIdx, LastUse);
1308     LR->end = LastUse.getRegSlot(LR->end.isEarlyClobber());
1309   }
1310
1311   void moveEnteringDownFrom(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P) {
1312     LiveInterval* LI = P.first;
1313     LiveRange* LR = P.second;
1314     // Extend the LiveRange if NewIdx is past the end.
1315     if (NewIdx > LR->end) {
1316       // Move kill flags if OldIdx was not originally the end
1317       // (otherwise LR->end points to an invalid slot).
1318       if (LR->end.getRegSlot() != OldIdx.getRegSlot()) {
1319         assert(LR->end > OldIdx && "LiveRange does not cover original slot");
1320         moveKillFlags(LI->reg, LR->end, NewIdx);
1321       }
1322       LR->end = NewIdx.getRegSlot(LR->end.isEarlyClobber());
1323     }
1324   }
1325
1326   void moveAllEnteringFrom(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Entering) {
1327     bool GoingUp = NewIdx < OldIdx;
1328
1329     if (GoingUp) {
1330       for (RangeSet::iterator EI = Entering.begin(), EE = Entering.end();
1331            EI != EE; ++EI)
1332         moveEnteringUpFrom(OldIdx, *EI);
1333     } else {
1334       for (RangeSet::iterator EI = Entering.begin(), EE = Entering.end();
1335            EI != EE; ++EI)
1336         moveEnteringDownFrom(OldIdx, *EI);
1337     }
1338   }
1339
1340   void moveInternalFrom(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P) {
1341     LiveInterval* LI = P.first;
1342     LiveRange* LR = P.second;
1343     assert(OldIdx < LR->start && LR->start < OldIdx.getDeadSlot() &&
1344            LR->end <= OldIdx.getDeadSlot() &&
1345            "Range should be internal to OldIdx.");
1346     LiveRange Tmp(*LR);
1347     Tmp.start = NewIdx.getRegSlot(LR->start.isEarlyClobber());
1348     Tmp.valno->def = Tmp.start;
1349     Tmp.end = LR->end.isDead() ? NewIdx.getDeadSlot() : NewIdx.getRegSlot();
1350     LI->removeRange(*LR);
1351     LI->addRange(Tmp);
1352   }
1353
1354   void moveAllInternalFrom(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Internal) {
1355     for (RangeSet::iterator II = Internal.begin(), IE = Internal.end();
1356          II != IE; ++II)
1357       moveInternalFrom(OldIdx, *II);
1358   }
1359
1360   void moveExitingFrom(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P) {
1361     LiveRange* LR = P.second;
1362     assert(OldIdx < LR->start && LR->start < OldIdx.getDeadSlot() &&
1363            "Range should start in OldIdx.");
1364     assert(LR->end > OldIdx.getDeadSlot() && "Range should exit OldIdx.");
1365     SlotIndex NewStart = NewIdx.getRegSlot(LR->start.isEarlyClobber());
1366     LR->start = NewStart;
1367     LR->valno->def = NewStart;
1368   }
1369
1370   void moveAllExitingFrom(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Exiting) {
1371     for (RangeSet::iterator EI = Exiting.begin(), EE = Exiting.end();
1372          EI != EE; ++EI)
1373       moveExitingFrom(OldIdx, *EI);
1374   }
1375
1376   void moveEnteringUpFromInto(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P,
1377                               BundleRanges& BR) {
1378     LiveInterval* LI = P.first;
1379     LiveRange* LR = P.second;
1380     bool LiveThrough = LR->end > OldIdx.getRegSlot();
1381     if (LiveThrough) {
1382       assert((LR->start < NewIdx || BR[LI->reg].Def == LR) &&
1383              "Def in bundle should be def range.");
1384       assert((BR[LI->reg].Use == 0 || BR[LI->reg].Use == LR) &&
1385              "If bundle has use for this reg it should be LR.");
1386       BR[LI->reg].Use = LR;
1387       return;
1388     }
1389
1390     SlotIndex LastUse = findLastUseBefore(LI->reg, OldIdx);
1391     moveKillFlags(LI->reg, OldIdx, LastUse);
1392
1393     if (LR->start < NewIdx) {
1394       // Becoming a new entering range.
1395       assert(BR[LI->reg].Dead == 0 && BR[LI->reg].Def == 0 &&
1396              "Bundle shouldn't be re-defining reg mid-range.");
1397       assert((BR[LI->reg].Use == 0 || BR[LI->reg].Use == LR) &&
1398              "Bundle shouldn't have different use range for same reg.");
1399       LR->end = LastUse.getRegSlot();
1400       BR[LI->reg].Use = LR;
1401     } else {
1402       // Becoming a new Dead-def.
1403       assert(LR->start == NewIdx.getRegSlot(LR->start.isEarlyClobber()) &&
1404              "Live range starting at unexpected slot.");
1405       assert(BR[LI->reg].Def == LR && "Reg should have def range.");
1406       assert(BR[LI->reg].Dead == 0 &&
1407                "Can't have def and dead def of same reg in a bundle.");
1408       LR->end = LastUse.getDeadSlot();
1409       BR[LI->reg].Dead = BR[LI->reg].Def;
1410       BR[LI->reg].Def = 0;
1411     }
1412   }
1413
1414   void moveEnteringDownFromInto(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P,
1415                                 BundleRanges& BR) {
1416     LiveInterval* LI = P.first;
1417     LiveRange* LR = P.second;
1418     if (NewIdx > LR->end) {
1419       // Range extended to bundle. Add to bundle uses.
1420       // Note: Currently adds kill flags to bundle start.
1421       assert(BR[LI->reg].Use == 0 &&
1422              "Bundle already has use range for reg.");
1423       moveKillFlags(LI->reg, LR->end, NewIdx);
1424       LR->end = NewIdx.getRegSlot();
1425       BR[LI->reg].Use = LR;
1426     } else {
1427       assert(BR[LI->reg].Use != 0 &&
1428              "Bundle should already have a use range for reg.");
1429     }
1430   }
1431
1432   void moveAllEnteringFromInto(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Entering,
1433                                BundleRanges& BR) {
1434     bool GoingUp = NewIdx < OldIdx;
1435
1436     if (GoingUp) {
1437       for (RangeSet::iterator EI = Entering.begin(), EE = Entering.end();
1438            EI != EE; ++EI)
1439         moveEnteringUpFromInto(OldIdx, *EI, BR);
1440     } else {
1441       for (RangeSet::iterator EI = Entering.begin(), EE = Entering.end();
1442            EI != EE; ++EI)
1443         moveEnteringDownFromInto(OldIdx, *EI, BR);
1444     }
1445   }
1446
1447   void moveInternalFromInto(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P,
1448                             BundleRanges& BR) {
1449     // TODO: Sane rules for moving ranges into bundles.
1450   }
1451
1452   void moveAllInternalFromInto(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Internal,
1453                                BundleRanges& BR) {
1454     for (RangeSet::iterator II = Internal.begin(), IE = Internal.end();
1455          II != IE; ++II)
1456       moveInternalFromInto(OldIdx, *II, BR);
1457   }
1458
1459   void moveExitingFromInto(SlotIndex OldIdx, IntRangePair& P,
1460                            BundleRanges& BR) {
1461     LiveInterval* LI = P.first;
1462     LiveRange* LR = P.second;
1463
1464     assert(LR->start.isRegister() &&
1465            "Don't know how to merge exiting ECs into bundles yet.");
1466
1467     if (LR->end > NewIdx.getDeadSlot()) {
1468       // This range is becoming an exiting range on the bundle.
1469       // If there was an old dead-def of this reg, delete it.
1470       if (BR[LI->reg].Dead != 0) {
1471         LI->removeRange(*BR[LI->reg].Dead);
1472         BR[LI->reg].Dead = 0;
1473       }
1474       assert(BR[LI->reg].Def == 0 &&
1475              "Can't have two defs for the same variable exiting a bundle.");
1476       LR->start = NewIdx.getRegSlot();
1477       LR->valno->def = LR->start;
1478       BR[LI->reg].Def = LR;
1479     } else {
1480       // This range is becoming internal to the bundle.
1481       assert(LR->end == NewIdx.getRegSlot() &&
1482              "Can't bundle def whose kill is before the bundle");
1483       if (BR[LI->reg].Dead || BR[LI->reg].Def) {
1484         // Already have a def for this. Just delete range.
1485         LI->removeRange(*LR);
1486       } else {
1487         // Make range dead, record.
1488         LR->end = NewIdx.getDeadSlot();
1489         BR[LI->reg].Dead = LR;
1490         assert(BR[LI->reg].Use == LR &&
1491                "Range becoming dead should currently be use.");
1492       }
1493       // In both cases the range is no longer a use on the bundle.
1494       BR[LI->reg].Use = 0;
1495     }
1496   }
1497
1498   void moveAllExitingFromInto(SlotIndex OldIdx, RangeSet& Exiting,
1499                               BundleRanges& BR) {
1500     for (RangeSet::iterator EI = Exiting.begin(), EE = Exiting.end();
1501          EI != EE; ++EI)
1502       moveExitingFromInto(OldIdx, *EI, BR);
1503   }
1504
1505 };
1506
1507 void LiveIntervals::handleMove(MachineInstr* MI) {
1508   SlotIndex OldIndex = Indexes->getInstructionIndex(MI);
1509   Indexes->removeMachineInstrFromMaps(MI);
1510   SlotIndex NewIndex = MI->isInsideBundle() ?
1511                         Indexes->getInstructionIndex(MI) :
1512                         Indexes->insertMachineInstrInMaps(MI);
1513   assert(getMBBStartIdx(MI->getParent()) <= OldIndex &&
1514          OldIndex < getMBBEndIdx(MI->getParent()) &&
1515          "Cannot handle moves across basic block boundaries.");
1516   assert(!MI->isBundled() && "Can't handle bundled instructions yet.");
1517
1518   HMEditor HME(*this, *MRI, *TRI, NewIndex);
1519   HME.moveAllRangesFrom(MI, OldIndex);
1520 }
1521
1522 void LiveIntervals::handleMoveIntoBundle(MachineInstr* MI,
1523                                          MachineInstr* BundleStart) {
1524   SlotIndex NewIndex = Indexes->getInstructionIndex(BundleStart);
1525   HMEditor HME(*this, *MRI, *TRI, NewIndex);
1526   HME.moveAllRangesInto(MI, BundleStart);
1527 }