[PowerPC] Enable interleaved-access vectorization
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineBasicBlock.cpp
1 //===-- llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.cpp ----------------------*- C++ -*-===//
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 // Collect the sequence of machine instructions for a basic block.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
15 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
16 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
17 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
18 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/SlotIndexes.h"
25 #include "llvm/IR/BasicBlock.h"
26 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
27 #include "llvm/IR/ModuleSlotTracker.h"
28 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
29 #include "llvm/MC/MCContext.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
32 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
33 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
34 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
35 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
36 #include <algorithm>
37 using namespace llvm;
38
39 #define DEBUG_TYPE "codegen"
40
41 MachineBasicBlock::MachineBasicBlock(MachineFunction &mf, const BasicBlock *bb)
42     : BB(bb), Number(-1), xParent(&mf) {
43   Insts.Parent = this;
44 }
45
46 MachineBasicBlock::~MachineBasicBlock() {
47 }
48
49 /// Return the MCSymbol for this basic block.
50 MCSymbol *MachineBasicBlock::getSymbol() const {
51   if (!CachedMCSymbol) {
52     const MachineFunction *MF = getParent();
53     MCContext &Ctx = MF->getContext();
54     const char *Prefix = Ctx.getAsmInfo()->getPrivateLabelPrefix();
55     CachedMCSymbol = Ctx.getOrCreateSymbol(Twine(Prefix) + "BB" +
56                                            Twine(MF->getFunctionNumber()) +
57                                            "_" + Twine(getNumber()));
58   }
59
60   return CachedMCSymbol;
61 }
62
63
64 raw_ostream &llvm::operator<<(raw_ostream &OS, const MachineBasicBlock &MBB) {
65   MBB.print(OS);
66   return OS;
67 }
68
69 /// When an MBB is added to an MF, we need to update the parent pointer of the
70 /// MBB, the MBB numbering, and any instructions in the MBB to be on the right
71 /// operand list for registers.
72 ///
73 /// MBBs start out as #-1. When a MBB is added to a MachineFunction, it
74 /// gets the next available unique MBB number. If it is removed from a
75 /// MachineFunction, it goes back to being #-1.
76 void ilist_traits<MachineBasicBlock>::addNodeToList(MachineBasicBlock *N) {
77   MachineFunction &MF = *N->getParent();
78   N->Number = MF.addToMBBNumbering(N);
79
80   // Make sure the instructions have their operands in the reginfo lists.
81   MachineRegisterInfo &RegInfo = MF.getRegInfo();
82   for (MachineBasicBlock::instr_iterator
83          I = N->instr_begin(), E = N->instr_end(); I != E; ++I)
84     I->AddRegOperandsToUseLists(RegInfo);
85 }
86
87 void ilist_traits<MachineBasicBlock>::removeNodeFromList(MachineBasicBlock *N) {
88   N->getParent()->removeFromMBBNumbering(N->Number);
89   N->Number = -1;
90 }
91
92 /// When we add an instruction to a basic block list, we update its parent
93 /// pointer and add its operands from reg use/def lists if appropriate.
94 void ilist_traits<MachineInstr>::addNodeToList(MachineInstr *N) {
95   assert(!N->getParent() && "machine instruction already in a basic block");
96   N->setParent(Parent);
97
98   // Add the instruction's register operands to their corresponding
99   // use/def lists.
100   MachineFunction *MF = Parent->getParent();
101   N->AddRegOperandsToUseLists(MF->getRegInfo());
102 }
103
104 /// When we remove an instruction from a basic block list, we update its parent
105 /// pointer and remove its operands from reg use/def lists if appropriate.
106 void ilist_traits<MachineInstr>::removeNodeFromList(MachineInstr *N) {
107   assert(N->getParent() && "machine instruction not in a basic block");
108
109   // Remove from the use/def lists.
110   if (MachineFunction *MF = N->getParent()->getParent())
111     N->RemoveRegOperandsFromUseLists(MF->getRegInfo());
112
113   N->setParent(nullptr);
114 }
115
116 /// When moving a range of instructions from one MBB list to another, we need to
117 /// update the parent pointers and the use/def lists.
118 void ilist_traits<MachineInstr>::
119 transferNodesFromList(ilist_traits<MachineInstr> &fromList,
120                       ilist_iterator<MachineInstr> first,
121                       ilist_iterator<MachineInstr> last) {
122   assert(Parent->getParent() == fromList.Parent->getParent() &&
123         "MachineInstr parent mismatch!");
124
125   // Splice within the same MBB -> no change.
126   if (Parent == fromList.Parent) return;
127
128   // If splicing between two blocks within the same function, just update the
129   // parent pointers.
130   for (; first != last; ++first)
131     first->setParent(Parent);
132 }
133
134 void ilist_traits<MachineInstr>::deleteNode(MachineInstr* MI) {
135   assert(!MI->getParent() && "MI is still in a block!");
136   Parent->getParent()->DeleteMachineInstr(MI);
137 }
138
139 MachineBasicBlock::iterator MachineBasicBlock::getFirstNonPHI() {
140   instr_iterator I = instr_begin(), E = instr_end();
141   while (I != E && I->isPHI())
142     ++I;
143   assert((I == E || !I->isInsideBundle()) &&
144          "First non-phi MI cannot be inside a bundle!");
145   return I;
146 }
147
148 MachineBasicBlock::iterator
149 MachineBasicBlock::SkipPHIsAndLabels(MachineBasicBlock::iterator I) {
150   iterator E = end();
151   while (I != E && (I->isPHI() || I->isPosition() || I->isDebugValue()))
152     ++I;
153   // FIXME: This needs to change if we wish to bundle labels / dbg_values
154   // inside the bundle.
155   assert((I == E || !I->isInsideBundle()) &&
156          "First non-phi / non-label instruction is inside a bundle!");
157   return I;
158 }
159
160 MachineBasicBlock::iterator MachineBasicBlock::getFirstTerminator() {
161   iterator B = begin(), E = end(), I = E;
162   while (I != B && ((--I)->isTerminator() || I->isDebugValue()))
163     ; /*noop */
164   while (I != E && !I->isTerminator())
165     ++I;
166   return I;
167 }
168
169 MachineBasicBlock::instr_iterator MachineBasicBlock::getFirstInstrTerminator() {
170   instr_iterator B = instr_begin(), E = instr_end(), I = E;
171   while (I != B && ((--I)->isTerminator() || I->isDebugValue()))
172     ; /*noop */
173   while (I != E && !I->isTerminator())
174     ++I;
175   return I;
176 }
177
178 MachineBasicBlock::iterator MachineBasicBlock::getFirstNonDebugInstr() {
179   // Skip over begin-of-block dbg_value instructions.
180   iterator I = begin(), E = end();
181   while (I != E && I->isDebugValue())
182     ++I;
183   return I;
184 }
185
186 MachineBasicBlock::iterator MachineBasicBlock::getLastNonDebugInstr() {
187   // Skip over end-of-block dbg_value instructions.
188   instr_iterator B = instr_begin(), I = instr_end();
189   while (I != B) {
190     --I;
191     // Return instruction that starts a bundle.
192     if (I->isDebugValue() || I->isInsideBundle())
193       continue;
194     return I;
195   }
196   // The block is all debug values.
197   return end();
198 }
199
200 const MachineBasicBlock *MachineBasicBlock::getLandingPadSuccessor() const {
201   // A block with a landing pad successor only has one other successor.
202   if (succ_size() > 2)
203     return nullptr;
204   for (const_succ_iterator I = succ_begin(), E = succ_end(); I != E; ++I)
205     if ((*I)->isEHPad())
206       return *I;
207   return nullptr;
208 }
209
210 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
211 void MachineBasicBlock::dump() const {
212   print(dbgs());
213 }
214 #endif
215
216 StringRef MachineBasicBlock::getName() const {
217   if (const BasicBlock *LBB = getBasicBlock())
218     return LBB->getName();
219   else
220     return "(null)";
221 }
222
223 /// Return a hopefully unique identifier for this block.
224 std::string MachineBasicBlock::getFullName() const {
225   std::string Name;
226   if (getParent())
227     Name = (getParent()->getName() + ":").str();
228   if (getBasicBlock())
229     Name += getBasicBlock()->getName();
230   else
231     Name += ("BB" + Twine(getNumber())).str();
232   return Name;
233 }
234
235 void MachineBasicBlock::print(raw_ostream &OS, SlotIndexes *Indexes) const {
236   const MachineFunction *MF = getParent();
237   if (!MF) {
238     OS << "Can't print out MachineBasicBlock because parent MachineFunction"
239        << " is null\n";
240     return;
241   }
242   const Function *F = MF->getFunction();
243   const Module *M = F ? F->getParent() : nullptr;
244   ModuleSlotTracker MST(M);
245   print(OS, MST, Indexes);
246 }
247
248 void MachineBasicBlock::print(raw_ostream &OS, ModuleSlotTracker &MST,
249                               SlotIndexes *Indexes) const {
250   const MachineFunction *MF = getParent();
251   if (!MF) {
252     OS << "Can't print out MachineBasicBlock because parent MachineFunction"
253        << " is null\n";
254     return;
255   }
256
257   if (Indexes)
258     OS << Indexes->getMBBStartIdx(this) << '\t';
259
260   OS << "BB#" << getNumber() << ": ";
261
262   const char *Comma = "";
263   if (const BasicBlock *LBB = getBasicBlock()) {
264     OS << Comma << "derived from LLVM BB ";
265     LBB->printAsOperand(OS, /*PrintType=*/false, MST);
266     Comma = ", ";
267   }
268   if (isEHPad()) { OS << Comma << "EH LANDING PAD"; Comma = ", "; }
269   if (hasAddressTaken()) { OS << Comma << "ADDRESS TAKEN"; Comma = ", "; }
270   if (Alignment)
271     OS << Comma << "Align " << Alignment << " (" << (1u << Alignment)
272        << " bytes)";
273
274   OS << '\n';
275
276   const TargetRegisterInfo *TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
277   if (!livein_empty()) {
278     if (Indexes) OS << '\t';
279     OS << "    Live Ins:";
280     for (unsigned LI : make_range(livein_begin(), livein_end())) {
281       OS << ' ' << PrintReg(LI, TRI);
282     }
283     OS << '\n';
284   }
285   // Print the preds of this block according to the CFG.
286   if (!pred_empty()) {
287     if (Indexes) OS << '\t';
288     OS << "    Predecessors according to CFG:";
289     for (const_pred_iterator PI = pred_begin(), E = pred_end(); PI != E; ++PI)
290       OS << " BB#" << (*PI)->getNumber();
291     OS << '\n';
292   }
293
294   for (const_instr_iterator I = instr_begin(); I != instr_end(); ++I) {
295     if (Indexes) {
296       if (Indexes->hasIndex(I))
297         OS << Indexes->getInstructionIndex(I);
298       OS << '\t';
299     }
300     OS << '\t';
301     if (I->isInsideBundle())
302       OS << "  * ";
303     I->print(OS, MST);
304   }
305
306   // Print the successors of this block according to the CFG.
307   if (!succ_empty()) {
308     if (Indexes) OS << '\t';
309     OS << "    Successors according to CFG:";
310     for (const_succ_iterator SI = succ_begin(), E = succ_end(); SI != E; ++SI) {
311       OS << " BB#" << (*SI)->getNumber();
312       if (!Weights.empty())
313         OS << '(' << *getWeightIterator(SI) << ')';
314     }
315     OS << '\n';
316   }
317 }
318
319 void MachineBasicBlock::printAsOperand(raw_ostream &OS,
320                                        bool /*PrintType*/) const {
321   OS << "BB#" << getNumber();
322 }
323
324 void MachineBasicBlock::removeLiveIn(MCPhysReg Reg) {
325   LiveInVector::iterator I = std::find(LiveIns.begin(), LiveIns.end(), Reg);
326   if (I != LiveIns.end())
327     LiveIns.erase(I);
328 }
329
330 bool MachineBasicBlock::isLiveIn(MCPhysReg Reg) const {
331   livein_iterator I = std::find(livein_begin(), livein_end(), Reg);
332   return I != livein_end();
333 }
334
335 unsigned
336 MachineBasicBlock::addLiveIn(MCPhysReg PhysReg, const TargetRegisterClass *RC) {
337   assert(getParent() && "MBB must be inserted in function");
338   assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(PhysReg) && "Expected physreg");
339   assert(RC && "Register class is required");
340   assert((isEHPad() || this == &getParent()->front()) &&
341          "Only the entry block and landing pads can have physreg live ins");
342
343   bool LiveIn = isLiveIn(PhysReg);
344   iterator I = SkipPHIsAndLabels(begin()), E = end();
345   MachineRegisterInfo &MRI = getParent()->getRegInfo();
346   const TargetInstrInfo &TII = *getParent()->getSubtarget().getInstrInfo();
347
348   // Look for an existing copy.
349   if (LiveIn)
350     for (;I != E && I->isCopy(); ++I)
351       if (I->getOperand(1).getReg() == PhysReg) {
352         unsigned VirtReg = I->getOperand(0).getReg();
353         if (!MRI.constrainRegClass(VirtReg, RC))
354           llvm_unreachable("Incompatible live-in register class.");
355         return VirtReg;
356       }
357
358   // No luck, create a virtual register.
359   unsigned VirtReg = MRI.createVirtualRegister(RC);
360   BuildMI(*this, I, DebugLoc(), TII.get(TargetOpcode::COPY), VirtReg)
361     .addReg(PhysReg, RegState::Kill);
362   if (!LiveIn)
363     addLiveIn(PhysReg);
364   return VirtReg;
365 }
366
367 void MachineBasicBlock::moveBefore(MachineBasicBlock *NewAfter) {
368   getParent()->splice(NewAfter, this);
369 }
370
371 void MachineBasicBlock::moveAfter(MachineBasicBlock *NewBefore) {
372   MachineFunction::iterator BBI = NewBefore;
373   getParent()->splice(++BBI, this);
374 }
375
376 void MachineBasicBlock::updateTerminator() {
377   const TargetInstrInfo *TII = getParent()->getSubtarget().getInstrInfo();
378   // A block with no successors has no concerns with fall-through edges.
379   if (this->succ_empty()) return;
380
381   MachineBasicBlock *TBB = nullptr, *FBB = nullptr;
382   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
383   DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
384   bool B = TII->AnalyzeBranch(*this, TBB, FBB, Cond);
385   (void) B;
386   assert(!B && "UpdateTerminators requires analyzable predecessors!");
387   if (Cond.empty()) {
388     if (TBB) {
389       // The block has an unconditional branch. If its successor is now
390       // its layout successor, delete the branch.
391       if (isLayoutSuccessor(TBB))
392         TII->RemoveBranch(*this);
393     } else {
394       // The block has an unconditional fallthrough. If its successor is not
395       // its layout successor, insert a branch. First we have to locate the
396       // only non-landing-pad successor, as that is the fallthrough block.
397       for (succ_iterator SI = succ_begin(), SE = succ_end(); SI != SE; ++SI) {
398         if ((*SI)->isEHPad())
399           continue;
400         assert(!TBB && "Found more than one non-landing-pad successor!");
401         TBB = *SI;
402       }
403
404       // If there is no non-landing-pad successor, the block has no
405       // fall-through edges to be concerned with.
406       if (!TBB)
407         return;
408
409       // Finally update the unconditional successor to be reached via a branch
410       // if it would not be reached by fallthrough.
411       if (!isLayoutSuccessor(TBB))
412         TII->InsertBranch(*this, TBB, nullptr, Cond, dl);
413     }
414   } else {
415     if (FBB) {
416       // The block has a non-fallthrough conditional branch. If one of its
417       // successors is its layout successor, rewrite it to a fallthrough
418       // conditional branch.
419       if (isLayoutSuccessor(TBB)) {
420         if (TII->ReverseBranchCondition(Cond))
421           return;
422         TII->RemoveBranch(*this);
423         TII->InsertBranch(*this, FBB, nullptr, Cond, dl);
424       } else if (isLayoutSuccessor(FBB)) {
425         TII->RemoveBranch(*this);
426         TII->InsertBranch(*this, TBB, nullptr, Cond, dl);
427       }
428     } else {
429       // Walk through the successors and find the successor which is not
430       // a landing pad and is not the conditional branch destination (in TBB)
431       // as the fallthrough successor.
432       MachineBasicBlock *FallthroughBB = nullptr;
433       for (succ_iterator SI = succ_begin(), SE = succ_end(); SI != SE; ++SI) {
434         if ((*SI)->isEHPad() || *SI == TBB)
435           continue;
436         assert(!FallthroughBB && "Found more than one fallthrough successor.");
437         FallthroughBB = *SI;
438       }
439       if (!FallthroughBB && canFallThrough()) {
440         // We fallthrough to the same basic block as the conditional jump
441         // targets. Remove the conditional jump, leaving unconditional
442         // fallthrough.
443         // FIXME: This does not seem like a reasonable pattern to support, but
444         // it has been seen in the wild coming out of degenerate ARM test cases.
445         TII->RemoveBranch(*this);
446
447         // Finally update the unconditional successor to be reached via a branch
448         // if it would not be reached by fallthrough.
449         if (!isLayoutSuccessor(TBB))
450           TII->InsertBranch(*this, TBB, nullptr, Cond, dl);
451         return;
452       }
453
454       // The block has a fallthrough conditional branch.
455       if (isLayoutSuccessor(TBB)) {
456         if (TII->ReverseBranchCondition(Cond)) {
457           // We can't reverse the condition, add an unconditional branch.
458           Cond.clear();
459           TII->InsertBranch(*this, FallthroughBB, nullptr, Cond, dl);
460           return;
461         }
462         TII->RemoveBranch(*this);
463         TII->InsertBranch(*this, FallthroughBB, nullptr, Cond, dl);
464       } else if (!isLayoutSuccessor(FallthroughBB)) {
465         TII->RemoveBranch(*this);
466         TII->InsertBranch(*this, TBB, FallthroughBB, Cond, dl);
467       }
468     }
469   }
470 }
471
472 void MachineBasicBlock::addSuccessor(MachineBasicBlock *succ, uint32_t weight) {
473
474   // If we see non-zero value for the first time it means we actually use Weight
475   // list, so we fill all Weights with 0's.
476   if (weight != 0 && Weights.empty())
477     Weights.resize(Successors.size());
478
479   if (weight != 0 || !Weights.empty())
480     Weights.push_back(weight);
481
482   Successors.push_back(succ);
483   succ->addPredecessor(this);
484 }
485
486 void MachineBasicBlock::removeSuccessor(MachineBasicBlock *succ) {
487   succ->removePredecessor(this);
488   succ_iterator I = std::find(Successors.begin(), Successors.end(), succ);
489   assert(I != Successors.end() && "Not a current successor!");
490
491   // If Weight list is empty it means we don't use it (disabled optimization).
492   if (!Weights.empty()) {
493     weight_iterator WI = getWeightIterator(I);
494     Weights.erase(WI);
495   }
496
497   Successors.erase(I);
498 }
499
500 MachineBasicBlock::succ_iterator
501 MachineBasicBlock::removeSuccessor(succ_iterator I) {
502   assert(I != Successors.end() && "Not a current successor!");
503
504   // If Weight list is empty it means we don't use it (disabled optimization).
505   if (!Weights.empty()) {
506     weight_iterator WI = getWeightIterator(I);
507     Weights.erase(WI);
508   }
509
510   (*I)->removePredecessor(this);
511   return Successors.erase(I);
512 }
513
514 void MachineBasicBlock::replaceSuccessor(MachineBasicBlock *Old,
515                                          MachineBasicBlock *New) {
516   if (Old == New)
517     return;
518
519   succ_iterator E = succ_end();
520   succ_iterator NewI = E;
521   succ_iterator OldI = E;
522   for (succ_iterator I = succ_begin(); I != E; ++I) {
523     if (*I == Old) {
524       OldI = I;
525       if (NewI != E)
526         break;
527     }
528     if (*I == New) {
529       NewI = I;
530       if (OldI != E)
531         break;
532     }
533   }
534   assert(OldI != E && "Old is not a successor of this block");
535   Old->removePredecessor(this);
536
537   // If New isn't already a successor, let it take Old's place.
538   if (NewI == E) {
539     New->addPredecessor(this);
540     *OldI = New;
541     return;
542   }
543
544   // New is already a successor.
545   // Update its weight instead of adding a duplicate edge.
546   if (!Weights.empty()) {
547     weight_iterator OldWI = getWeightIterator(OldI);
548     *getWeightIterator(NewI) += *OldWI;
549     Weights.erase(OldWI);
550   }
551   Successors.erase(OldI);
552 }
553
554 void MachineBasicBlock::addPredecessor(MachineBasicBlock *pred) {
555   Predecessors.push_back(pred);
556 }
557
558 void MachineBasicBlock::removePredecessor(MachineBasicBlock *pred) {
559   pred_iterator I = std::find(Predecessors.begin(), Predecessors.end(), pred);
560   assert(I != Predecessors.end() && "Pred is not a predecessor of this block!");
561   Predecessors.erase(I);
562 }
563
564 void MachineBasicBlock::transferSuccessors(MachineBasicBlock *fromMBB) {
565   if (this == fromMBB)
566     return;
567
568   while (!fromMBB->succ_empty()) {
569     MachineBasicBlock *Succ = *fromMBB->succ_begin();
570     uint32_t Weight = 0;
571
572     // If Weight list is empty it means we don't use it (disabled optimization).
573     if (!fromMBB->Weights.empty())
574       Weight = *fromMBB->Weights.begin();
575
576     addSuccessor(Succ, Weight);
577     fromMBB->removeSuccessor(Succ);
578   }
579 }
580
581 void
582 MachineBasicBlock::transferSuccessorsAndUpdatePHIs(MachineBasicBlock *fromMBB) {
583   if (this == fromMBB)
584     return;
585
586   while (!fromMBB->succ_empty()) {
587     MachineBasicBlock *Succ = *fromMBB->succ_begin();
588     uint32_t Weight = 0;
589     if (!fromMBB->Weights.empty())
590       Weight = *fromMBB->Weights.begin();
591     addSuccessor(Succ, Weight);
592     fromMBB->removeSuccessor(Succ);
593
594     // Fix up any PHI nodes in the successor.
595     for (MachineBasicBlock::instr_iterator MI = Succ->instr_begin(),
596            ME = Succ->instr_end(); MI != ME && MI->isPHI(); ++MI)
597       for (unsigned i = 2, e = MI->getNumOperands()+1; i != e; i += 2) {
598         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
599         if (MO.getMBB() == fromMBB)
600           MO.setMBB(this);
601       }
602   }
603 }
604
605 bool MachineBasicBlock::isPredecessor(const MachineBasicBlock *MBB) const {
606   return std::find(pred_begin(), pred_end(), MBB) != pred_end();
607 }
608
609 bool MachineBasicBlock::isSuccessor(const MachineBasicBlock *MBB) const {
610   return std::find(succ_begin(), succ_end(), MBB) != succ_end();
611 }
612
613 bool MachineBasicBlock::isLayoutSuccessor(const MachineBasicBlock *MBB) const {
614   MachineFunction::const_iterator I(this);
615   return std::next(I) == MachineFunction::const_iterator(MBB);
616 }
617
618 bool MachineBasicBlock::canFallThrough() {
619   MachineFunction::iterator Fallthrough = this;
620   ++Fallthrough;
621   // If FallthroughBlock is off the end of the function, it can't fall through.
622   if (Fallthrough == getParent()->end())
623     return false;
624
625   // If FallthroughBlock isn't a successor, no fallthrough is possible.
626   if (!isSuccessor(Fallthrough))
627     return false;
628
629   // Analyze the branches, if any, at the end of the block.
630   MachineBasicBlock *TBB = nullptr, *FBB = nullptr;
631   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
632   const TargetInstrInfo *TII = getParent()->getSubtarget().getInstrInfo();
633   if (TII->AnalyzeBranch(*this, TBB, FBB, Cond)) {
634     // If we couldn't analyze the branch, examine the last instruction.
635     // If the block doesn't end in a known control barrier, assume fallthrough
636     // is possible. The isPredicated check is needed because this code can be
637     // called during IfConversion, where an instruction which is normally a
638     // Barrier is predicated and thus no longer an actual control barrier.
639     return empty() || !back().isBarrier() || TII->isPredicated(&back());
640   }
641
642   // If there is no branch, control always falls through.
643   if (!TBB) return true;
644
645   // If there is some explicit branch to the fallthrough block, it can obviously
646   // reach, even though the branch should get folded to fall through implicitly.
647   if (MachineFunction::iterator(TBB) == Fallthrough ||
648       MachineFunction::iterator(FBB) == Fallthrough)
649     return true;
650
651   // If it's an unconditional branch to some block not the fall through, it
652   // doesn't fall through.
653   if (Cond.empty()) return false;
654
655   // Otherwise, if it is conditional and has no explicit false block, it falls
656   // through.
657   return FBB == nullptr;
658 }
659
660 MachineBasicBlock *
661 MachineBasicBlock::SplitCriticalEdge(MachineBasicBlock *Succ, Pass *P) {
662   // Splitting the critical edge to a landing pad block is non-trivial. Don't do
663   // it in this generic function.
664   if (Succ->isEHPad())
665     return nullptr;
666
667   MachineFunction *MF = getParent();
668   DebugLoc dl;  // FIXME: this is nowhere
669
670   // Performance might be harmed on HW that implements branching using exec mask
671   // where both sides of the branches are always executed.
672   if (MF->getTarget().requiresStructuredCFG())
673     return nullptr;
674
675   // We may need to update this's terminator, but we can't do that if
676   // AnalyzeBranch fails. If this uses a jump table, we won't touch it.
677   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
678   MachineBasicBlock *TBB = nullptr, *FBB = nullptr;
679   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
680   if (TII->AnalyzeBranch(*this, TBB, FBB, Cond))
681     return nullptr;
682
683   // Avoid bugpoint weirdness: A block may end with a conditional branch but
684   // jumps to the same MBB is either case. We have duplicate CFG edges in that
685   // case that we can't handle. Since this never happens in properly optimized
686   // code, just skip those edges.
687   if (TBB && TBB == FBB) {
688     DEBUG(dbgs() << "Won't split critical edge after degenerate BB#"
689                  << getNumber() << '\n');
690     return nullptr;
691   }
692
693   MachineBasicBlock *NMBB = MF->CreateMachineBasicBlock();
694   MF->insert(std::next(MachineFunction::iterator(this)), NMBB);
695   DEBUG(dbgs() << "Splitting critical edge:"
696         " BB#" << getNumber()
697         << " -- BB#" << NMBB->getNumber()
698         << " -- BB#" << Succ->getNumber() << '\n');
699
700   LiveIntervals *LIS = P->getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
701   SlotIndexes *Indexes = P->getAnalysisIfAvailable<SlotIndexes>();
702   if (LIS)
703     LIS->insertMBBInMaps(NMBB);
704   else if (Indexes)
705     Indexes->insertMBBInMaps(NMBB);
706
707   // On some targets like Mips, branches may kill virtual registers. Make sure
708   // that LiveVariables is properly updated after updateTerminator replaces the
709   // terminators.
710   LiveVariables *LV = P->getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
711
712   // Collect a list of virtual registers killed by the terminators.
713   SmallVector<unsigned, 4> KilledRegs;
714   if (LV)
715     for (instr_iterator I = getFirstInstrTerminator(), E = instr_end();
716          I != E; ++I) {
717       MachineInstr *MI = I;
718       for (MachineInstr::mop_iterator OI = MI->operands_begin(),
719            OE = MI->operands_end(); OI != OE; ++OI) {
720         if (!OI->isReg() || OI->getReg() == 0 ||
721             !OI->isUse() || !OI->isKill() || OI->isUndef())
722           continue;
723         unsigned Reg = OI->getReg();
724         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) ||
725             LV->getVarInfo(Reg).removeKill(MI)) {
726           KilledRegs.push_back(Reg);
727           DEBUG(dbgs() << "Removing terminator kill: " << *MI);
728           OI->setIsKill(false);
729         }
730       }
731     }
732
733   SmallVector<unsigned, 4> UsedRegs;
734   if (LIS) {
735     for (instr_iterator I = getFirstInstrTerminator(), E = instr_end();
736          I != E; ++I) {
737       MachineInstr *MI = I;
738
739       for (MachineInstr::mop_iterator OI = MI->operands_begin(),
740            OE = MI->operands_end(); OI != OE; ++OI) {
741         if (!OI->isReg() || OI->getReg() == 0)
742           continue;
743
744         unsigned Reg = OI->getReg();
745         if (std::find(UsedRegs.begin(), UsedRegs.end(), Reg) == UsedRegs.end())
746           UsedRegs.push_back(Reg);
747       }
748     }
749   }
750
751   ReplaceUsesOfBlockWith(Succ, NMBB);
752
753   // If updateTerminator() removes instructions, we need to remove them from
754   // SlotIndexes.
755   SmallVector<MachineInstr*, 4> Terminators;
756   if (Indexes) {
757     for (instr_iterator I = getFirstInstrTerminator(), E = instr_end();
758          I != E; ++I)
759       Terminators.push_back(I);
760   }
761
762   updateTerminator();
763
764   if (Indexes) {
765     SmallVector<MachineInstr*, 4> NewTerminators;
766     for (instr_iterator I = getFirstInstrTerminator(), E = instr_end();
767          I != E; ++I)
768       NewTerminators.push_back(I);
769
770     for (SmallVectorImpl<MachineInstr*>::iterator I = Terminators.begin(),
771         E = Terminators.end(); I != E; ++I) {
772       if (std::find(NewTerminators.begin(), NewTerminators.end(), *I) ==
773           NewTerminators.end())
774        Indexes->removeMachineInstrFromMaps(*I);
775     }
776   }
777
778   // Insert unconditional "jump Succ" instruction in NMBB if necessary.
779   NMBB->addSuccessor(Succ);
780   if (!NMBB->isLayoutSuccessor(Succ)) {
781     Cond.clear();
782     MF->getSubtarget().getInstrInfo()->InsertBranch(*NMBB, Succ, nullptr, Cond,
783                                                     dl);
784
785     if (Indexes) {
786       for (instr_iterator I = NMBB->instr_begin(), E = NMBB->instr_end();
787            I != E; ++I) {
788         // Some instructions may have been moved to NMBB by updateTerminator(),
789         // so we first remove any instruction that already has an index.
790         if (Indexes->hasIndex(I))
791           Indexes->removeMachineInstrFromMaps(I);
792         Indexes->insertMachineInstrInMaps(I);
793       }
794     }
795   }
796
797   // Fix PHI nodes in Succ so they refer to NMBB instead of this
798   for (MachineBasicBlock::instr_iterator
799          i = Succ->instr_begin(),e = Succ->instr_end();
800        i != e && i->isPHI(); ++i)
801     for (unsigned ni = 1, ne = i->getNumOperands(); ni != ne; ni += 2)
802       if (i->getOperand(ni+1).getMBB() == this)
803         i->getOperand(ni+1).setMBB(NMBB);
804
805   // Inherit live-ins from the successor
806   for (unsigned LI : Succ->liveins())
807     NMBB->addLiveIn(LI);
808
809   // Update LiveVariables.
810   const TargetRegisterInfo *TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
811   if (LV) {
812     // Restore kills of virtual registers that were killed by the terminators.
813     while (!KilledRegs.empty()) {
814       unsigned Reg = KilledRegs.pop_back_val();
815       for (instr_iterator I = instr_end(), E = instr_begin(); I != E;) {
816         if (!(--I)->addRegisterKilled(Reg, TRI, /* addIfNotFound= */ false))
817           continue;
818         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
819           LV->getVarInfo(Reg).Kills.push_back(I);
820         DEBUG(dbgs() << "Restored terminator kill: " << *I);
821         break;
822       }
823     }
824     // Update relevant live-through information.
825     LV->addNewBlock(NMBB, this, Succ);
826   }
827
828   if (LIS) {
829     // After splitting the edge and updating SlotIndexes, live intervals may be
830     // in one of two situations, depending on whether this block was the last in
831     // the function. If the original block was the last in the function, all
832     // live intervals will end prior to the beginning of the new split block. If
833     // the original block was not at the end of the function, all live intervals
834     // will extend to the end of the new split block.
835
836     bool isLastMBB =
837       std::next(MachineFunction::iterator(NMBB)) == getParent()->end();
838
839     SlotIndex StartIndex = Indexes->getMBBEndIdx(this);
840     SlotIndex PrevIndex = StartIndex.getPrevSlot();
841     SlotIndex EndIndex = Indexes->getMBBEndIdx(NMBB);
842
843     // Find the registers used from NMBB in PHIs in Succ.
844     SmallSet<unsigned, 8> PHISrcRegs;
845     for (MachineBasicBlock::instr_iterator
846          I = Succ->instr_begin(), E = Succ->instr_end();
847          I != E && I->isPHI(); ++I) {
848       for (unsigned ni = 1, ne = I->getNumOperands(); ni != ne; ni += 2) {
849         if (I->getOperand(ni+1).getMBB() == NMBB) {
850           MachineOperand &MO = I->getOperand(ni);
851           unsigned Reg = MO.getReg();
852           PHISrcRegs.insert(Reg);
853           if (MO.isUndef())
854             continue;
855
856           LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
857           VNInfo *VNI = LI.getVNInfoAt(PrevIndex);
858           assert(VNI &&
859                  "PHI sources should be live out of their predecessors.");
860           LI.addSegment(LiveInterval::Segment(StartIndex, EndIndex, VNI));
861         }
862       }
863     }
864
865     MachineRegisterInfo *MRI = &getParent()->getRegInfo();
866     for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
867       unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
868       if (PHISrcRegs.count(Reg) || !LIS->hasInterval(Reg))
869         continue;
870
871       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
872       if (!LI.liveAt(PrevIndex))
873         continue;
874
875       bool isLiveOut = LI.liveAt(LIS->getMBBStartIdx(Succ));
876       if (isLiveOut && isLastMBB) {
877         VNInfo *VNI = LI.getVNInfoAt(PrevIndex);
878         assert(VNI && "LiveInterval should have VNInfo where it is live.");
879         LI.addSegment(LiveInterval::Segment(StartIndex, EndIndex, VNI));
880       } else if (!isLiveOut && !isLastMBB) {
881         LI.removeSegment(StartIndex, EndIndex);
882       }
883     }
884
885     // Update all intervals for registers whose uses may have been modified by
886     // updateTerminator().
887     LIS->repairIntervalsInRange(this, getFirstTerminator(), end(), UsedRegs);
888   }
889
890   if (MachineDominatorTree *MDT =
891       P->getAnalysisIfAvailable<MachineDominatorTree>())
892     MDT->recordSplitCriticalEdge(this, Succ, NMBB);
893
894   if (MachineLoopInfo *MLI = P->getAnalysisIfAvailable<MachineLoopInfo>())
895     if (MachineLoop *TIL = MLI->getLoopFor(this)) {
896       // If one or the other blocks were not in a loop, the new block is not
897       // either, and thus LI doesn't need to be updated.
898       if (MachineLoop *DestLoop = MLI->getLoopFor(Succ)) {
899         if (TIL == DestLoop) {
900           // Both in the same loop, the NMBB joins loop.
901           DestLoop->addBasicBlockToLoop(NMBB, MLI->getBase());
902         } else if (TIL->contains(DestLoop)) {
903           // Edge from an outer loop to an inner loop.  Add to the outer loop.
904           TIL->addBasicBlockToLoop(NMBB, MLI->getBase());
905         } else if (DestLoop->contains(TIL)) {
906           // Edge from an inner loop to an outer loop.  Add to the outer loop.
907           DestLoop->addBasicBlockToLoop(NMBB, MLI->getBase());
908         } else {
909           // Edge from two loops with no containment relation.  Because these
910           // are natural loops, we know that the destination block must be the
911           // header of its loop (adding a branch into a loop elsewhere would
912           // create an irreducible loop).
913           assert(DestLoop->getHeader() == Succ &&
914                  "Should not create irreducible loops!");
915           if (MachineLoop *P = DestLoop->getParentLoop())
916             P->addBasicBlockToLoop(NMBB, MLI->getBase());
917         }
918       }
919     }
920
921   return NMBB;
922 }
923
924 /// Prepare MI to be removed from its bundle. This fixes bundle flags on MI's
925 /// neighboring instructions so the bundle won't be broken by removing MI.
926 static void unbundleSingleMI(MachineInstr *MI) {
927   // Removing the first instruction in a bundle.
928   if (MI->isBundledWithSucc() && !MI->isBundledWithPred())
929     MI->unbundleFromSucc();
930   // Removing the last instruction in a bundle.
931   if (MI->isBundledWithPred() && !MI->isBundledWithSucc())
932     MI->unbundleFromPred();
933   // If MI is not bundled, or if it is internal to a bundle, the neighbor flags
934   // are already fine.
935 }
936
937 MachineBasicBlock::instr_iterator
938 MachineBasicBlock::erase(MachineBasicBlock::instr_iterator I) {
939   unbundleSingleMI(I);
940   return Insts.erase(I);
941 }
942
943 MachineInstr *MachineBasicBlock::remove_instr(MachineInstr *MI) {
944   unbundleSingleMI(MI);
945   MI->clearFlag(MachineInstr::BundledPred);
946   MI->clearFlag(MachineInstr::BundledSucc);
947   return Insts.remove(MI);
948 }
949
950 MachineBasicBlock::instr_iterator
951 MachineBasicBlock::insert(instr_iterator I, MachineInstr *MI) {
952   assert(!MI->isBundledWithPred() && !MI->isBundledWithSucc() &&
953          "Cannot insert instruction with bundle flags");
954   // Set the bundle flags when inserting inside a bundle.
955   if (I != instr_end() && I->isBundledWithPred()) {
956     MI->setFlag(MachineInstr::BundledPred);
957     MI->setFlag(MachineInstr::BundledSucc);
958   }
959   return Insts.insert(I, MI);
960 }
961
962 /// This method unlinks 'this' from the containing function, and returns it, but
963 /// does not delete it.
964 MachineBasicBlock *MachineBasicBlock::removeFromParent() {
965   assert(getParent() && "Not embedded in a function!");
966   getParent()->remove(this);
967   return this;
968 }
969
970 /// This method unlinks 'this' from the containing function, and deletes it.
971 void MachineBasicBlock::eraseFromParent() {
972   assert(getParent() && "Not embedded in a function!");
973   getParent()->erase(this);
974 }
975
976 /// Given a machine basic block that branched to 'Old', change the code and CFG
977 /// so that it branches to 'New' instead.
978 void MachineBasicBlock::ReplaceUsesOfBlockWith(MachineBasicBlock *Old,
979                                                MachineBasicBlock *New) {
980   assert(Old != New && "Cannot replace self with self!");
981
982   MachineBasicBlock::instr_iterator I = instr_end();
983   while (I != instr_begin()) {
984     --I;
985     if (!I->isTerminator()) break;
986
987     // Scan the operands of this machine instruction, replacing any uses of Old
988     // with New.
989     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
990       if (I->getOperand(i).isMBB() &&
991           I->getOperand(i).getMBB() == Old)
992         I->getOperand(i).setMBB(New);
993   }
994
995   // Update the successor information.
996   replaceSuccessor(Old, New);
997 }
998
999 /// Various pieces of code can cause excess edges in the CFG to be inserted.  If
1000 /// we have proven that MBB can only branch to DestA and DestB, remove any other
1001 /// MBB successors from the CFG.  DestA and DestB can be null.
1002 ///
1003 /// Besides DestA and DestB, retain other edges leading to LandingPads
1004 /// (currently there can be only one; we don't check or require that here).
1005 /// Note it is possible that DestA and/or DestB are LandingPads.
1006 bool MachineBasicBlock::CorrectExtraCFGEdges(MachineBasicBlock *DestA,
1007                                              MachineBasicBlock *DestB,
1008                                              bool isCond) {
1009   // The values of DestA and DestB frequently come from a call to the
1010   // 'TargetInstrInfo::AnalyzeBranch' method. We take our meaning of the initial
1011   // values from there.
1012   //
1013   // 1. If both DestA and DestB are null, then the block ends with no branches
1014   //    (it falls through to its successor).
1015   // 2. If DestA is set, DestB is null, and isCond is false, then the block ends
1016   //    with only an unconditional branch.
1017   // 3. If DestA is set, DestB is null, and isCond is true, then the block ends
1018   //    with a conditional branch that falls through to a successor (DestB).
1019   // 4. If DestA and DestB is set and isCond is true, then the block ends with a
1020   //    conditional branch followed by an unconditional branch. DestA is the
1021   //    'true' destination and DestB is the 'false' destination.
1022
1023   bool Changed = false;
1024
1025   MachineFunction::iterator FallThru =
1026     std::next(MachineFunction::iterator(this));
1027
1028   if (!DestA && !DestB) {
1029     // Block falls through to successor.
1030     DestA = FallThru;
1031     DestB = FallThru;
1032   } else if (DestA && !DestB) {
1033     if (isCond)
1034       // Block ends in conditional jump that falls through to successor.
1035       DestB = FallThru;
1036   } else {
1037     assert(DestA && DestB && isCond &&
1038            "CFG in a bad state. Cannot correct CFG edges");
1039   }
1040
1041   // Remove superfluous edges. I.e., those which aren't destinations of this
1042   // basic block, duplicate edges, or landing pads.
1043   SmallPtrSet<const MachineBasicBlock*, 8> SeenMBBs;
1044   MachineBasicBlock::succ_iterator SI = succ_begin();
1045   while (SI != succ_end()) {
1046     const MachineBasicBlock *MBB = *SI;
1047     if (!SeenMBBs.insert(MBB).second ||
1048         (MBB != DestA && MBB != DestB && !MBB->isEHPad())) {
1049       // This is a superfluous edge, remove it.
1050       SI = removeSuccessor(SI);
1051       Changed = true;
1052     } else {
1053       ++SI;
1054     }
1055   }
1056
1057   return Changed;
1058 }
1059
1060 /// Find the next valid DebugLoc starting at MBBI, skipping any DBG_VALUE
1061 /// instructions.  Return UnknownLoc if there is none.
1062 DebugLoc
1063 MachineBasicBlock::findDebugLoc(instr_iterator MBBI) {
1064   DebugLoc DL;
1065   instr_iterator E = instr_end();
1066   if (MBBI == E)
1067     return DL;
1068
1069   // Skip debug declarations, we don't want a DebugLoc from them.
1070   while (MBBI != E && MBBI->isDebugValue())
1071     MBBI++;
1072   if (MBBI != E)
1073     DL = MBBI->getDebugLoc();
1074   return DL;
1075 }
1076
1077 /// Return weight of the edge from this block to MBB.
1078 uint32_t MachineBasicBlock::getSuccWeight(const_succ_iterator Succ) const {
1079   if (Weights.empty())
1080     return 0;
1081
1082   return *getWeightIterator(Succ);
1083 }
1084
1085 /// Set successor weight of a given iterator.
1086 void MachineBasicBlock::setSuccWeight(succ_iterator I, uint32_t weight) {
1087   if (Weights.empty())
1088     return;
1089   *getWeightIterator(I) = weight;
1090 }
1091
1092 /// Return wight iterator corresonding to the I successor iterator.
1093 MachineBasicBlock::weight_iterator MachineBasicBlock::
1094 getWeightIterator(MachineBasicBlock::succ_iterator I) {
1095   assert(Weights.size() == Successors.size() && "Async weight list!");
1096   size_t index = std::distance(Successors.begin(), I);
1097   assert(index < Weights.size() && "Not a current successor!");
1098   return Weights.begin() + index;
1099 }
1100
1101 /// Return wight iterator corresonding to the I successor iterator.
1102 MachineBasicBlock::const_weight_iterator MachineBasicBlock::
1103 getWeightIterator(MachineBasicBlock::const_succ_iterator I) const {
1104   assert(Weights.size() == Successors.size() && "Async weight list!");
1105   const size_t index = std::distance(Successors.begin(), I);
1106   assert(index < Weights.size() && "Not a current successor!");
1107   return Weights.begin() + index;
1108 }
1109
1110 /// Return whether (physical) register "Reg" has been <def>ined and not <kill>ed
1111 /// as of just before "MI".
1112 /// 
1113 /// Search is localised to a neighborhood of
1114 /// Neighborhood instructions before (searching for defs or kills) and N
1115 /// instructions after (searching just for defs) MI.
1116 MachineBasicBlock::LivenessQueryResult
1117 MachineBasicBlock::computeRegisterLiveness(const TargetRegisterInfo *TRI,
1118                                            unsigned Reg, const_iterator Before,
1119                                            unsigned Neighborhood) const {
1120   unsigned N = Neighborhood;
1121
1122   // Start by searching backwards from Before, looking for kills, reads or defs.
1123   const_iterator I(Before);
1124   // If this is the first insn in the block, don't search backwards.
1125   if (I != begin()) {
1126     do {
1127       --I;
1128
1129       MachineOperandIteratorBase::PhysRegInfo Analysis =
1130         ConstMIOperands(I).analyzePhysReg(Reg, TRI);
1131
1132       if (Analysis.Defines)
1133         // Outputs happen after inputs so they take precedence if both are
1134         // present.
1135         return Analysis.DefinesDead ? LQR_Dead : LQR_Live;
1136
1137       if (Analysis.Kills || Analysis.Clobbers)
1138         // Register killed, so isn't live.
1139         return LQR_Dead;
1140
1141       else if (Analysis.ReadsOverlap)
1142         // Defined or read without a previous kill - live.
1143         return Analysis.Reads ? LQR_Live : LQR_OverlappingLive;
1144
1145     } while (I != begin() && --N > 0);
1146   }
1147
1148   // Did we get to the start of the block?
1149   if (I == begin()) {
1150     // If so, the register's state is definitely defined by the live-in state.
1151     for (MCRegAliasIterator RAI(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1152          RAI.isValid(); ++RAI) {
1153       if (isLiveIn(*RAI))
1154         return (*RAI == Reg) ? LQR_Live : LQR_OverlappingLive;
1155     }
1156
1157     return LQR_Dead;
1158   }
1159
1160   N = Neighborhood;
1161
1162   // Try searching forwards from Before, looking for reads or defs.
1163   I = const_iterator(Before);
1164   // If this is the last insn in the block, don't search forwards.
1165   if (I != end()) {
1166     for (++I; I != end() && N > 0; ++I, --N) {
1167       MachineOperandIteratorBase::PhysRegInfo Analysis =
1168         ConstMIOperands(I).analyzePhysReg(Reg, TRI);
1169
1170       if (Analysis.ReadsOverlap)
1171         // Used, therefore must have been live.
1172         return (Analysis.Reads) ?
1173           LQR_Live : LQR_OverlappingLive;
1174
1175       else if (Analysis.Clobbers || Analysis.Defines)
1176         // Defined (but not read) therefore cannot have been live.
1177         return LQR_Dead;
1178     }
1179   }
1180
1181   // At this point we have no idea of the liveness of the register.
1182   return LQR_Unknown;
1183 }