lib/CodeGen/OptimizeExts.cpp

   1 //===-- OptimizeExts.cpp - Optimize sign / zero extension instrs -----===//
   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 pass performs optimization of sign / zero extension instructions. It
  11 // may be extended to handle other instructions of similar property.
  12 //
  13 // On some targets, some instructions, e.g. X86 sign / zero extension, may
  14 // leave the source value in the lower part of the result. This pass will
  15 // replace (some) uses of the pre-extension value with uses of the sub-register
  16 // of the results.
  17 //
  18 //===----------------------------------------------------------------------===//
  19
  20 #define DEBUG_TYPE "ext-opt"
  21 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  30 using namespace llvm;
  31
  32 static cl::opt<bool> Aggressive("aggressive-ext-opt", cl::Hidden,
  33                                 cl::desc("Aggressive extension optimization"));
  34
  35 STATISTIC(NumReuse, "Number of extension results reused");
  36
  37 namespace {
  38   class OptimizeExts : public MachineFunctionPass {
  39     const TargetMachine   *TM;
  40     const TargetInstrInfo *TII;
  41     MachineRegisterInfo *MRI;
  42     MachineDominatorTree *DT;   // Machine dominator tree
  43
  44   public:
  45     static char ID; // Pass identification
  46     OptimizeExts() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  47
  48     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  49
  50     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  51       AU.setPreservesCFG();
  52       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  53       if (Aggressive) {
  54         AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  55         AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
  56       }
  57     }
  58
  59   private:
  60     bool OptimizeInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
  61                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &LocalMIs);
  62   };
  63 }
  64
  65 char OptimizeExts::ID = 0;
  66 static RegisterPass<OptimizeExts>
  67 X("opt-exts", "Optimize sign / zero extensions");
  68
  69 FunctionPass *llvm::createOptimizeExtsPass() { return new OptimizeExts(); }
  70
  71 /// OptimizeInstr - If instruction is a copy-like instruction, i.e. it reads
  72 /// a single register and writes a single register and it does not modify
  73 /// the source, and if the source value is preserved as a sub-register of
  74 /// the result, then replace all reachable uses of the source with the subreg
  75 /// of the result.
  76 bool OptimizeExts::OptimizeInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
  77                                  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &LocalMIs) {
  78   bool Changed = false;
  79   LocalMIs.insert(MI);
  80
  81   unsigned SrcReg, DstReg, SubIdx;
  82   if (TII->isCoalescableExtInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SubIdx)) {
  83     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
  84         TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
  85       return false;
  86
  87     MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(SrcReg);
  88     if (++UI == MRI->use_end())
  89       // No other uses.
  90       return false;
  91
  92     // Ok, the source has other uses. See if we can replace the other uses
  93     // with use of the result of the extension.
  94     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ReachedBBs;
  95     UI = MRI->use_begin(DstReg);
  96     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UE = MRI->use_end(); UI != UE;
  97          ++UI)
  98       ReachedBBs.insert(UI->getParent());
  99
 100     bool ExtendLife = true;
 101     // Uses that are in the same BB of uses of the result of the instruction.
 102     SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 103     // Uses that the result of the instruction can reach.
 104     SmallVector<MachineOperand*, 8> ExtendedUses;
 105
 106     UI = MRI->use_begin(SrcReg);
 107     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UE = MRI->use_end(); UI != UE;
 108          ++UI) {
 109       MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 110       MachineInstr *UseMI = &*UI;
 111       if (UseMI == MI)
 112         continue;
 113       if (UseMI->isPHI()) {
 114         ExtendLife = false;
 115         continue;
 116       }
 117
 118       MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 119       if (UseMBB == MBB) {
 120         // Local uses that come after the extension.
 121         if (!LocalMIs.count(UseMI))
 122           Uses.push_back(&UseMO);
 123       } else if (ReachedBBs.count(UseMBB))
 124         // Non-local uses where the result of extension is used. Always
 125         // replace these unless it's a PHI.
 126         Uses.push_back(&UseMO);
 127       else if (Aggressive && DT->dominates(MBB, UseMBB))
 128         // We may want to extend live range of the extension result in order
 129         // to replace these uses.
 130         ExtendedUses.push_back(&UseMO);
 131       else {
 132         // Both will be live out of the def MBB anyway. Don't extend live
 133         // range of the extension result.
 134         ExtendLife = false;
 135         break;
 136       }
 137     }
 138
 139     if (ExtendLife && !ExtendedUses.empty())
 140       // Ok, we'll extend the liveness of the extension result.
 141       std::copy(ExtendedUses.begin(), ExtendedUses.end(),
 142                 std::back_inserter(Uses));
 143
 144     // Now replace all uses.
 145     if (!Uses.empty()) {
 146       SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> PHIBBs;
 147       // Look for PHI uses of the extended result, we don't want to extend the
 148       // liveness of a PHI input. It breaks all kinds of assumptions down
 149       // stream. A PHI use is expected to be the kill of its source values.
 150       UI = MRI->use_begin(DstReg);
 151       for (MachineRegisterInfo::use_iterator UE = MRI->use_end(); UI != UE;
 152            ++UI)
 153         if (UI->isPHI())
 154           PHIBBs.insert(UI->getParent());
 155
 156       const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(SrcReg);
 157       for (unsigned i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i) {
 158         MachineOperand *UseMO = Uses[i];
 159         MachineInstr *UseMI = UseMO->getParent();
 160         MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 161         if (PHIBBs.count(UseMBB))
 162           continue;
 163         unsigned NewVR = MRI->createVirtualRegister(RC);
 164         BuildMI(*UseMBB, UseMI, UseMI->getDebugLoc(),
 165                 TII->get(TargetOpcode::EXTRACT_SUBREG), NewVR)
 166           .addReg(DstReg).addImm(SubIdx);
 167         UseMO->setReg(NewVR);
 168         ++NumReuse;
 169         Changed = true;
 170       }
 171     }
 172   }
 173
 174   return Changed;
 175 }
 176
 177 bool OptimizeExts::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 178   TM = &MF.getTarget();
 179   TII = TM->getInstrInfo();
 180   MRI = &MF.getRegInfo();
 181   DT = Aggressive ? &getAnalysis<MachineDominatorTree>() : 0;
 182
 183   bool Changed = false;
 184
 185   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> LocalMIs;
 186   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I) {
 187     MachineBasicBlock *MBB = &*I;
 188     LocalMIs.clear();
 189     for (MachineBasicBlock::iterator MII = I->begin(), ME = I->end(); MII != ME;
 190          ++MII) {
 191       MachineInstr *MI = &*MII;
 192       Changed |= OptimizeInstr(MI, MBB, LocalMIs);
 193     }
 194   }
 195
 196   return Changed;
 197 }