lib/CodeGen/Passes.cpp

   1 //===-- Passes.cpp - Target independent code generation passes ------------===//
   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 defines interfaces to access the target independent code
  11 // generation passes provided by the LLVM backend.
  12 //
  13 //===---------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  16 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  17 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
  18 #include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/GCStrategy.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  22 #include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
  23 #include "llvm/PassManager.h"
  24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  29 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  30
  31 using namespace llvm;
  32
  33 static cl::opt<bool> DisablePostRA("disable-post-ra", cl::Hidden,
  34     cl::desc("Disable Post Regalloc"));
  35 static cl::opt<bool> DisableBranchFold("disable-branch-fold", cl::Hidden,
  36     cl::desc("Disable branch folding"));
  37 static cl::opt<bool> DisableTailDuplicate("disable-tail-duplicate", cl::Hidden,
  38     cl::desc("Disable tail duplication"));
  39 static cl::opt<bool> DisableEarlyTailDup("disable-early-taildup", cl::Hidden,
  40     cl::desc("Disable pre-register allocation tail duplication"));
  41 static cl::opt<bool> DisableBlockPlacement("disable-block-placement",
  42     cl::Hidden, cl::desc("Disable probability-driven block placement"));
  43 static cl::opt<bool> EnableBlockPlacementStats("enable-block-placement-stats",
  44     cl::Hidden, cl::desc("Collect probability-driven block placement stats"));
  45 static cl::opt<bool> DisableSSC("disable-ssc", cl::Hidden,
  46     cl::desc("Disable Stack Slot Coloring"));
  47 static cl::opt<bool> DisableMachineDCE("disable-machine-dce", cl::Hidden,
  48     cl::desc("Disable Machine Dead Code Elimination"));
  49 static cl::opt<bool> DisableEarlyIfConversion("disable-early-ifcvt", cl::Hidden,
  50     cl::desc("Disable Early If-conversion"));
  51 static cl::opt<bool> DisableMachineLICM("disable-machine-licm", cl::Hidden,
  52     cl::desc("Disable Machine LICM"));
  53 static cl::opt<bool> DisableMachineCSE("disable-machine-cse", cl::Hidden,
  54     cl::desc("Disable Machine Common Subexpression Elimination"));
  55 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
  56 OptimizeRegAlloc("optimize-regalloc", cl::Hidden,
  57     cl::desc("Enable optimized register allocation compilation path."));
  58 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
  59 EnableMachineSched("enable-misched", cl::Hidden,
  60     cl::desc("Enable the machine instruction scheduling pass."));
  61 static cl::opt<bool> EnableStrongPHIElim("strong-phi-elim", cl::Hidden,
  62     cl::desc("Use strong PHI elimination."));
  63 static cl::opt<bool> DisablePostRAMachineLICM("disable-postra-machine-licm",
  64     cl::Hidden,
  65     cl::desc("Disable Machine LICM"));
  66 static cl::opt<bool> DisableMachineSink("disable-machine-sink", cl::Hidden,
  67     cl::desc("Disable Machine Sinking"));
  68 static cl::opt<bool> DisableLSR("disable-lsr", cl::Hidden,
  69     cl::desc("Disable Loop Strength Reduction Pass"));
  70 static cl::opt<bool> DisableCGP("disable-cgp", cl::Hidden,
  71     cl::desc("Disable Codegen Prepare"));
  72 static cl::opt<bool> DisableCopyProp("disable-copyprop", cl::Hidden,
  73     cl::desc("Disable Copy Propagation pass"));
  74 static cl::opt<bool> PrintLSR("print-lsr-output", cl::Hidden,
  75     cl::desc("Print LLVM IR produced by the loop-reduce pass"));
  76 static cl::opt<bool> PrintISelInput("print-isel-input", cl::Hidden,
  77     cl::desc("Print LLVM IR input to isel pass"));
  78 static cl::opt<bool> PrintGCInfo("print-gc", cl::Hidden,
  79     cl::desc("Dump garbage collector data"));
  80 static cl::opt<bool> VerifyMachineCode("verify-machineinstrs", cl::Hidden,
  81     cl::desc("Verify generated machine code"),
  82     cl::init(getenv("LLVM_VERIFY_MACHINEINSTRS")!=NULL));
  83 static cl::opt<std::string>
  84 PrintMachineInstrs("print-machineinstrs", cl::ValueOptional,
  85                    cl::desc("Print machine instrs"),
  86                    cl::value_desc("pass-name"), cl::init("option-unspecified"));
  87
  88 // Experimental option to run live interval analysis early.
  89 static cl::opt<bool> EarlyLiveIntervals("early-live-intervals", cl::Hidden,
  90     cl::desc("Run live interval analysis earlier in the pipeline"));
  91
  92 /// Allow standard passes to be disabled by command line options. This supports
  93 /// simple binary flags that either suppress the pass or do nothing.
  94 /// i.e. -disable-mypass=false has no effect.
  95 /// These should be converted to boolOrDefault in order to use applyOverride.
  96 static IdentifyingPassPtr applyDisable(IdentifyingPassPtr PassID,
  97                                        bool Override) {
  98   if (Override)
  99     return IdentifyingPassPtr();
 100   return PassID;
 101 }
 102
 103 /// Allow Pass selection to be overriden by command line options. This supports
 104 /// flags with ternary conditions. TargetID is passed through by default. The
 105 /// pass is suppressed when the option is false. When the option is true, the
 106 /// StandardID is selected if the target provides no default.
 107 static IdentifyingPassPtr applyOverride(IdentifyingPassPtr TargetID,
 108                                         cl::boolOrDefault Override,
 109                                         AnalysisID StandardID) {
 110   switch (Override) {
 111   case cl::BOU_UNSET:
 112     return TargetID;
 113   case cl::BOU_TRUE:
 114     if (TargetID.isValid())
 115       return TargetID;
 116     if (StandardID == 0)
 117       report_fatal_error("Target cannot enable pass");
 118     return StandardID;
 119   case cl::BOU_FALSE:
 120     return IdentifyingPassPtr();
 121   }
 122   llvm_unreachable("Invalid command line option state");
 123 }
 124
 125 /// Allow standard passes to be disabled by the command line, regardless of who
 126 /// is adding the pass.
 127 ///
 128 /// StandardID is the pass identified in the standard pass pipeline and provided
 129 /// to addPass(). It may be a target-specific ID in the case that the target
 130 /// directly adds its own pass, but in that case we harmlessly fall through.
 131 ///
 132 /// TargetID is the pass that the target has configured to override StandardID.
 133 ///
 134 /// StandardID may be a pseudo ID. In that case TargetID is the name of the real
 135 /// pass to run. This allows multiple options to control a single pass depending
 136 /// on where in the pipeline that pass is added.
 137 static IdentifyingPassPtr overridePass(AnalysisID StandardID,
 138                                        IdentifyingPassPtr TargetID) {
 139   if (StandardID == &PostRASchedulerID)
 140     return applyDisable(TargetID, DisablePostRA);
 141
 142   if (StandardID == &BranchFolderPassID)
 143     return applyDisable(TargetID, DisableBranchFold);
 144
 145   if (StandardID == &TailDuplicateID)
 146     return applyDisable(TargetID, DisableTailDuplicate);
 147
 148   if (StandardID == &TargetPassConfig::EarlyTailDuplicateID)
 149     return applyDisable(TargetID, DisableEarlyTailDup);
 150
 151   if (StandardID == &MachineBlockPlacementID)
 152     return applyDisable(TargetID, DisableBlockPlacement);
 153
 154   if (StandardID == &StackSlotColoringID)
 155     return applyDisable(TargetID, DisableSSC);
 156
 157   if (StandardID == &DeadMachineInstructionElimID)
 158     return applyDisable(TargetID, DisableMachineDCE);
 159
 160   if (StandardID == &EarlyIfConverterID)
 161     return applyDisable(TargetID, DisableEarlyIfConversion);
 162
 163   if (StandardID == &MachineLICMID)
 164     return applyDisable(TargetID, DisableMachineLICM);
 165
 166   if (StandardID == &MachineCSEID)
 167     return applyDisable(TargetID, DisableMachineCSE);
 168
 169   if (StandardID == &MachineSchedulerID)
 170     return applyOverride(TargetID, EnableMachineSched, StandardID);
 171
 172   if (StandardID == &TargetPassConfig::PostRAMachineLICMID)
 173     return applyDisable(TargetID, DisablePostRAMachineLICM);
 174
 175   if (StandardID == &MachineSinkingID)
 176     return applyDisable(TargetID, DisableMachineSink);
 177
 178   if (StandardID == &MachineCopyPropagationID)
 179     return applyDisable(TargetID, DisableCopyProp);
 180
 181   return TargetID;
 182 }
 183
 184 //===---------------------------------------------------------------------===//
 185 /// TargetPassConfig
 186 //===---------------------------------------------------------------------===//
 187
 188 INITIALIZE_PASS(TargetPassConfig, "targetpassconfig",
 189                 "Target Pass Configuration", false, false)
 190 char TargetPassConfig::ID = 0;
 191
 192 // Pseudo Pass IDs.
 193 char TargetPassConfig::EarlyTailDuplicateID = 0;
 194 char TargetPassConfig::PostRAMachineLICMID = 0;
 195
 196 namespace llvm {
 197 class PassConfigImpl {
 198 public:
 199   // List of passes explicitly substituted by this target. Normally this is
 200   // empty, but it is a convenient way to suppress or replace specific passes
 201   // that are part of a standard pass pipeline without overridding the entire
 202   // pipeline. This mechanism allows target options to inherit a standard pass's
 203   // user interface. For example, a target may disable a standard pass by
 204   // default by substituting a pass ID of zero, and the user may still enable
 205   // that standard pass with an explicit command line option.
 206   DenseMap<AnalysisID,IdentifyingPassPtr> TargetPasses;
 207
 208   /// Store the pairs of <AnalysisID, AnalysisID> of which the second pass
 209   /// is inserted after each instance of the first one.
 210   SmallVector<std::pair<AnalysisID, IdentifyingPassPtr>, 4> InsertedPasses;
 211 };
 212 } // namespace llvm
 213
 214 // Out of line virtual method.
 215 TargetPassConfig::~TargetPassConfig() {
 216   delete Impl;
 217 }
 218
 219 // Out of line constructor provides default values for pass options and
 220 // registers all common codegen passes.
 221 TargetPassConfig::TargetPassConfig(TargetMachine *tm, PassManagerBase &pm)
 222   : ImmutablePass(ID), PM(&pm), StartAfter(0), StopAfter(0),
 223     Started(true), Stopped(false), TM(tm), Impl(0), Initialized(false),
 224     DisableVerify(false),
 225     EnableTailMerge(true) {
 226
 227   Impl = new PassConfigImpl();
 228
 229   // Register all target independent codegen passes to activate their PassIDs,
 230   // including this pass itself.
 231   initializeCodeGen(*PassRegistry::getPassRegistry());
 232
 233   // Substitute Pseudo Pass IDs for real ones.
 234   substitutePass(&EarlyTailDuplicateID, &TailDuplicateID);
 235   substitutePass(&PostRAMachineLICMID, &MachineLICMID);
 236
 237   // Temporarily disable experimental passes.
 238   const TargetSubtargetInfo &ST = TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
 239   if (!ST.enableMachineScheduler())
 240     disablePass(&MachineSchedulerID);
 241 }
 242
 243 /// Insert InsertedPassID pass after TargetPassID.
 244 void TargetPassConfig::insertPass(AnalysisID TargetPassID,
 245                                   IdentifyingPassPtr InsertedPassID) {
 246   assert((!InsertedPassID.isInstance() &&
 247           TargetPassID != InsertedPassID.getID()) ||
 248          (InsertedPassID.isInstance() &&
 249           TargetPassID != InsertedPassID.getInstance()->getPassID()) &&
 250          "Insert a pass after itself!");
 251   std::pair<AnalysisID, IdentifyingPassPtr> P(TargetPassID, InsertedPassID);
 252   Impl->InsertedPasses.push_back(P);
 253 }
 254
 255 /// createPassConfig - Create a pass configuration object to be used by
 256 /// addPassToEmitX methods for generating a pipeline of CodeGen passes.
 257 ///
 258 /// Targets may override this to extend TargetPassConfig.
 259 TargetPassConfig *LLVMTargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 260   return new TargetPassConfig(this, PM);
 261 }
 262
 263 TargetPassConfig::TargetPassConfig()
 264   : ImmutablePass(ID), PM(0) {
 265   llvm_unreachable("TargetPassConfig should not be constructed on-the-fly");
 266 }
 267
 268 // Helper to verify the analysis is really immutable.
 269 void TargetPassConfig::setOpt(bool &Opt, bool Val) {
 270   assert(!Initialized && "PassConfig is immutable");
 271   Opt = Val;
 272 }
 273
 274 void TargetPassConfig::substitutePass(AnalysisID StandardID,
 275                                       IdentifyingPassPtr TargetID) {
 276   Impl->TargetPasses[StandardID] = TargetID;
 277 }
 278
 279 IdentifyingPassPtr TargetPassConfig::getPassSubstitution(AnalysisID ID) const {
 280   DenseMap<AnalysisID, IdentifyingPassPtr>::const_iterator
 281     I = Impl->TargetPasses.find(ID);
 282   if (I == Impl->TargetPasses.end())
 283     return ID;
 284   return I->second;
 285 }
 286
 287 /// Add a pass to the PassManager if that pass is supposed to be run.  If the
 288 /// Started/Stopped flags indicate either that the compilation should start at
 289 /// a later pass or that it should stop after an earlier pass, then do not add
 290 /// the pass.  Finally, compare the current pass against the StartAfter
 291 /// and StopAfter options and change the Started/Stopped flags accordingly.
 292 void TargetPassConfig::addPass(Pass *P) {
 293   assert(!Initialized && "PassConfig is immutable");
 294
 295   // Cache the Pass ID here in case the pass manager finds this pass is
 296   // redundant with ones already scheduled / available, and deletes it.
 297   // Fundamentally, once we add the pass to the manager, we no longer own it
 298   // and shouldn't reference it.
 299   AnalysisID PassID = P->getPassID();
 300
 301   if (Started && !Stopped)
 302     PM->add(P);
 303   if (StopAfter == PassID)
 304     Stopped = true;
 305   if (StartAfter == PassID)
 306     Started = true;
 307   if (Stopped && !Started)
 308     report_fatal_error("Cannot stop compilation after pass that is not run");
 309 }
 310
 311 /// Add a CodeGen pass at this point in the pipeline after checking for target
 312 /// and command line overrides.
 313 ///
 314 /// addPass cannot return a pointer to the pass instance because is internal the
 315 /// PassManager and the instance we create here may already be freed.
 316 AnalysisID TargetPassConfig::addPass(AnalysisID PassID) {
 317   IdentifyingPassPtr TargetID = getPassSubstitution(PassID);
 318   IdentifyingPassPtr FinalPtr = overridePass(PassID, TargetID);
 319   if (!FinalPtr.isValid())
 320     return 0;
 321
 322   Pass *P;
 323   if (FinalPtr.isInstance())
 324     P = FinalPtr.getInstance();
 325   else {
 326     P = Pass::createPass(FinalPtr.getID());
 327     if (!P)
 328       llvm_unreachable("Pass ID not registered");
 329   }
 330   AnalysisID FinalID = P->getPassID();
 331   addPass(P); // Ends the lifetime of P.
 332
 333   // Add the passes after the pass P if there is any.
 334   for (SmallVector<std::pair<AnalysisID, IdentifyingPassPtr>, 4>::iterator
 335          I = Impl->InsertedPasses.begin(), E = Impl->InsertedPasses.end();
 336        I != E; ++I) {
 337     if ((*I).first == PassID) {
 338       assert((*I).second.isValid() && "Illegal Pass ID!");
 339       Pass *NP;
 340       if ((*I).second.isInstance())
 341         NP = (*I).second.getInstance();
 342       else {
 343         NP = Pass::createPass((*I).second.getID());
 344         assert(NP && "Pass ID not registered");
 345       }
 346       addPass(NP);
 347     }
 348   }
 349   return FinalID;
 350 }
 351
 352 void TargetPassConfig::printAndVerify(const char *Banner) {
 353   if (TM->shouldPrintMachineCode())
 354     addPass(createMachineFunctionPrinterPass(dbgs(), Banner));
 355
 356   if (VerifyMachineCode)
 357     addPass(createMachineVerifierPass(Banner));
 358 }
 359
 360 /// Add common target configurable passes that perform LLVM IR to IR transforms
 361 /// following machine independent optimization.
 362 void TargetPassConfig::addIRPasses() {
 363   // Basic AliasAnalysis support.
 364   // Add TypeBasedAliasAnalysis before BasicAliasAnalysis so that
 365   // BasicAliasAnalysis wins if they disagree. This is intended to help
 366   // support "obvious" type-punning idioms.
 367   addPass(createTypeBasedAliasAnalysisPass());
 368   addPass(createBasicAliasAnalysisPass());
 369
 370   // Before running any passes, run the verifier to determine if the input
 371   // coming from the front-end and/or optimizer is valid.
 372   if (!DisableVerify)
 373     addPass(createVerifierPass());
 374
 375   // Run loop strength reduction before anything else.
 376   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None && !DisableLSR) {
 377     addPass(createLoopStrengthReducePass());
 378     if (PrintLSR)
 379       addPass(createPrintFunctionPass("\n\n*** Code after LSR ***\n", &dbgs()));
 380   }
 381
 382   addPass(createGCLoweringPass());
 383
 384   // Make sure that no unreachable blocks are instruction selected.
 385   addPass(createUnreachableBlockEliminationPass());
 386 }
 387
 388 /// Turn exception handling constructs into something the code generators can
 389 /// handle.
 390 void TargetPassConfig::addPassesToHandleExceptions() {
 391   switch (TM->getMCAsmInfo()->getExceptionHandlingType()) {
 392   case ExceptionHandling::SjLj:
 393     // SjLj piggy-backs on dwarf for this bit. The cleanups done apply to both
 394     // Dwarf EH prepare needs to be run after SjLj prepare. Otherwise,
 395     // catch info can get misplaced when a selector ends up more than one block
 396     // removed from the parent invoke(s). This could happen when a landing
 397     // pad is shared by multiple invokes and is also a target of a normal
 398     // edge from elsewhere.
 399     addPass(createSjLjEHPreparePass(TM->getTargetLowering()));
 400     // FALLTHROUGH
 401   case ExceptionHandling::DwarfCFI:
 402   case ExceptionHandling::ARM:
 403   case ExceptionHandling::Win64:
 404     addPass(createDwarfEHPass(TM));
 405     break;
 406   case ExceptionHandling::None:
 407     addPass(createLowerInvokePass(TM->getTargetLowering()));
 408
 409     // The lower invoke pass may create unreachable code. Remove it.
 410     addPass(createUnreachableBlockEliminationPass());
 411     break;
 412   }
 413 }
 414
 415 /// Add pass to prepare the LLVM IR for code generation. This should be done
 416 /// before exception handling preparation passes.
 417 void TargetPassConfig::addCodeGenPrepare() {
 418   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None && !DisableCGP)
 419     addPass(createCodeGenPreparePass(getTargetLowering()));
 420 }
 421
 422 /// Add common passes that perform LLVM IR to IR transforms in preparation for
 423 /// instruction selection.
 424 void TargetPassConfig::addISelPrepare() {
 425   addPass(createStackProtectorPass(getTargetLowering()));
 426
 427   addPreISel();
 428
 429   if (PrintISelInput)
 430     addPass(createPrintFunctionPass("\n\n"
 431                                     "*** Final LLVM Code input to ISel ***\n",
 432                                     &dbgs()));
 433
 434   // All passes which modify the LLVM IR are now complete; run the verifier
 435   // to ensure that the IR is valid.
 436   if (!DisableVerify)
 437     addPass(createVerifierPass());
 438 }
 439
 440 /// Add the complete set of target-independent postISel code generator passes.
 441 ///
 442 /// This can be read as the standard order of major LLVM CodeGen stages. Stages
 443 /// with nontrivial configuration or multiple passes are broken out below in
 444 /// add%Stage routines.
 445 ///
 446 /// Any TargetPassConfig::addXX routine may be overriden by the Target. The
 447 /// addPre/Post methods with empty header implementations allow injecting
 448 /// target-specific fixups just before or after major stages. Additionally,
 449 /// targets have the flexibility to change pass order within a stage by
 450 /// overriding default implementation of add%Stage routines below. Each
 451 /// technique has maintainability tradeoffs because alternate pass orders are
 452 /// not well supported. addPre/Post works better if the target pass is easily
 453 /// tied to a common pass. But if it has subtle dependencies on multiple passes,
 454 /// the target should override the stage instead.
 455 ///
 456 /// TODO: We could use a single addPre/Post(ID) hook to allow pass injection
 457 /// before/after any target-independent pass. But it's currently overkill.
 458 void TargetPassConfig::addMachinePasses() {
 459   // Insert a machine instr printer pass after the specified pass.
 460   // If -print-machineinstrs specified, print machineinstrs after all passes.
 461   if (StringRef(PrintMachineInstrs.getValue()).equals(""))
 462     TM->Options.PrintMachineCode = true;
 463   else if (!StringRef(PrintMachineInstrs.getValue())
 464            .equals("option-unspecified")) {
 465     const PassRegistry *PR = PassRegistry::getPassRegistry();
 466     const PassInfo *TPI = PR->getPassInfo(PrintMachineInstrs.getValue());
 467     const PassInfo *IPI = PR->getPassInfo(StringRef("print-machineinstrs"));
 468     assert (TPI && IPI && "Pass ID not registered!");
 469     const char *TID = (const char *)(TPI->getTypeInfo());
 470     const char *IID = (const char *)(IPI->getTypeInfo());
 471     insertPass(TID, IID);
 472   }
 473
 474   // Print the instruction selected machine code...
 475   printAndVerify("After Instruction Selection");
 476
 477   // Expand pseudo-instructions emitted by ISel.
 478   if (addPass(&ExpandISelPseudosID))
 479     printAndVerify("After ExpandISelPseudos");
 480
 481   // Add passes that optimize machine instructions in SSA form.
 482   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None) {
 483     addMachineSSAOptimization();
 484   } else {
 485     // If the target requests it, assign local variables to stack slots relative
 486     // to one another and simplify frame index references where possible.
 487     addPass(&LocalStackSlotAllocationID);
 488   }
 489
 490   // Run pre-ra passes.
 491   if (addPreRegAlloc())
 492     printAndVerify("After PreRegAlloc passes");
 493
 494   // Run register allocation and passes that are tightly coupled with it,
 495   // including phi elimination and scheduling.
 496   if (getOptimizeRegAlloc())
 497     addOptimizedRegAlloc(createRegAllocPass(true));
 498   else
 499     addFastRegAlloc(createRegAllocPass(false));
 500
 501   // Run post-ra passes.
 502   if (addPostRegAlloc())
 503     printAndVerify("After PostRegAlloc passes");
 504
 505   // Insert prolog/epilog code.  Eliminate abstract frame index references...
 506   addPass(&PrologEpilogCodeInserterID);
 507   printAndVerify("After PrologEpilogCodeInserter");
 508
 509   /// Add passes that optimize machine instructions after register allocation.
 510   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 511     addMachineLateOptimization();
 512
 513   // Expand pseudo instructions before second scheduling pass.
 514   addPass(&ExpandPostRAPseudosID);
 515   printAndVerify("After ExpandPostRAPseudos");
 516
 517   // Run pre-sched2 passes.
 518   if (addPreSched2())
 519     printAndVerify("After PreSched2 passes");
 520
 521   // Second pass scheduler.
 522   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None) {
 523     addPass(&PostRASchedulerID);
 524     printAndVerify("After PostRAScheduler");
 525   }
 526
 527   // GC
 528   if (addGCPasses()) {
 529     if (PrintGCInfo)
 530       addPass(createGCInfoPrinter(dbgs()));
 531   }
 532
 533   // Basic block placement.
 534   if (getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 535     addBlockPlacement();
 536
 537   if (addPreEmitPass())
 538     printAndVerify("After PreEmit passes");
 539 }
 540
 541 /// Add passes that optimize machine instructions in SSA form.
 542 void TargetPassConfig::addMachineSSAOptimization() {
 543   // Pre-ra tail duplication.
 544   if (addPass(&EarlyTailDuplicateID))
 545     printAndVerify("After Pre-RegAlloc TailDuplicate");
 546
 547   // Optimize PHIs before DCE: removing dead PHI cycles may make more
 548   // instructions dead.
 549   addPass(&OptimizePHIsID);
 550
 551   // This pass merges large allocas. StackSlotColoring is a different pass
 552   // which merges spill slots.
 553   addPass(&StackColoringID);
 554
 555   // If the target requests it, assign local variables to stack slots relative
 556   // to one another and simplify frame index references where possible.
 557   addPass(&LocalStackSlotAllocationID);
 558
 559   // With optimization, dead code should already be eliminated. However
 560   // there is one known exception: lowered code for arguments that are only
 561   // used by tail calls, where the tail calls reuse the incoming stack
 562   // arguments directly (see t11 in test/CodeGen/X86/sibcall.ll).
 563   addPass(&DeadMachineInstructionElimID);
 564   printAndVerify("After codegen DCE pass");
 565
 566   // Allow targets to insert passes that improve instruction level parallelism,
 567   // like if-conversion. Such passes will typically need dominator trees and
 568   // loop info, just like LICM and CSE below.
 569   if (addILPOpts())
 570     printAndVerify("After ILP optimizations");
 571
 572   addPass(&MachineLICMID);
 573   addPass(&MachineCSEID);
 574   addPass(&MachineSinkingID);
 575   printAndVerify("After Machine LICM, CSE and Sinking passes");
 576
 577   addPass(&PeepholeOptimizerID);
 578   printAndVerify("After codegen peephole optimization pass");
 579 }
 580
 581 //===---------------------------------------------------------------------===//
 582 /// Register Allocation Pass Configuration
 583 //===---------------------------------------------------------------------===//
 584
 585 bool TargetPassConfig::getOptimizeRegAlloc() const {
 586   switch (OptimizeRegAlloc) {
 587   case cl::BOU_UNSET: return getOptLevel() != CodeGenOpt::None;
 588   case cl::BOU_TRUE:  return true;
 589   case cl::BOU_FALSE: return false;
 590   }
 591   llvm_unreachable("Invalid optimize-regalloc state");
 592 }
 593
 594 /// RegisterRegAlloc's global Registry tracks allocator registration.
 595 MachinePassRegistry RegisterRegAlloc::Registry;
 596
 597 /// A dummy default pass factory indicates whether the register allocator is
 598 /// overridden on the command line.
 599 static FunctionPass *useDefaultRegisterAllocator() { return 0; }
 600 static RegisterRegAlloc
 601 defaultRegAlloc("default",
 602                 "pick register allocator based on -O option",
 603                 useDefaultRegisterAllocator);
 604
 605 /// -regalloc=... command line option.
 606 static cl::opt<RegisterRegAlloc::FunctionPassCtor, false,
 607                RegisterPassParser<RegisterRegAlloc> >
 608 RegAlloc("regalloc",
 609          cl::init(&useDefaultRegisterAllocator),
 610          cl::desc("Register allocator to use"));
 611
 612
 613 /// Instantiate the default register allocator pass for this target for either
 614 /// the optimized or unoptimized allocation path. This will be added to the pass
 615 /// manager by addFastRegAlloc in the unoptimized case or addOptimizedRegAlloc
 616 /// in the optimized case.
 617 ///
 618 /// A target that uses the standard regalloc pass order for fast or optimized
 619 /// allocation may still override this for per-target regalloc
 620 /// selection. But -regalloc=... always takes precedence.
 621 FunctionPass *TargetPassConfig::createTargetRegisterAllocator(bool Optimized) {
 622   if (Optimized)
 623     return createGreedyRegisterAllocator();
 624   else
 625     return createFastRegisterAllocator();
 626 }
 627
 628 /// Find and instantiate the register allocation pass requested by this target
 629 /// at the current optimization level.  Different register allocators are
 630 /// defined as separate passes because they may require different analysis.
 631 ///
 632 /// This helper ensures that the regalloc= option is always available,
 633 /// even for targets that override the default allocator.
 634 ///
 635 /// FIXME: When MachinePassRegistry register pass IDs instead of function ptrs,
 636 /// this can be folded into addPass.
 637 FunctionPass *TargetPassConfig::createRegAllocPass(bool Optimized) {
 638   RegisterRegAlloc::FunctionPassCtor Ctor = RegisterRegAlloc::getDefault();
 639
 640   // Initialize the global default.
 641   if (!Ctor) {
 642     Ctor = RegAlloc;
 643     RegisterRegAlloc::setDefault(RegAlloc);
 644   }
 645   if (Ctor != useDefaultRegisterAllocator)
 646     return Ctor();
 647
 648   // With no -regalloc= override, ask the target for a regalloc pass.
 649   return createTargetRegisterAllocator(Optimized);
 650 }
 651
 652 /// Add the minimum set of target-independent passes that are required for
 653 /// register allocation. No coalescing or scheduling.
 654 void TargetPassConfig::addFastRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 655   addPass(&PHIEliminationID);
 656   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 657
 658   addPass(RegAllocPass);
 659   printAndVerify("After Register Allocation");
 660 }
 661
 662 /// Add standard target-independent passes that are tightly coupled with
 663 /// optimized register allocation, including coalescing, machine instruction
 664 /// scheduling, and register allocation itself.
 665 void TargetPassConfig::addOptimizedRegAlloc(FunctionPass *RegAllocPass) {
 666   addPass(&ProcessImplicitDefsID);
 667
 668   // LiveVariables currently requires pure SSA form.
 669   //
 670   // FIXME: Once TwoAddressInstruction pass no longer uses kill flags,
 671   // LiveVariables can be removed completely, and LiveIntervals can be directly
 672   // computed. (We still either need to regenerate kill flags after regalloc, or
 673   // preferably fix the scavenger to not depend on them).
 674   addPass(&LiveVariablesID);
 675
 676   // Add passes that move from transformed SSA into conventional SSA. This is a
 677   // "copy coalescing" problem.
 678   //
 679   if (!EnableStrongPHIElim) {
 680     // Edge splitting is smarter with machine loop info.
 681     addPass(&MachineLoopInfoID);
 682     addPass(&PHIEliminationID);
 683   }
 684
 685   // Eventually, we want to run LiveIntervals before PHI elimination.
 686   if (EarlyLiveIntervals)
 687     addPass(&LiveIntervalsID);
 688
 689   addPass(&TwoAddressInstructionPassID);
 690
 691   if (EnableStrongPHIElim)
 692     addPass(&StrongPHIEliminationID);
 693
 694   addPass(&RegisterCoalescerID);
 695
 696   // PreRA instruction scheduling.
 697   if (addPass(&MachineSchedulerID))
 698     printAndVerify("After Machine Scheduling");
 699
 700   // Add the selected register allocation pass.
 701   addPass(RegAllocPass);
 702   printAndVerify("After Register Allocation, before rewriter");
 703
 704   // Allow targets to change the register assignments before rewriting.
 705   if (addPreRewrite())
 706     printAndVerify("After pre-rewrite passes");
 707
 708   // Finally rewrite virtual registers.
 709   addPass(&VirtRegRewriterID);
 710   printAndVerify("After Virtual Register Rewriter");
 711
 712   // Perform stack slot coloring and post-ra machine LICM.
 713   //
 714   // FIXME: Re-enable coloring with register when it's capable of adding
 715   // kill markers.
 716   addPass(&StackSlotColoringID);
 717
 718   // Run post-ra machine LICM to hoist reloads / remats.
 719   //
 720   // FIXME: can this move into MachineLateOptimization?
 721   addPass(&PostRAMachineLICMID);
 722
 723   printAndVerify("After StackSlotColoring and postra Machine LICM");
 724 }
 725
 726 //===---------------------------------------------------------------------===//
 727 /// Post RegAlloc Pass Configuration
 728 //===---------------------------------------------------------------------===//
 729
 730 /// Add passes that optimize machine instructions after register allocation.
 731 void TargetPassConfig::addMachineLateOptimization() {
 732   // Branch folding must be run after regalloc and prolog/epilog insertion.
 733   if (addPass(&BranchFolderPassID))
 734     printAndVerify("After BranchFolding");
 735
 736   // Tail duplication.
 737   if (addPass(&TailDuplicateID))
 738     printAndVerify("After TailDuplicate");
 739
 740   // Copy propagation.
 741   if (addPass(&MachineCopyPropagationID))
 742     printAndVerify("After copy propagation pass");
 743 }
 744
 745 /// Add standard GC passes.
 746 bool TargetPassConfig::addGCPasses() {
 747   addPass(&GCMachineCodeAnalysisID);
 748   return true;
 749 }
 750
 751 /// Add standard basic block placement passes.
 752 void TargetPassConfig::addBlockPlacement() {
 753   if (addPass(&MachineBlockPlacementID)) {
 754     // Run a separate pass to collect block placement statistics.
 755     if (EnableBlockPlacementStats)
 756       addPass(&MachineBlockPlacementStatsID);
 757
 758     printAndVerify("After machine block placement.");
 759   }
 760 }