lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   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 machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40
  41 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  42 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  43 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  44 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  45
  46 namespace {
  47   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  48     MachineFunction       *CurrMF;
  49     const TargetMachine   *TM;
  50     const TargetInstrInfo *TII;
  51     MachineFrameInfo      *MFI;
  52     MachineRegisterInfo   *MRI;
  53     LiveIntervals         *LIs;
  54     LiveStacks            *LSs;
  55
  56     // Barrier - Current barrier being processed.
  57     MachineInstr          *Barrier;
  58
  59     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  60     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  61
  62     // Barrier - Current barrier index.
  63     unsigned              BarrierIdx;
  64
  65     // CurrLI - Current live interval being split.
  66     LiveInterval          *CurrLI;
  67
  68     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  69     LiveInterval          *CurrSLI;
  70
  71     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  72     VNInfo                *CurrSValNo;
  73
  74     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  75     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  76
  77     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  78     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  79
  80   public:
  81     static char ID;
  82     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  83
  84     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  85
  86     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  87       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  88       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  89       AU.addRequired<LiveStacks>();
  90       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  91       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  92       if (StrongPHIElim)
  93         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  94       else
  95         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  96       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  97       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
  98       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
  99       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 100       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 101     }
 102
 103     virtual void releaseMemory() {
 104       IntervalSSMap.clear();
 105       Def2SpillMap.clear();
 106     }
 107
 108     virtual const char *getPassName() const {
 109       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 110     }
 111
 112     /// print - Implement the dump method.
 113     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 114       LIs->print(O, M);
 115     }
 116
 117     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 118       if (O) print(*O, M);
 119     }
 120
 121   private:
 122     MachineBasicBlock::iterator
 123       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 124                         unsigned&);
 125
 126     MachineBasicBlock::iterator
 127       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 128                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 129
 130     MachineBasicBlock::iterator
 131       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 132                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 133
 134     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 135
 136     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 137                             unsigned&, int&) const;
 138
 139     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 140
 141     VNInfo* UpdateRegisterInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 142
 143     bool ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock*, VNInfo*,
 144                              SmallVector<MachineOperand*, 4>&,
 145                              SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 146
 147     void ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo*, MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*,
 148                         MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8>&,
 149                 DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >&,
 150                   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >&,
 151                                 SmallVector<MachineBasicBlock*, 4>&);
 152
 153     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 154
 155     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **);
 156
 157     void RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI, VNInfo* ValNo,
 158                             MachineInstr* DefMI, unsigned RestoreIdx);
 159
 160     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 161                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 162     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 163                        MachineInstr* DefMI,
 164                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 165                        unsigned RestoreIdx,
 166                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 167     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 168                             MachineInstr* DefMI,
 169                             MachineInstr* Barrier,
 170                             MachineBasicBlock* MBB,
 171                             int& SS,
 172                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 173     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 174     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 175     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator use,
 176                                    MachineBasicBlock* MBB,
 177                                    LiveInterval* LI,
 178                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 179             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 180             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 181                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 182                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 183                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 184                                         bool toplevel, bool intrablock);
 185 };
 186 } // end anonymous namespace
 187
 188 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 189
 190 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 191 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 192
 193 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 194
 195
 196 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 197 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 198 MachineBasicBlock::iterator
 199 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 200                                      unsigned &SpotIndex) {
 201   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 202   if (++MII != MBB->end()) {
 203     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 204     if (Index) {
 205       SpotIndex = Index;
 206       return MII;
 207     }
 208   }
 209   return MBB->end();
 210 }
 211
 212 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 213 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 214 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 215 /// none is found.
 216 MachineBasicBlock::iterator
 217 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 218                                   MachineInstr *DefMI,
 219                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 220                                   unsigned &SpillIndex) {
 221   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 222
 223   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 224   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 225     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 226     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 227     do {
 228       ++MII;
 229       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 230       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 231       if (Gap) {
 232         Pt = MII;
 233         SpillIndex = Gap;
 234         break;
 235       }
 236     } while (MII != EndPt);
 237   } else {
 238     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 239     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 240       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 241     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 242       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 243       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 244         Pt = MII;
 245         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 246       }
 247       --MII;
 248     }
 249   }
 250
 251   return Pt;
 252 }
 253
 254 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 255 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 256 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 257 /// found.
 258 MachineBasicBlock::iterator
 259 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 260                                     unsigned LastIdx,
 261                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 262                                     unsigned &RestoreIndex) {
 263   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 264   // begin index accordingly.
 265   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 266   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 267
 268   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 269   // the last index in the live range.
 270   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 271     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 272     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 273     --MII;
 274     do {
 275       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 276       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 277       if (Gap) {
 278         Pt = MII;
 279         RestoreIndex = Gap;
 280         break;
 281       }
 282       --MII;
 283     } while (MII != EndPt);
 284   } else {
 285     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 286     MII = ++MII;
 287     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 288     // compile time?
 289     while (MII != MBB->end()) {
 290       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 291       if (Index > LastIdx)
 292         break;
 293       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 294       if (Gap) {
 295         Pt = MII;
 296         RestoreIndex = Gap;
 297       }
 298       if (RefsInMBB.count(MII))
 299         break;
 300       ++MII;
 301     }
 302   }
 303
 304   return Pt;
 305 }
 306
 307 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 308 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 309 /// slot.
 310 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 311                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 312   int SS;
 313   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 314   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 315     SS = I->second;
 316   } else {
 317     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 318     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 319   }
 320
 321   // Create live interval for stack slot.
 322   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 323   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 324     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 325   else
 326     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 327   return SS;
 328 }
 329
 330 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 331 /// slot at the specified index.
 332 bool
 333 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 334                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 335                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 336                                     int& SS) const {
 337   if (!DefMBB)
 338     return false;
 339
 340   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 341   if (I == IntervalSSMap.end())
 342     return false;
 343   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 344   if (II == Def2SpillMap.end())
 345     return false;
 346
 347   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 348   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 349   // FIXME: Undo the previous spill?
 350   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 351   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 352     return false;
 353
 354   SS = I->second;
 355   SpillIndex = II->second;
 356   return true;
 357 }
 358
 359 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 360 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 361 /// interval of the spill stack slot.
 362 void
 363 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 364                                            unsigned RestoreIndex) {
 365   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 366          "Expect restore in the barrier mbb");
 367
 368   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 369   if (MBB == BarrierMBB) {
 370     // Intra-block spill + restore. We are done.
 371     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 372     CurrSLI->addRange(SLR);
 373     return;
 374   }
 375
 376   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 377   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 378   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 379   CurrSLI->addRange(SLR);
 380   Processed.insert(MBB);
 381
 382   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 383   // live interval.
 384   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 385   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 386   if (LR->end > EndIdx)
 387     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 388     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 389            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 390       WorkList.push_back(*SI);
 391
 392   while (!WorkList.empty()) {
 393     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 394     WorkList.pop_back();
 395     if (Processed.count(MBB))
 396       continue;
 397     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 398     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 399     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 400       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 401       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 402         // Spill slot live interval stops at the restore.
 403         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 404         CurrSLI->addRange(SLR);
 405       } else if (LR->end > EndIdx) {
 406         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 407         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 408         CurrSLI->addRange(SLR);
 409         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 410                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 411           WorkList.push_back(*SI);
 412       } else {
 413         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 414         CurrSLI->addRange(SLR);
 415       }
 416       Processed.insert(MBB);
 417     }
 418   }
 419 }
 420
 421 /// UpdateRegisterInterval - Given the specified val# of the current live
 422 /// interval is being split, and the spill and restore indices, update the live
 423 /// interval accordingly.
 424 VNInfo*
 425 PreAllocSplitting::UpdateRegisterInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 426                                           unsigned RestoreIndex) {
 427   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 428          "Expect restore in the barrier mbb");
 429
 430   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> Before;
 431   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> After;
 432   SmallVector<unsigned, 4> BeforeKills;
 433   SmallVector<unsigned, 4> AfterKills;
 434   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 435
 436   // First, let's figure out which parts of the live interval is now defined
 437   // by the restore, which are defined by the original definition.
 438   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(RestoreIndex);
 439   After.push_back(std::make_pair(RestoreIndex, LR->end));
 440   if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 441     AfterKills.push_back(LR->end);
 442
 443   assert(LR->contains(SpillIndex));
 444   if (SpillIndex > LR->start) {
 445     Before.push_back(std::make_pair(LR->start, SpillIndex));
 446     BeforeKills.push_back(SpillIndex);
 447   }
 448   Processed.insert(LR);
 449
 450   // Start from the restore mbb, figure out what part of the live interval
 451   // are defined by the restore.
 452   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 453   MachineBasicBlock *MBB = BarrierMBB;
 454   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 455          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 456     WorkList.push_back(*SI);
 457
 458   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ProcessedBlocks;
 459   ProcessedBlocks.insert(MBB);
 460
 461   while (!WorkList.empty()) {
 462     MBB = WorkList.back();
 463     WorkList.pop_back();
 464     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 465     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 466     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 467       After.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 468       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 469         AfterKills.push_back(LR->end);
 470       Idx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 471       if (LR->end > Idx) {
 472         // Live range extend beyond at least one mbb. Let's see what other
 473         // mbbs it reaches.
 474         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 475       }
 476       Processed.insert(LR);
 477     }
 478
 479     ProcessedBlocks.insert(MBB);
 480     if (LR)
 481       for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 482             SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 483         if (!ProcessedBlocks.count(*SI))
 484           WorkList.push_back(*SI);
 485   }
 486
 487   for (LiveInterval::iterator I = CurrLI->begin(), E = CurrLI->end();
 488        I != E; ++I) {
 489     LiveRange *LR = I;
 490     if (LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 491       Before.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 492       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 493         BeforeKills.push_back(LR->end);
 494     }
 495   }
 496
 497   // Now create new val#s to represent the live ranges defined by the old def
 498   // those defined by the restore.
 499   unsigned AfterDef = ValNo->def;
 500   MachineInstr *AfterCopy = ValNo->copy;
 501   bool HasPHIKill = ValNo->hasPHIKill;
 502   CurrLI->removeValNo(ValNo);
 503   VNInfo *BValNo = (Before.empty())
 504     ? NULL
 505     : CurrLI->getNextValue(AfterDef, AfterCopy, LIs->getVNInfoAllocator());
 506   if (BValNo)
 507     CurrLI->addKills(BValNo, BeforeKills);
 508
 509   VNInfo *AValNo = (After.empty())
 510     ? NULL
 511     : CurrLI->getNextValue(RestoreIndex, 0, LIs->getVNInfoAllocator());
 512   if (AValNo) {
 513     AValNo->hasPHIKill = HasPHIKill;
 514     CurrLI->addKills(AValNo, AfterKills);
 515   }
 516
 517   for (unsigned i = 0, e = Before.size(); i != e; ++i) {
 518     unsigned Start = Before[i].first;
 519     unsigned End   = Before[i].second;
 520     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, BValNo));
 521   }
 522   for (unsigned i = 0, e = After.size(); i != e; ++i) {
 523     unsigned Start = After[i].first;
 524     unsigned End   = After[i].second;
 525     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, AValNo));
 526   }
 527
 528   return AValNo;
 529 }
 530
 531 /// ShrinkWrapToLastUse - There are uses of the current live interval in the
 532 /// given block, shrink wrap the live interval to the last use (i.e. remove
 533 /// from last use to the end of the mbb). In case mbb is the where the barrier
 534 /// is, remove from the last use to the barrier.
 535 bool
 536 PreAllocSplitting::ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *ValNo,
 537                                        SmallVector<MachineOperand*, 4> &Uses,
 538                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &UseMIs) {
 539   MachineOperand *LastMO = 0;
 540   MachineInstr *LastMI = 0;
 541   if (MBB != BarrierMBB && Uses.size() == 1) {
 542     // Single use, no need to traverse the block. We can't assume this for the
 543     // barrier bb though since the use is probably below the barrier.
 544     LastMO = Uses[0];
 545     LastMI = LastMO->getParent();
 546   } else {
 547     MachineBasicBlock::iterator MEE = MBB->begin();
 548     MachineBasicBlock::iterator MII;
 549     if (MBB == BarrierMBB)
 550       MII = Barrier;
 551     else
 552       MII = MBB->end();
 553     while (MII != MEE) {
 554       --MII;
 555       MachineInstr *UseMI = &*MII;
 556       if (!UseMIs.count(UseMI))
 557         continue;
 558       for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 559         MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
 560         if (MO.isReg() && MO.getReg() == CurrLI->reg) {
 561           LastMO = &MO;
 562           break;
 563         }
 564       }
 565       LastMI = UseMI;
 566       break;
 567     }
 568   }
 569
 570   // Cut off live range from last use (or beginning of the mbb if there
 571   // are no uses in it) to the end of the mbb.
 572   unsigned RangeStart, RangeEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1;
 573   if (LastMI) {
 574     RangeStart = LIs->getUseIndex(LIs->getInstructionIndex(LastMI))+1;
 575     assert(!LastMO->isKill() && "Last use already terminates the interval?");
 576     LastMO->setIsKill();
 577   } else {
 578     assert(MBB == BarrierMBB);
 579     RangeStart = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 580   }
 581   if (MBB == BarrierMBB)
 582     RangeEnd = LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1;
 583   CurrLI->removeRange(RangeStart, RangeEnd);
 584   if (LastMI)
 585     CurrLI->addKill(ValNo, RangeStart);
 586
 587   // Return true if the last use becomes a new kill.
 588   return LastMI;
 589 }
 590
 591 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 592 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 593 VNInfo* PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(
 594                                                 MachineBasicBlock::iterator use,
 595                                                          MachineBasicBlock* MBB,
 596                                                                LiveInterval* LI,
 597                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 598              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 599              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 600                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 601                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 602                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 603                                               bool toplevel, bool intrablock) {
 604   // Return memoized result if it's available.
 605   if (toplevel && Visited.count(use) && NewVNs.count(use))
 606     return NewVNs[use];
 607   else if (!toplevel && intrablock && NewVNs.count(use))
 608     return NewVNs[use];
 609   else if (!intrablock && LiveOut.count(MBB))
 610     return LiveOut[MBB];
 611
 612   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 613
 614   // Check if our block contains any uses or defs.
 615   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 616   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 617
 618   VNInfo* ret = 0;
 619
 620   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 621   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 622   Fallback:
 623     // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 624     // assume that we are not intrablock here.
 625     if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 626
 627     unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 628
 629     if (MBB->pred_size() == 1) {
 630       Phis[MBB] = ret = PerformPHIConstruction((*MBB->pred_begin())->end(),
 631                                           *(MBB->pred_begin()), LI, Visited,
 632                                           Defs, Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 633                                           false, false);
 634       unsigned EndIndex = 0;
 635       if (intrablock) {
 636         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 637         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 638       } else
 639         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 640
 641       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 642       if (intrablock)
 643         LI->addKill(ret, EndIndex);
 644     } else {
 645       Phis[MBB] = ret = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 646                                           LIs->getVNInfoAllocator());
 647       if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 648
 649       // If there are no uses or defs between our starting point and the
 650       // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 651       // on our predecessors.
 652       DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 653       for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 654            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 655         VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 656                                             Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 657                                             LiveOut, Phis, false, false);
 658         if (Incoming != 0)
 659           IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 660       }
 661
 662       // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 663       // VNInfo to represent the joined value.
 664       for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 665            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 666         I->second->hasPHIKill = true;
 667         unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 668         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 669       }
 670
 671       unsigned EndIndex = 0;
 672       if (intrablock) {
 673         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 674         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 675       } else
 676         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 677       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 678       if (intrablock)
 679         LI->addKill(ret, EndIndex);
 680     }
 681   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 682     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 683
 684     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 685     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 686     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 687     // always be an end() iterator.
 688     assert(use == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 689
 690     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 691     --walker;
 692     while (walker != MBB->begin())
 693       if (BlockDefs.count(walker)) {
 694         break;
 695       } else
 696         --walker;
 697
 698     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 699     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 700     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 701     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 702
 703     ret = NewVNs[walker];
 704     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, ret));
 705   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 706     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 707
 708     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 709     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 710
 711     if (use == MBB->begin())
 712       goto Fallback;
 713
 714     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 715     --walker;
 716     bool found = false;
 717     while (walker != MBB->begin())
 718       if (BlockUses.count(walker)) {
 719         found = true;
 720         break;
 721       } else
 722         --walker;
 723
 724     // Must check begin() too.
 725     if (!found) {
 726       if (BlockUses.count(walker))
 727         found = true;
 728       else
 729         goto Fallback;
 730     }
 731
 732     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 733     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 734     unsigned EndIndex = 0;
 735     if (intrablock) {
 736       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 737       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 738     } else
 739       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 740
 741     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 742     // and then extend it to include the instruction we care about
 743     ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 744                                  NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 745
 746     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 747     if (LI->isKill(ret, UseIndex)) LI->removeKill(ret, UseIndex);
 748     if (intrablock)
 749       LI->addKill(ret, EndIndex);
 750
 751     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, ret));
 752   } else if (ContainsDefs && ContainsUses){
 753     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 754     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 755
 756     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 757     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 758     // for uses, because of two-address instructions.
 759
 760     if (use == MBB->begin())
 761       goto Fallback;
 762
 763     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 764     --walker;
 765     bool foundDef = false;
 766     bool foundUse = false;
 767     while (walker != MBB->begin())
 768       if (BlockDefs.count(walker)) {
 769         foundDef = true;
 770         break;
 771       } else if (BlockUses.count(walker)) {
 772         foundUse = true;
 773         break;
 774       } else
 775         --walker;
 776
 777     // Must check begin() too.
 778     if (!foundDef && !foundUse) {
 779       if (BlockDefs.count(walker))
 780         foundDef = true;
 781       else if (BlockUses.count(walker))
 782         foundUse = true;
 783       else
 784         goto Fallback;
 785     }
 786
 787     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 788     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 789                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 790     unsigned EndIndex = 0;
 791     if (intrablock) {
 792       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 793       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 794     } else
 795       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 796
 797     if (foundDef)
 798       ret = NewVNs[walker];
 799     else
 800       ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 801                                    NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 802
 803     if (foundUse && LI->isKill(ret, StartIndex))
 804       LI->removeKill(ret, StartIndex);
 805     if (intrablock) {
 806       LI->addKill(ret, EndIndex);
 807     }
 808
 809     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 810   }
 811
 812   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 813   if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 814   else {
 815     if (!NewVNs.count(use))
 816       NewVNs[use] = ret;
 817     Visited.insert(use);
 818   }
 819
 820   return ret;
 821 }
 822
 823 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 824 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 825   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 826
 827   // Clear the old ranges and valnos;
 828   LI->clear();
 829
 830   // Cache the uses and defs of the register
 831   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 832   RegMap Defs, Uses;
 833
 834   // Keep track of the new VNs we're creating.
 835   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 836   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 837
 838   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 839   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 840        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 841     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 842
 843     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 844     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 845
 846     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 847
 848     // If the def is a move, set the copy field.
 849     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 850     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 851       if (DstReg == LI->reg)
 852         NewVN->copy = &*DI;
 853
 854     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 855   }
 856
 857   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 858   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 859        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 860     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 861
 862   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 863   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 864   // the way.
 865   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 866   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 867   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 868   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 869        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 870     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 871                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 872   }
 873
 874   // Add ranges for dead defs
 875   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 876        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 877     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 878     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 879
 880     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 881
 882     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 883     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 884     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 885   }
 886 }
 887
 888 /// ShrinkWrapLiveInterval - Recursively traverse the predecessor
 889 /// chain to find the new 'kills' and shrink wrap the live interval to the
 890 /// new kill indices.
 891 void
 892 PreAllocSplitting::ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo *ValNo, MachineBasicBlock *MBB,
 893                           MachineBasicBlock *SuccMBB, MachineBasicBlock *DefMBB,
 894                                     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> &Visited,
 895            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > &Uses,
 896            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > &UseMIs,
 897                                   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> &UseMBBs) {
 898   if (Visited.count(MBB))
 899     return;
 900
 901   // If live interval is live in another successor path, then we can't process
 902   // this block. But we may able to do so after all the successors have been
 903   // processed.
 904   if (MBB != BarrierMBB) {
 905     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 906            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 907       MachineBasicBlock *SMBB = *SI;
 908       if (SMBB == SuccMBB)
 909         continue;
 910       if (CurrLI->liveAt(LIs->getMBBStartIdx(SMBB)))
 911         return;
 912     }
 913   }
 914
 915   Visited.insert(MBB);
 916
 917   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 918     UMII = Uses.find(MBB);
 919   if (UMII != Uses.end()) {
 920     // At least one use in this mbb, lets look for the kill.
 921     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 922       UMII2 = UseMIs.find(MBB);
 923     if (ShrinkWrapToLastUse(MBB, ValNo, UMII->second, UMII2->second))
 924       // Found a kill, shrink wrapping of this path ends here.
 925       return;
 926   } else if (MBB == DefMBB) {
 927     // There are no uses after the def.
 928     MachineInstr *DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
 929     if (UseMBBs.empty()) {
 930       // The only use must be below barrier in the barrier block. It's safe to
 931       // remove the def.
 932       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 933       DefMI->eraseFromParent();
 934       CurrLI->removeRange(ValNo->def, LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 935     }
 936   } else if (MBB == BarrierMBB) {
 937     // Remove entire live range from start of mbb to barrier.
 938     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB),
 939                         LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1);
 940   } else {
 941     // Remove entire live range of the mbb out of the live interval.
 942     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB), LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 943   }
 944
 945   if (MBB == DefMBB)
 946     // Reached the def mbb, stop traversing this path further.
 947     return;
 948
 949   // Traverse the pathes up the predecessor chains further.
 950   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 951          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 952     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 953     if (Pred == MBB)
 954       continue;
 955     if (Pred == DefMBB && ValNo->hasPHIKill)
 956       // Pred is the def bb and the def reaches other val#s, we must
 957       // allow the value to be live out of the bb.
 958       continue;
 959     if (!CurrLI->liveAt(LIs->getMBBEndIdx(Pred)-1))
 960       return;
 961     ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, Pred, MBB, DefMBB, Visited,
 962                            Uses, UseMIs, UseMBBs);
 963   }
 964
 965   return;
 966 }
 967
 968
 969 void PreAllocSplitting::RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI,
 970                                            VNInfo* ValNo,
 971                                            MachineInstr* DefMI,
 972                                            unsigned RestoreIdx) {
 973   // Shrink wrap the live interval by walking up the CFG and find the
 974   // new kills.
 975   // Now let's find all the uses of the val#.
 976   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > Uses;
 977   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > UseMIs;
 978   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Seen;
 979   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> UseMBBs;
 980   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(CurrLI->reg),
 981          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 982     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 983     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
 984     unsigned UseIdx = LIs->getInstructionIndex(UseMI);
 985     LiveInterval::iterator ULR = CurrLI->FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 986     if (ULR->valno != ValNo)
 987       continue;
 988     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 989     // Remember which other mbb's use this val#.
 990     if (Seen.insert(UseMBB) && UseMBB != BarrierMBB)
 991       UseMBBs.push_back(UseMBB);
 992     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 993       UMII = Uses.find(UseMBB);
 994     if (UMII != Uses.end()) {
 995       DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 996         UMII2 = UseMIs.find(UseMBB);
 997       UMII->second.push_back(&UseMO);
 998       UMII2->second.insert(UseMI);
 999     } else {
1000       SmallVector<MachineOperand*, 4> Ops;
1001       Ops.push_back(&UseMO);
1002       Uses.insert(std::make_pair(UseMBB, Ops));
1003       SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MIs;
1004       MIs.insert(UseMI);
1005       UseMIs.insert(std::make_pair(UseMBB, MIs));
1006     }
1007   }
1008
1009   // Walk up the predecessor chains.
1010   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Visited;
1011   ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, BarrierMBB, NULL, DefMI->getParent(), Visited,
1012                          Uses, UseMIs, UseMBBs);
1013
1014   // Remove live range from barrier to the restore. FIXME: Find a better
1015   // point to re-start the live interval.
1016   VNInfo* AfterValNo = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1017                                               LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1,
1018                                               LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1019
1020   // Attempt to renumber the new valno into a new vreg.
1021   RenumberValno(AfterValNo);
1022 }
1023
1024 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
1025 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
1026 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
1027 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
1028 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
1029 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
1030   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
1031   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
1032   Stack.push_back(VN);
1033
1034   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
1035   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
1036   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
1037   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
1038   // phi kills.
1039   while (!Stack.empty()) {
1040     VNInfo* OldVN = Stack.back();
1041     Stack.pop_back();
1042
1043     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
1044     // renumber these.
1045     if (OldVN->hasPHIKill) return;
1046
1047     VNsToCopy.push_back(OldVN);
1048
1049     // Locate two-address redefinitions
1050     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
1051          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
1052       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
1053       //if (!MI) continue;
1054       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
1055       if (DefIdx == ~0U) continue;
1056       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
1057         VNInfo* NextVN =
1058                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
1059         Stack.push_back(NextVN);
1060       }
1061     }
1062   }
1063
1064   // Create the new vreg
1065   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
1066
1067   // Create the new live interval
1068   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
1069
1070   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
1071        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
1072     VNInfo* OldVN = *OI;
1073
1074     // Copy the valno over
1075     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
1076                                        LIs->getVNInfoAllocator());
1077     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
1078     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
1079
1080     // Remove the valno from the old interval
1081     CurrLI->removeValNo(OldVN);
1082   }
1083
1084   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
1085   // the reg_iterator.
1086   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
1087
1088   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1089          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1090     MachineOperand& MO = I.getOperand();
1091     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
1092
1093     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
1094         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
1095       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
1096   }
1097
1098   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
1099        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
1100     MachineInstr* Inst = I->first;
1101     unsigned OpIdx = I->second;
1102     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
1103     MO.setReg(NewVReg);
1104   }
1105
1106   NumRenumbers++;
1107 }
1108
1109 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
1110                                       MachineInstr* DefMI,
1111                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
1112                                       unsigned RestoreIdx,
1113                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1114   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
1115
1116   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
1117   unsigned KillIdx = 0;
1118   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
1119     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
1120   else
1121     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
1122
1123   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
1124     return false;
1125
1126   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
1127   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
1128
1129   if (KillPt->getParent() == BarrierMBB) {
1130     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(KillIdx)+1,
1131                            LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1132
1133     RenumberValno(After);
1134
1135     ++NumSplits;
1136     ++NumRemats;
1137     return true;
1138   }
1139
1140   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIdx);
1141
1142   ++NumSplits;
1143   ++NumRemats;
1144   return true;
1145 }
1146
1147 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
1148                                            const TargetRegisterClass* RC,
1149                                            MachineInstr* DefMI,
1150                                            MachineInstr* Barrier,
1151                                            MachineBasicBlock* MBB,
1152                                            int& SS,
1153                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1154   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
1155
1156   // Go top down if RefsInMBB is empty.
1157   if (RefsInMBB.empty())
1158     return 0;
1159
1160   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
1161   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
1162          !RefsInMBB.count(FoldPt))
1163     --FoldPt;
1164
1165   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
1166   if (OpIdx == -1)
1167     return 0;
1168
1169   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1170   Ops.push_back(OpIdx);
1171
1172   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1173     return 0;
1174
1175   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
1176   if (I != IntervalSSMap.end()) {
1177     SS = I->second;
1178   } else {
1179     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
1180
1181   }
1182
1183   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1184                                              FoldPt, Ops, SS);
1185
1186   if (FMI) {
1187     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1188     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1189     ++NumFolds;
1190
1191     IntervalSSMap[vreg] = SS;
1192     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
1193     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
1194       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
1195     else
1196       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
1197   }
1198
1199   return FMI;
1200 }
1201
1202 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1203 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1204 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1205 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1206   CurrLI = LI;
1207
1208   // Find live range where current interval cross the barrier.
1209   LiveInterval::iterator LR =
1210     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1211   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1212
1213   if (ValNo->def == ~1U) {
1214     // Defined by a dead def? How can this be?
1215     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
1216     abort();
1217   }
1218
1219   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
1220     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1221
1222   // Find all references in the barrier mbb.
1223   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1224   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1225          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1226     MachineInstr *RefMI = &*I;
1227     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1228       RefsInMBB.insert(RefMI);
1229   }
1230
1231   // Find a point to restore the value after the barrier.
1232   unsigned RestoreIndex;
1233   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1234     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1235   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1236     return false;
1237
1238   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1239     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1240                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1241     return true;
1242
1243   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1244   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1245   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1246   unsigned SpillIndex = 0;
1247   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1248   int SS = -1;
1249   if (ValNo->def == ~0U) {
1250     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
1251     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1252                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1253       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1254     } else {
1255       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1256         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1257       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1258         return false; // No gap to insert spill.
1259       // Add spill.
1260
1261       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1262       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1263       SpillMI = prior(SpillPt);
1264       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1265     }
1266   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1267                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1268     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1269     // the def again.
1270     if (!DefMI)
1271       return false; // Def is dead. Do nothing.
1272
1273     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1274                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1275       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1276     } else {
1277       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1278       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1279       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1280         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1281         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1282                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1283         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1284           return false; // No gap to insert spill.
1285       } else {
1286         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1287         if (SpillPt == DefMBB->end())
1288           return false; // No gap to insert spill.
1289       }
1290       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1291       // the barrier in the barrier block.
1292       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1293       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1294                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1295       SpillMI = prior(SpillPt);
1296       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1297     }
1298   }
1299
1300   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1301   if (DefMI && SpillMI)
1302     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1303
1304   // Add restore.
1305   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1306   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1307   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1308
1309   // If live interval is spilled in the same block as the barrier, just
1310   // create a hole in the interval.
1311   if (!DefMBB ||
1312       (SpillMI && SpillMI->getParent() == BarrierMBB)) {
1313     // Update spill stack slot live interval.
1314     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1315                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1316
1317     VNInfo* After = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1318                            LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1319                            LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1320     RenumberValno(After);
1321
1322     ++NumSplits;
1323     return true;
1324   }
1325
1326   // Update spill stack slot live interval.
1327   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1328                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1329
1330   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIndex);
1331
1332   ++NumSplits;
1333   return true;
1334 }
1335
1336 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1337 /// barrier that's being processed.
1338 bool
1339 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs) {
1340   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1341   // by the current barrier.
1342   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1343   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1344     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
1345       continue;
1346     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1347     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1348       unsigned Reg = VRs[i];
1349       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1350         continue;
1351       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1352       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1353         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1354         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1355         Intervals.push_back(LI);
1356     }
1357   }
1358
1359   // Process the affected live intervals.
1360   bool Change = false;
1361   while (!Intervals.empty()) {
1362     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1363       break;
1364     else if (NumSplits == 4)
1365       Change |= Change;
1366     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1367     Intervals.pop_back();
1368     Change |= SplitRegLiveInterval(LI);
1369   }
1370
1371   return Change;
1372 }
1373
1374 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1375                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1376                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1377   if (DefMBB == BarrierMBB)
1378     return false;
1379
1380   if (LR->valno->hasPHIKill)
1381     return false;
1382
1383   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1384   if (LR->end < MBBEnd)
1385     return false;
1386
1387   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1388   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1389     return true;
1390
1391   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1392   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1393   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1394                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1395   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1396   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1397
1398   while (!Stack.empty()) {
1399     ItPair P = Stack.back();
1400     Stack.pop_back();
1401
1402     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1403     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1404
1405     if (S == PredMBB->succ_end())
1406       continue;
1407     else if (Visited.count(*S)) {
1408       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1409       continue;
1410     } else
1411       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1412
1413     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1414     Visited.insert(MBB);
1415
1416     if (MBB == BarrierMBB)
1417       return true;
1418
1419     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1420     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1421     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1422     while (MDTN) {
1423       if (MDTN == DefMDTN)
1424         return true;
1425       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1426         break;
1427       MDTN = MDTN->getIDom();
1428     }
1429
1430     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1431     if (LR->end > MBBEnd)
1432       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1433   }
1434
1435   return false;
1436 }
1437
1438
1439 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1440   CurrMF = &MF;
1441   TM     = &MF.getTarget();
1442   TII    = TM->getInstrInfo();
1443   MFI    = MF.getFrameInfo();
1444   MRI    = &MF.getRegInfo();
1445   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1446   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1447
1448   bool MadeChange = false;
1449
1450   // Make sure blocks are numbered in order.
1451   MF.RenumberBlocks();
1452
1453   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1454   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1455
1456   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1457          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1458        DFI != E; ++DFI) {
1459     BarrierMBB = *DFI;
1460     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1461            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1462       Barrier = &*I;
1463       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1464         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1465       if (!BarrierRCs)
1466         continue;
1467       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1468       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs);
1469     }
1470   }
1471
1472   return MadeChange;
1473 }