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 "VirtRegMap.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  36 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  37 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  38 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  39 using namespace llvm;
  40
  41 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  42 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  43 static cl::opt<int> RestoreFoldLimit("restore-fold-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  44
  45 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  46 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  47 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  48 STATISTIC(NumRestoreFolds, "Number of intervals split with restore folding");
  49 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  50 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  51
  52 namespace {
  53   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  54     MachineFunction       *CurrMF;
  55     const TargetMachine   *TM;
  56     const TargetInstrInfo *TII;
  57     const TargetRegisterInfo* TRI;
  58     MachineFrameInfo      *MFI;
  59     MachineRegisterInfo   *MRI;
  60     LiveIntervals         *LIs;
  61     LiveStacks            *LSs;
  62     VirtRegMap            *VRM;
  63
  64     // Barrier - Current barrier being processed.
  65     MachineInstr          *Barrier;
  66
  67     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  68     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  69
  70     // Barrier - Current barrier index.
  71     unsigned              BarrierIdx;
  72
  73     // CurrLI - Current live interval being split.
  74     LiveInterval          *CurrLI;
  75
  76     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  77     LiveInterval          *CurrSLI;
  78
  79     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  80     VNInfo                *CurrSValNo;
  81
  82     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  83     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  84
  85     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  86     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  87
  88   public:
  89     static char ID;
  90     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  91
  92     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  93
  94     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  95       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  96       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  97       AU.addRequired<LiveStacks>();
  98       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  99       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
 100       if (StrongPHIElim)
 101         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
 102       else
 103         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
 104       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 105       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 106       AU.addRequired<VirtRegMap>();
 107       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 108       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 109       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
 110       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 111     }
 112
 113     virtual void releaseMemory() {
 114       IntervalSSMap.clear();
 115       Def2SpillMap.clear();
 116     }
 117
 118     virtual const char *getPassName() const {
 119       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 120     }
 121
 122     /// print - Implement the dump method.
 123     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 124       LIs->print(O, M);
 125     }
 126
 127     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 128       if (O) print(*O, M);
 129     }
 130
 131   private:
 132     MachineBasicBlock::iterator
 133       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 134                         unsigned&);
 135
 136     MachineBasicBlock::iterator
 137       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 138                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 139
 140     MachineBasicBlock::iterator
 141       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 142                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 143
 144     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 145
 146     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 147                             unsigned&, int&) const;
 148
 149     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 150
 151     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 152
 153     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 154                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 155
 156     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 157                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 158     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 159                        MachineInstr* DefMI,
 160                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 161                        unsigned RestoreIdx,
 162                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 163     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 164                             MachineInstr* DefMI,
 165                             MachineInstr* Barrier,
 166                             MachineBasicBlock* MBB,
 167                             int& SS,
 168                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 169     MachineInstr* FoldRestore(unsigned vreg,
 170                               const TargetRegisterClass* RC,
 171                               MachineInstr* Barrier,
 172                               MachineBasicBlock* MBB,
 173                               int SS,
 174                               SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 175     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 176     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 177     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 178     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 179                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 180     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 181                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 182                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 183             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 184             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 185                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 186                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 187                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 188                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 189     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 190                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 191                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 192             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 193             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 194                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 195                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 196                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 197                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 198 };
 199 } // end anonymous namespace
 200
 201 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 202
 203 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 204 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 205
 206 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 207
 208
 209 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 210 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 211 MachineBasicBlock::iterator
 212 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 213                                      unsigned &SpotIndex) {
 214   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 215   if (++MII != MBB->end()) {
 216     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 217     if (Index) {
 218       SpotIndex = Index;
 219       return MII;
 220     }
 221   }
 222   return MBB->end();
 223 }
 224
 225 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 226 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 227 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 228 /// none is found.
 229 MachineBasicBlock::iterator
 230 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 231                                   MachineInstr *DefMI,
 232                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 233                                   unsigned &SpillIndex) {
 234   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 235
 236   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 237   MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 238     ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 239
 240   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 241          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode())
 242     --MII;
 243   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 244
 245   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 246     unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 247
 248     // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 249     // corresponding call frame setup.
 250     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 251       while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 252         --MII;
 253         if (MII == EndPt) {
 254           return Pt;
 255         }
 256       }
 257       continue;
 258     } else if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 259       Pt = MII;
 260       SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 261     }
 262
 263     if (RefsInMBB.count(MII))
 264       return Pt;
 265
 266
 267     --MII;
 268   }
 269
 270   return Pt;
 271 }
 272
 273 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 274 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 275 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 276 /// found.
 277 MachineBasicBlock::iterator
 278 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 279                                     unsigned LastIdx,
 280                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 281                                     unsigned &RestoreIndex) {
 282   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 283   // begin index accordingly.
 284   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 285   MachineBasicBlock::iterator EndPt = MBB->getFirstTerminator();
 286
 287   // We start at the call, so walk forward until we find the call frame teardown
 288   // since we can't insert restores before that.  Bail if we encounter a use
 289   // during this time.
 290   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 291   if (MII == EndPt) return Pt;
 292
 293   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 294          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode())
 295     ++MII;
 296   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 297   ++MII;
 298
 299   // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 300   // compile time?
 301   while (MII != EndPt) {
 302     unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 303     if (Index > LastIdx)
 304       break;
 305     unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 306
 307     // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 308     // corresponding call frame teardown.
 309     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 310       do {
 311         if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 312         ++MII;
 313       } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 314     } else if (Gap) {
 315       Pt = MII;
 316       RestoreIndex = Gap;
 317     }
 318
 319     if (RefsInMBB.count(MII))
 320       return Pt;
 321
 322     ++MII;
 323   }
 324
 325   return Pt;
 326 }
 327
 328 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 329 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 330 /// slot.
 331 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 332                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 333   int SS;
 334   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 335   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 336     SS = I->second;
 337   } else {
 338     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 339     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 340   }
 341
 342   // Create live interval for stack slot.
 343   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 344   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 345     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 346   else
 347     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(0, 0, false, LSs->getVNInfoAllocator());
 348   return SS;
 349 }
 350
 351 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 352 /// slot at the specified index.
 353 bool
 354 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 355                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 356                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 357                                     int& SS) const {
 358   if (!DefMBB)
 359     return false;
 360
 361   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 362   if (I == IntervalSSMap.end())
 363     return false;
 364   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 365   if (II == Def2SpillMap.end())
 366     return false;
 367
 368   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 369   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 370   // FIXME: Undo the previous spill?
 371   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 372   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 373     return false;
 374
 375   SS = I->second;
 376   SpillIndex = II->second;
 377   return true;
 378 }
 379
 380 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 381 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 382 /// interval of the spill stack slot.
 383 void
 384 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 385                                            unsigned RestoreIndex) {
 386   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 387          "Expect restore in the barrier mbb");
 388
 389   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 390   if (MBB == BarrierMBB) {
 391     // Intra-block spill + restore. We are done.
 392     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 393     CurrSLI->addRange(SLR);
 394     return;
 395   }
 396
 397   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 398   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 399   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 400   CurrSLI->addRange(SLR);
 401   Processed.insert(MBB);
 402
 403   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 404   // live interval.
 405   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 406   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 407   if (LR->end > EndIdx)
 408     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 409     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 410            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 411       WorkList.push_back(*SI);
 412
 413   while (!WorkList.empty()) {
 414     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 415     WorkList.pop_back();
 416     if (Processed.count(MBB))
 417       continue;
 418     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 419     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 420     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 421       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 422       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 423         // Spill slot live interval stops at the restore.
 424         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 425         CurrSLI->addRange(SLR);
 426       } else if (LR->end > EndIdx) {
 427         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 428         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 429         CurrSLI->addRange(SLR);
 430         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 431                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 432           WorkList.push_back(*SI);
 433       } else {
 434         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 435         CurrSLI->addRange(SLR);
 436       }
 437       Processed.insert(MBB);
 438     }
 439   }
 440 }
 441
 442 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 443 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 444 VNInfo*
 445 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 446                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 447                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 448              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 449              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 450                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 451                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 452                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 453                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 454   // Return memoized result if it's available.
 455   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 456     return NewVNs[UseI];
 457   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 458     return NewVNs[UseI];
 459   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 460     return LiveOut[MBB];
 461
 462   // Check if our block contains any uses or defs.
 463   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 464   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 465
 466   VNInfo* RetVNI = 0;
 467
 468   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 469   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 470     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 471                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 472                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 473   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 474     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 475
 476     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 477     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 478     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 479     // always be an end() iterator.
 480     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 481
 482     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 483     --Walker;
 484     while (Walker != MBB->begin()) {
 485       if (BlockDefs.count(Walker))
 486         break;
 487       --Walker;
 488     }
 489
 490     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 491     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 492     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 493     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 494
 495     RetVNI = NewVNs[Walker];
 496     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 497   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 498     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 499
 500     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 501     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 502     if (UseI == MBB->begin())
 503       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 504                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 505                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 506
 507     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 508     --Walker;
 509     bool found = false;
 510     while (Walker != MBB->begin()) {
 511       if (BlockUses.count(Walker)) {
 512         found = true;
 513         break;
 514       }
 515       --Walker;
 516     }
 517
 518     // Must check begin() too.
 519     if (!found) {
 520       if (BlockUses.count(Walker))
 521         found = true;
 522       else
 523         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 524                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 525                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 526     }
 527
 528     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 529     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 530     unsigned EndIndex = 0;
 531     if (IsIntraBlock) {
 532       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 533       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 534     } else
 535       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 536
 537     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 538     // and then extend it to include the instruction we care about
 539     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 540                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 541
 542     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 543
 544     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 545     if (LI->isKill(RetVNI, UseIndex)) LI->removeKill(RetVNI, UseIndex);
 546     if (IsIntraBlock)
 547       LI->addKill(RetVNI, EndIndex, false);
 548   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 549     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 550     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 551
 552     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 553     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 554     // for uses, because of two-address instructions.
 555
 556     if (UseI == MBB->begin())
 557       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 558                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 559                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 560
 561     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 562     --Walker;
 563     bool foundDef = false;
 564     bool foundUse = false;
 565     while (Walker != MBB->begin()) {
 566       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 567         foundDef = true;
 568         break;
 569       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 570         foundUse = true;
 571         break;
 572       }
 573       --Walker;
 574     }
 575
 576     // Must check begin() too.
 577     if (!foundDef && !foundUse) {
 578       if (BlockDefs.count(Walker))
 579         foundDef = true;
 580       else if (BlockUses.count(Walker))
 581         foundUse = true;
 582       else
 583         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 584                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 585                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 586     }
 587
 588     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 589     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 590                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 591     unsigned EndIndex = 0;
 592     if (IsIntraBlock) {
 593       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 594       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 595     } else
 596       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 597
 598     if (foundDef)
 599       RetVNI = NewVNs[Walker];
 600     else
 601       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 602                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 603
 604     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 605
 606     if (foundUse && LI->isKill(RetVNI, StartIndex))
 607       LI->removeKill(RetVNI, StartIndex);
 608     if (IsIntraBlock) {
 609       LI->addKill(RetVNI, EndIndex, false);
 610     }
 611   }
 612
 613   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 614   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 615   else {
 616     if (!NewVNs.count(UseI))
 617       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 618     Visited.insert(UseI);
 619   }
 620
 621   return RetVNI;
 622 }
 623
 624 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 625 ///
 626 VNInfo*
 627 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 628                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 629                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 630              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 631              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 632                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 633                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 634                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 635                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 636   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 637   // assume that we are not intrablock here.
 638   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 639
 640   unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 641   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] =
 642     LI->getNextValue(0, /*FIXME*/ 0, false, LIs->getVNInfoAllocator());
 643
 644   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 645
 646   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 647   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 648   // on our predecessors.
 649   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 650   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 651          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 652     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 653                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 654                                               LiveOut, Phis, false, false);
 655     if (Incoming != 0)
 656       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 657   }
 658
 659   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill()) {
 660     VNInfo* OldVN = RetVNI;
 661     VNInfo* NewVN = IncomingVNs.begin()->second;
 662     VNInfo* MergedVN = LI->MergeValueNumberInto(OldVN, NewVN);
 663     if (MergedVN == OldVN) std::swap(OldVN, NewVN);
 664
 665     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator LOI = LiveOut.begin(),
 666          LOE = LiveOut.end(); LOI != LOE; ++LOI)
 667       if (LOI->second == OldVN)
 668         LOI->second = MergedVN;
 669     for (DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>::iterator NVI = NewVNs.begin(),
 670          NVE = NewVNs.end(); NVI != NVE; ++NVI)
 671       if (NVI->second == OldVN)
 672         NVI->second = MergedVN;
 673     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator PI = Phis.begin(),
 674          PE = Phis.end(); PI != PE; ++PI)
 675       if (PI->second == OldVN)
 676         PI->second = MergedVN;
 677     RetVNI = MergedVN;
 678   } else {
 679     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 680     // VNInfo to represent the joined value.
 681     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 682            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 683       I->second->setHasPHIKill(true);
 684       unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 685       if (!LiveInterval::isKill(I->second, KillIndex))
 686         LI->addKill(I->second, KillIndex, false);
 687     }
 688   }
 689
 690   unsigned EndIndex = 0;
 691   if (IsIntraBlock) {
 692     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 693     EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 694   } else
 695     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 696   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 697   if (IsIntraBlock)
 698     LI->addKill(RetVNI, EndIndex, false);
 699
 700   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 701   if (!IsIntraBlock)
 702     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 703   else {
 704     if (!NewVNs.count(UseI))
 705       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 706     Visited.insert(UseI);
 707   }
 708
 709   return RetVNI;
 710 }
 711
 712 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 713 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 714   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 715
 716   // Clear the old ranges and valnos;
 717   LI->clear();
 718
 719   // Cache the uses and defs of the register
 720   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 721   RegMap Defs, Uses;
 722
 723   // Keep track of the new VNs we're creating.
 724   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 725   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 726
 727   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 728   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 729        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 730     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 731
 732     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 733     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 734
 735     assert(DI->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI &&
 736            "Following NewVN isPHIDef flag incorrect. Fix me!");
 737     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, true, Alloc);
 738
 739     // If the def is a move, set the copy field.
 740     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 741     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 742       if (DstReg == LI->reg)
 743         NewVN->copy = &*DI;
 744
 745     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 746   }
 747
 748   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 749   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 750        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 751     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 752
 753   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 754   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 755   // the way.
 756   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 757   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 758   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 759   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 760        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 761     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 762                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 763   }
 764
 765   // Add ranges for dead defs
 766   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 767        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 768     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 769     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 770
 771     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 772
 773     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 774     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 775     LI->addKill(DeadVN, DefIdx, false);
 776   }
 777 }
 778
 779 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 780 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 781 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 782 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 783 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 784 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 785   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 786   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 787   Stack.push_back(VN);
 788
 789   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 790   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 791   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 792   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 793   // phi kills.
 794   while (!Stack.empty()) {
 795     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 796     Stack.pop_back();
 797
 798     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 799     // renumber these.
 800     if (OldVN->hasPHIKill()) return;
 801
 802     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 803
 804     // Locate two-address redefinitions
 805     for (VNInfo::KillSet::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 806          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 807       assert(!KI->isPHIKill && "VN previously reported having no PHI kills.");
 808       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(KI->killIdx);
 809       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 810       if (DefIdx == ~0U) continue;
 811       if (MI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx)) {
 812         VNInfo* NextVN =
 813           CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(KI->killIdx));
 814         if (NextVN == OldVN) continue;
 815         Stack.push_back(NextVN);
 816       }
 817     }
 818   }
 819
 820   // Create the new vreg
 821   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 822
 823   // Create the new live interval
 824   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 825
 826   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 827        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 828     VNInfo* OldVN = *OI;
 829
 830     // Copy the valno over
 831     VNInfo* NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LIs->getVNInfoAllocator());
 832     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 833
 834     // Remove the valno from the old interval
 835     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 836   }
 837
 838   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 839   // the reg_iterator.
 840   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 841
 842   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 843          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 844     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 845     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 846
 847     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
 848         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
 849       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 850   }
 851
 852   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 853        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 854     MachineInstr* Inst = I->first;
 855     unsigned OpIdx = I->second;
 856     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 857     MO.setReg(NewVReg);
 858   }
 859
 860   // Grow the VirtRegMap, since we've created a new vreg.
 861   VRM->grow();
 862
 863   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 864   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 865     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 866
 867   NumRenumbers++;
 868 }
 869
 870 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 871                                       MachineInstr* DefMI,
 872                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 873                                       unsigned RestoreIdx,
 874                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 875   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 876
 877   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 878   unsigned KillIdx = 0;
 879   if (!ValNo->isDefAccurate() || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 880     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
 881   else
 882     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
 883
 884   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 885     return false;
 886
 887   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
 888   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
 889
 890   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 891   unsigned RematIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
 892   RematIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RematIdx);
 893   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RematIdx));
 894
 895   ++NumSplits;
 896   ++NumRemats;
 897   return true;
 898 }
 899
 900 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 901                                            const TargetRegisterClass* RC,
 902                                            MachineInstr* DefMI,
 903                                            MachineInstr* Barrier,
 904                                            MachineBasicBlock* MBB,
 905                                            int& SS,
 906                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 907   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 908
 909   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 910   if (RefsInMBB.empty())
 911     return 0;
 912
 913   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 914   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 915          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 916     --FoldPt;
 917
 918   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 919   if (OpIdx == -1)
 920     return 0;
 921
 922   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
 923   Ops.push_back(OpIdx);
 924
 925   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
 926     return 0;
 927
 928   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 929   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 930     SS = I->second;
 931   } else {
 932     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 933   }
 934
 935   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 936                                              FoldPt, Ops, SS);
 937
 938   if (FMI) {
 939     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 940     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 941     ++NumFolds;
 942
 943     IntervalSSMap[vreg] = SS;
 944     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 945     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 946       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 947     else
 948       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(0, 0, false, LSs->getVNInfoAllocator());
 949   }
 950
 951   return FMI;
 952 }
 953
 954 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldRestore(unsigned vreg,
 955                                              const TargetRegisterClass* RC,
 956                                              MachineInstr* Barrier,
 957                                              MachineBasicBlock* MBB,
 958                                              int SS,
 959                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 960   if ((int)RestoreFoldLimit != -1 && RestoreFoldLimit == (int)NumRestoreFolds)
 961     return 0;
 962
 963   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 964   if (RefsInMBB.empty())
 965     return 0;
 966
 967   // Can't fold a restore between a call stack setup and teardown.
 968   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 969
 970   // Advance from barrier to call frame teardown.
 971   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 972          FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 973     if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 974       return 0;
 975
 976     ++FoldPt;
 977   }
 978
 979   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 980     return 0;
 981   else
 982     ++FoldPt;
 983
 984   // Now find the restore point.
 985   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() && !RefsInMBB.count(FoldPt)) {
 986     if (FoldPt->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 987       while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 988              FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 989         if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 990           return 0;
 991
 992         ++FoldPt;
 993       }
 994
 995       if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 996         return 0;
 997     }
 998
 999     ++FoldPt;
1000   }
1001
1002   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1003     return 0;
1004
1005   int OpIdx = FoldPt->findRegisterUseOperandIdx(vreg, true);
1006   if (OpIdx == -1)
1007     return 0;
1008
1009   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1010   Ops.push_back(OpIdx);
1011
1012   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1013     return 0;
1014
1015   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1016                                              FoldPt, Ops, SS);
1017
1018   if (FMI) {
1019     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1020     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1021     ++NumRestoreFolds;
1022   }
1023
1024   return FMI;
1025 }
1026
1027 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1028 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1029 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1030 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1031   CurrLI = LI;
1032
1033   // Find live range where current interval cross the barrier.
1034   LiveInterval::iterator LR =
1035     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1036   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1037
1038   if (ValNo->isUnused()) {
1039     // Defined by a dead def? How can this be?
1040     LLVM_UNREACHABLE("Val# is defined by a dead def?");
1041   }
1042
1043   MachineInstr *DefMI = ValNo->isDefAccurate()
1044     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1045
1046   // If this would create a new join point, do not split.
1047   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
1048     return false;
1049
1050   // Find all references in the barrier mbb.
1051   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1052   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1053          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1054     MachineInstr *RefMI = &*I;
1055     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1056       RefsInMBB.insert(RefMI);
1057   }
1058
1059   // Find a point to restore the value after the barrier.
1060   unsigned RestoreIndex = 0;
1061   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1062     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1063   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1064     return false;
1065
1066   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1067     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1068                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1069     return true;
1070
1071   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1072   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1073   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1074   unsigned SpillIndex = 0;
1075   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1076   int SS = -1;
1077   if (!ValNo->isDefAccurate()) {
1078     // If we don't know where the def is we must split just before the barrier.
1079     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1080                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1081       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1082     } else {
1083       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1084         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1085       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1086         return false; // No gap to insert spill.
1087       // Add spill.
1088
1089       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1090       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1091       SpillMI = prior(SpillPt);
1092       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1093     }
1094   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1095                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1096     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1097     // the def again.
1098     if (!DefMI)
1099       return false; // Def is dead. Do nothing.
1100
1101     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1102                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1103       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1104     } else {
1105       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1106       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1107       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1108         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1109         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1110                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1111         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1112           return false; // No gap to insert spill.
1113       } else {
1114         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1115         if (SpillPt == DefMBB->end())
1116           return false; // No gap to insert spill.
1117       }
1118       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1119       // the barrier in the barrier block.
1120       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1121       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1122                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1123       SpillMI = prior(SpillPt);
1124       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1125     }
1126   }
1127
1128   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1129   if (DefMI && SpillMI)
1130     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1131
1132   // Add restore.
1133   bool FoldedRestore = false;
1134   if (MachineInstr* LMI = FoldRestore(CurrLI->reg, RC, Barrier,
1135                                       BarrierMBB, SS, RefsInMBB)) {
1136     RestorePt = LMI;
1137     RestoreIndex = LIs->getInstructionIndex(RestorePt);
1138     FoldedRestore = true;
1139   } else {
1140     TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1141     MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1142     LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1143   }
1144
1145   // Update spill stack slot live interval.
1146   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1147                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1148
1149   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1150
1151   if (!FoldedRestore) {
1152     unsigned RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1153     RestoreIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RestoreIdx);
1154     RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RestoreIdx));
1155   }
1156
1157   ++NumSplits;
1158   return true;
1159 }
1160
1161 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1162 /// barrier that's being processed.
1163 bool
1164 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1165                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1166   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1167   // by the current barrier.
1168   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1169   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1170     // FIXME: If it's not safe to move any instruction that defines the barrier
1171     // register class, then it means there are some special dependencies which
1172     // codegen is not modelling. Ignore these barriers for now.
1173     if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(*RC))
1174       continue;
1175     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1176     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1177       unsigned Reg = VRs[i];
1178       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1179         continue;
1180       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1181       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1182         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1183         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1184         Intervals.push_back(LI);
1185     }
1186   }
1187
1188   // Process the affected live intervals.
1189   bool Change = false;
1190   while (!Intervals.empty()) {
1191     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1192       break;
1193     else if (NumSplits == 4)
1194       Change |= Change;
1195     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1196     Intervals.pop_back();
1197     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1198     if (result) Split.insert(LI);
1199     Change |= result;
1200   }
1201
1202   return Change;
1203 }
1204
1205 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1206                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1207                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1208                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1209   unsigned NonSpills = 0;
1210   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1211        UI != UE; ++UI) {
1212     int StoreFrameIndex;
1213     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1214     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1215       NonSpills++;
1216
1217     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1218     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegTiedToUseOperand(DefIdx))
1219       FeedsTwoAddr = true;
1220   }
1221
1222   return NonSpills;
1223 }
1224
1225 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1226 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1227 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1228   bool changed = false;
1229
1230   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1231   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1232   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1233        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1234     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1235
1236     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1237     // reaching definition (VNInfo).
1238     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1239          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1240       unsigned index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1241       index = LiveIntervals::getUseIndex(index);
1242
1243       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1244       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1245     }
1246
1247     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1248     // and/or fold them away.
1249     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1250          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1251
1252       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1253         return changed;
1254
1255       VNInfo* CurrVN = *VI;
1256
1257       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1258       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1259       if (CurrVN->hasPHIKill()) continue;
1260
1261       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1262       // no defining instruction to analyze.
1263       if (!CurrVN->isDefAccurate() || CurrVN->isUnused()) continue;
1264
1265       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1266       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1267       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1268       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(CurrVN->def);
1269       int FrameIndex;
1270       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1271
1272       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1273       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1274         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1275         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1276         DefMI->eraseFromParent();
1277         VNUseCount.erase(CurrVN);
1278         NumDeadSpills++;
1279         changed = true;
1280         continue;
1281       }
1282
1283       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1284       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1285       bool FeedsTwoAddr = false;
1286       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1287                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1288                                                     FeedsTwoAddr);
1289
1290       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1291       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1292       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1293         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1294         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1295         int StoreFrameIndex;
1296         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1297         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1298                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1299           ++UI;
1300           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1301             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1302         }
1303         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1304
1305         MachineInstr* use = *UI;
1306
1307         // Attempt to fold it away!
1308         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1309         if (OpIdx == -1) continue;
1310         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1311         Ops.push_back(OpIdx);
1312         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1313
1314         MachineInstr* NewMI =
1315                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1316                                                  use, Ops, FrameIndex);
1317
1318         if (!NewMI) continue;
1319
1320         // Update relevant analyses.
1321         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1322         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1323         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1324
1325         DefMI->eraseFromParent();
1326         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1327         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1328         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1329
1330         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1331         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1332         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1333              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1334              II != IE; ++II) {
1335           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1336                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1337                ++VNI)
1338             if (VNI->first != CurrVN)
1339               VNI->second.erase(*II);
1340           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1341           (*II)->eraseFromParent();
1342         }
1343
1344         VNUseCount.erase(CurrVN);
1345
1346         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1347              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1348           if (VI->second.erase(use))
1349             VI->second.insert(NewMI);
1350
1351         NumDeadSpills++;
1352         changed = true;
1353         continue;
1354       }
1355
1356       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1357       // fold it, so bail.
1358       if (NonSpillCount) continue;
1359
1360       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1361       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1362            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1363            UI != UI; ++UI) {
1364         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1365         (*UI)->eraseFromParent();
1366       }
1367
1368       VNUseCount.erase(CurrVN);
1369
1370       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1371       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1372       DefMI->eraseFromParent();
1373       NumDeadSpills++;
1374       changed = true;
1375     }
1376   }
1377
1378   return changed;
1379 }
1380
1381 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1382                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1383                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1384   if (DefMBB == BarrierMBB)
1385     return false;
1386
1387   if (LR->valno->hasPHIKill())
1388     return false;
1389
1390   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1391   if (LR->end < MBBEnd)
1392     return false;
1393
1394   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1395   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1396     return true;
1397
1398   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1399   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1400   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1401                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1402   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1403   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1404
1405   while (!Stack.empty()) {
1406     ItPair P = Stack.back();
1407     Stack.pop_back();
1408
1409     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1410     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1411
1412     if (S == PredMBB->succ_end())
1413       continue;
1414     else if (Visited.count(*S)) {
1415       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1416       continue;
1417     } else
1418       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1419
1420     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1421     Visited.insert(MBB);
1422
1423     if (MBB == BarrierMBB)
1424       return true;
1425
1426     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1427     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1428     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1429     while (MDTN) {
1430       if (MDTN == DefMDTN)
1431         return true;
1432       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1433         break;
1434       MDTN = MDTN->getIDom();
1435     }
1436
1437     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1438     if (LR->end > MBBEnd)
1439       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1440   }
1441
1442   return false;
1443 }
1444
1445
1446 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1447   CurrMF = &MF;
1448   TM     = &MF.getTarget();
1449   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1450   TII    = TM->getInstrInfo();
1451   MFI    = MF.getFrameInfo();
1452   MRI    = &MF.getRegInfo();
1453   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1454   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1455   VRM    = &getAnalysis<VirtRegMap>();
1456
1457   bool MadeChange = false;
1458
1459   // Make sure blocks are numbered in order.
1460   MF.RenumberBlocks();
1461
1462   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1463   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1464
1465   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1466
1467   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1468          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1469        DFI != E; ++DFI) {
1470     BarrierMBB = *DFI;
1471     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1472            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1473       Barrier = &*I;
1474       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1475         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1476       if (!BarrierRCs)
1477         continue;
1478       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1479       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1480     }
1481   }
1482
1483   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1484
1485   return MadeChange;
1486 }