Clean up the MachineBasicBlock.h file, percolating #includes into this file.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLocal.cpp
1 //===-- RegAllocLocal.cpp - A BasicBlock generic register allocator -------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This register allocator allocates registers to a basic block at a time,
11 // attempting to keep values in registers and reusing registers as appropriate.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
19 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
22 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
24 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
25 #include "llvm/Support/Debug.h"
26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
27 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
28 #include <algorithm>
29 using namespace llvm;
30
31 namespace {
32   Statistic<> NumStores("ra-local", "Number of stores added");
33   Statistic<> NumLoads ("ra-local", "Number of loads added");
34   Statistic<> NumFolded("ra-local", "Number of loads/stores folded into "
35                         "instructions");
36   class RA : public MachineFunctionPass {
37     const TargetMachine *TM;
38     MachineFunction *MF;
39     const MRegisterInfo *RegInfo;
40     LiveVariables *LV;
41
42     // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
43     // values are spilled.
44     std::map<unsigned, int> StackSlotForVirtReg;
45
46     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
47     // that is currently available in a physical register.
48     DenseMap<unsigned, VirtReg2IndexFunctor> Virt2PhysRegMap;
49
50     unsigned &getVirt2PhysRegMapSlot(unsigned VirtReg) {
51       return Virt2PhysRegMap[VirtReg];
52     }
53
54     // PhysRegsUsed - This array is effectively a map, containing entries for
55     // each physical register that currently has a value (ie, it is in
56     // Virt2PhysRegMap).  The value mapped to is the virtual register
57     // corresponding to the physical register (the inverse of the
58     // Virt2PhysRegMap), or 0.  The value is set to 0 if this register is pinned
59     // because it is used by a future instruction.  If the entry for a physical
60     // register is -1, then the physical register is "not in the map".
61     //
62     std::vector<int> PhysRegsUsed;
63
64     // PhysRegsUseOrder - This contains a list of the physical registers that
65     // currently have a virtual register value in them.  This list provides an
66     // ordering of registers, imposing a reallocation order.  This list is only
67     // used if all registers are allocated and we have to spill one, in which
68     // case we spill the least recently used register.  Entries at the front of
69     // the list are the least recently used registers, entries at the back are
70     // the most recently used.
71     //
72     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
73
74     // VirtRegModified - This bitset contains information about which virtual
75     // registers need to be spilled back to memory when their registers are
76     // scavenged.  If a virtual register has simply been rematerialized, there
77     // is no reason to spill it to memory when we need the register back.
78     //
79     std::vector<bool> VirtRegModified;
80
81     void markVirtRegModified(unsigned Reg, bool Val = true) {
82       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
83       Reg -= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
84       if (VirtRegModified.size() <= Reg) VirtRegModified.resize(Reg+1);
85       VirtRegModified[Reg] = Val;
86     }
87
88     bool isVirtRegModified(unsigned Reg) const {
89       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
90       assert(Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister < VirtRegModified.size()
91              && "Illegal virtual register!");
92       return VirtRegModified[Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
93     }
94
95     void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
96       if(PhysRegsUseOrder.empty() ||
97          PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
98
99       for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i)
100         if (areRegsEqual(Reg, PhysRegsUseOrder[i-1])) {
101           unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
102           PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
103           // Add it to the end of the list
104           PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
105           if (RegMatch == Reg)
106             return;    // Found an exact match, exit early
107         }
108     }
109
110   public:
111     virtual const char *getPassName() const {
112       return "Local Register Allocator";
113     }
114
115     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
116       AU.addRequired<LiveVariables>();
117       AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
118       AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
119       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
120     }
121
122   private:
123     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
124     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
125
126     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
127     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
128
129
130     /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
131     /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
132     /// or if the first register is in the alias set of the second register.
133     ///
134     bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
135       if (R1 == R2) return true;
136       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R2);
137            *AliasSet; ++AliasSet) {
138         if (*AliasSet == R1) return true;
139       }
140       return false;
141     }
142
143     /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
144     /// register on the stack, allocating space if necessary.
145     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
146
147     /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
148     /// longer being in use.
149     ///
150     void removePhysReg(unsigned PhysReg);
151
152     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
153     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
154     /// data structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
155     ///
156     void spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
157                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
158
159     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
160     /// the virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to
161     /// true, then the request is ignored if the physical register does not
162     /// contain a virtual register.
163     ///
164     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
165                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs = false);
166
167     /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
168     /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
169     /// register must not be used for anything else when this is called.
170     ///
171     void assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
172
173     /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available
174     /// for use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of
175     /// the way or spilled to memory.
176     ///
177     void liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
178                          unsigned PhysReg);
179
180     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
181     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
182     /// aliased registers are all free...
183     ///
184     bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
185
186     /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
187     /// specified register class.  If not, return 0.
188     ///
189     unsigned getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC);
190
191     /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
192     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
193     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
194     /// register.
195     ///
196     unsigned getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
197                     unsigned VirtReg);
198
199     /// reloadVirtReg - This method transforms the specified specified virtual
200     /// register use to refer to a physical register.  This method may do this
201     /// in one of several ways: if the register is available in a physical
202     /// register already, it uses that physical register.  If the value is not
203     /// in a physical register, and if there are physical registers available,
204     /// it loads it into a register.  If register pressure is high, and it is
205     /// possible, it tries to fold the load of the virtual register into the
206     /// instruction itself.  It avoids doing this if register pressure is low to
207     /// improve the chance that subsequent instructions can use the reloaded
208     /// value.  This method returns the modified instruction.
209     ///
210     MachineInstr *reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
211                                 unsigned OpNum);
212  
213
214     void reloadPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
215                        unsigned PhysReg);
216   };
217 }
218
219 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
220 /// to be held on the stack.
221 int RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
222   // Find the location Reg would belong...
223   std::map<unsigned, int>::iterator I =StackSlotForVirtReg.lower_bound(VirtReg);
224
225   if (I != StackSlotForVirtReg.end() && I->first == VirtReg)
226     return I->second;          // Already has space allocated?
227
228   // Allocate a new stack object for this spill location...
229   int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateStackObject(RC->getSize(),
230                                                        RC->getAlignment());
231
232   // Assign the slot...
233   StackSlotForVirtReg.insert(I, std::make_pair(VirtReg, FrameIdx));
234   return FrameIdx;
235 }
236
237
238 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
239 /// longer being in use.
240 ///
241 void RA::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
242   PhysRegsUsed[PhysReg] = -1;      // PhyReg no longer used
243
244   std::vector<unsigned>::iterator It =
245     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
246   if (It != PhysRegsUseOrder.end())
247     PhysRegsUseOrder.erase(It);
248 }
249
250
251 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
252 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
253 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
254 ///
255 void RA::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
256                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
257   assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
258          " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
259          " the intended one.");
260   DEBUG(std::cerr << "  Spilling register " << RegInfo->getName(PhysReg);
261         std::cerr << " containing %reg" << VirtReg;
262         if (!isVirtRegModified(VirtReg))
263         std::cerr << " which has not been modified, so no store necessary!");
264
265   // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
266   // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
267   // modified.
268   if (isVirtRegModified(VirtReg)) {
269     const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
270     int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
271     DEBUG(std::cerr << " to stack slot #" << FrameIndex);
272     RegInfo->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex);
273     ++NumStores;   // Update statistics
274   }
275
276   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = 0;   // VirtReg no longer available
277
278   DEBUG(std::cerr << "\n");
279   removePhysReg(PhysReg);
280 }
281
282
283 /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
284 /// virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to true,
285 /// then the request is ignored if the physical register does not contain a
286 /// virtual register.
287 ///
288 void RA::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
289                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs) {
290   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {            // Only spill it if it's used!
291     if (PhysRegsUsed[PhysReg] || !OnlyVirtRegs)
292       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[PhysReg], PhysReg);
293   } else {
294     // If the selected register aliases any other registers, we must make
295     // sure that one of the aliases isn't alive...
296     for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
297          *AliasSet; ++AliasSet)
298       if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1)     // Spill aliased register...
299         if (PhysRegsUsed[*AliasSet] || !OnlyVirtRegs)
300           spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[*AliasSet], *AliasSet);
301   }
302 }
303
304
305 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
306 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
307 /// register must not be used for anything else when this is called.
308 ///
309 void RA::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
310   assert(PhysRegsUsed[PhysReg] == -1 && "Phys reg already assigned!");
311   // Update information to note the fact that this register was just used, and
312   // it holds VirtReg.
313   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
314   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = PhysReg;
315   PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
316 }
317
318
319 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
320 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
321 /// registers are all free...
322 ///
323 bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
324   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) return false;
325
326   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
327   // not free!
328   for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
329        *AliasSet; ++AliasSet)
330     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1) // Aliased register in use?
331       return false;                    // Can't use this reg then.
332   return true;
333 }
334
335
336 /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
337 /// specified register class.  If not, return 0.
338 ///
339 unsigned RA::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
340   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
341   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
342   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
343   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
344
345   for (; RI != RE; ++RI)
346     if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
347       assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
348       return *RI; // Found an unused register!
349     }
350   return 0;
351 }
352
353
354 /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available for
355 /// use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of the way
356 /// or spilled to memory.
357 ///
358 void RA::liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
359                          unsigned PhysReg) {
360   spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
361 }
362
363
364 /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
365 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
366 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
367 ///
368 unsigned RA::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
369                     unsigned VirtReg) {
370   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
371
372   // First check to see if we have a free register of the requested type...
373   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
374
375   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
376   if (PhysReg == 0) {
377     assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
378
379     // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
380     // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
381     // our register, use it.
382     for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
383       assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
384              "Couldn't find a register of the appropriate class!");
385
386       unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
387
388       // We can only use this register if it holds a virtual register (ie, it
389       // can be spilled).  Do not use it if it is an explicitly allocated
390       // physical register!
391       assert(PhysRegsUsed[R] != -1 &&
392              "PhysReg in PhysRegsUseOrder, but is not allocated?");
393       if (PhysRegsUsed[R]) {
394         // If the current register is compatible, use it.
395         if (RC->contains(R)) {
396           PhysReg = R;
397           break;
398         } else {
399           // If one of the registers aliased to the current register is
400           // compatible, use it.
401           for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R);
402                *AliasSet; ++AliasSet) {
403             if (RC->contains(*AliasSet)) {
404               PhysReg = *AliasSet;    // Take an aliased register
405               break;
406             }
407           }
408         }
409       }
410     }
411
412     assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
413
414     // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
415     // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
416     spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
417   }
418
419   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
420   assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
421   return PhysReg;
422 }
423
424
425 /// reloadVirtReg - This method transforms the specified specified virtual
426 /// register use to refer to a physical register.  This method may do this in
427 /// one of several ways: if the register is available in a physical register
428 /// already, it uses that physical register.  If the value is not in a physical
429 /// register, and if there are physical registers available, it loads it into a
430 /// register.  If register pressure is high, and it is possible, it tries to
431 /// fold the load of the virtual register into the instruction itself.  It
432 /// avoids doing this if register pressure is low to improve the chance that
433 /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method returns the
434 /// modified instruction.
435 ///
436 MachineInstr *RA::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
437                                 unsigned OpNum) {
438   unsigned VirtReg = MI->getOperand(OpNum).getReg();
439
440   // If the virtual register is already available, just update the instruction
441   // and return.
442   if (unsigned PR = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg)) {
443     MarkPhysRegRecentlyUsed(PR);          // Already have this value available!
444     MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PR);  // Assign the input register
445     return MI;
446   }
447
448   // Otherwise, we need to fold it into the current instruction, or reload it.
449   // If we have registers available to hold the value, use them.
450   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
451   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
452   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
453
454   if (PhysReg) {   // Register is available, allocate it!
455     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
456   } else {         // No registers available.
457     // If we can fold this spill into this instruction, do so now.
458     if (MachineInstr* FMI = RegInfo->foldMemoryOperand(MI, OpNum, FrameIndex)){
459       ++NumFolded;
460       // Since we changed the address of MI, make sure to update live variables
461       // to know that the new instruction has the properties of the old one.
462       LV->instructionChanged(MI, FMI);
463       return MBB.insert(MBB.erase(MI), FMI);
464     }
465
466     // It looks like we can't fold this virtual register load into this
467     // instruction.  Force some poor hapless value out of the register file to
468     // make room for the new register, and reload it.
469     PhysReg = getReg(MBB, MI, VirtReg);
470   }
471
472   markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
473
474   DEBUG(std::cerr << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
475                   << RegInfo->getName(PhysReg) << "\n");
476
477   // Add move instruction(s)
478   RegInfo->loadRegFromStackSlot(MBB, MI, PhysReg, FrameIndex);
479   ++NumLoads;    // Update statistics
480
481   MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PhysReg);  // Assign the input register
482   return MI;
483 }
484
485
486
487 void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
488   // loop over each instruction
489   MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.begin();
490   for (; MI != MBB.end(); ++MI) {
491     const TargetInstrDescriptor &TID = TM->getInstrInfo()->get(MI->getOpcode());
492     DEBUG(std::cerr << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
493           std::cerr << "  Regs have values: ";
494           for (unsigned i = 0; i != RegInfo->getNumRegs(); ++i)
495             if (PhysRegsUsed[i] != -1)
496                std::cerr << "[" << RegInfo->getName(i)
497                          << ",%reg" << PhysRegsUsed[i] << "] ";
498           std::cerr << "\n");
499
500     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
501     // use order list, so they don't get reallocated.
502     for (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses;
503          *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
504       MarkPhysRegRecentlyUsed(*ImplicitUses);
505
506     // Get the used operands into registers.  This has the potential to spill
507     // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
508     // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
509     // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
510     // to be live-in, or the input is badly hosed.
511     //
512     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
513       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
514       // here we are looking for only used operands (never def&use)
515       if (!MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
516           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
517         MI = reloadVirtReg(MBB, MI, i);
518     }
519
520     // If this instruction is the last user of anything in registers, kill the
521     // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
522     // spilled to memory.
523     //
524     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
525            KE = LV->killed_end(MI); KI != KE; ++KI) {
526       unsigned VirtReg = KI->second;
527       unsigned PhysReg = VirtReg;
528       if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
529         // If the virtual register was never materialized into a register, it
530         // might not be in the map, but it won't hurt to zero it out anyway.
531         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
532         PhysReg = PhysRegSlot;
533         PhysRegSlot = 0;
534       }
535
536       if (PhysReg) {
537         DEBUG(std::cerr << "  Last use of " << RegInfo->getName(PhysReg)
538               << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
539         removePhysReg(PhysReg);
540       }
541     }
542
543     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
544     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
545     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
546       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
547       if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
548           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
549         unsigned Reg = MO.getReg();
550         spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in the reg
551         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
552         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
553         for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
554              *AliasSet; ++AliasSet) {
555           PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
556           PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
557         }
558       }
559     }
560
561     // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
562     for (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs;
563          *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs) {
564       unsigned Reg = *ImplicitDefs;
565       spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true);
566       PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
567       PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
568       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
569            *AliasSet; ++AliasSet) {
570         PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
571         PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
572       }
573     }
574
575     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
576     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
577     // implicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
578     // we need to scavenge a register.
579     //
580     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
581       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
582       if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
583           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
584         unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
585         unsigned DestPhysReg;
586
587         // If DestVirtReg already has a value, use it.
588         if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg)))
589           DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
590         markVirtRegModified(DestVirtReg);
591         MI->SetMachineOperandReg(i, DestPhysReg);  // Assign the output register
592       }
593     }
594
595     // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
596     // kill them now.
597     //
598     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->dead_begin(MI),
599            KE = LV->dead_end(MI); KI != KE; ++KI) {
600       unsigned VirtReg = KI->second;
601       unsigned PhysReg = VirtReg;
602       if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
603         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
604         PhysReg = PhysRegSlot;
605         assert(PhysReg != 0);
606         PhysRegSlot = 0;
607       }
608
609       if (PhysReg) {
610         DEBUG(std::cerr << "  Register " << RegInfo->getName(PhysReg)
611               << " [%reg" << VirtReg
612               << "] is never used, removing it frame live list\n");
613         removePhysReg(PhysReg);
614       }
615     }
616   }
617
618   MI = MBB.getFirstTerminator();
619
620   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
621   for (unsigned i = 0, e = RegInfo->getNumRegs(); i != e; ++i)
622     if (PhysRegsUsed[i] != -1)
623       if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i])
624         spillVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i);
625       else
626         removePhysReg(i);
627
628 #ifndef NDEBUG
629   bool AllOk = true;
630   for (unsigned i = MRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
631            e = MF->getSSARegMap()->getLastVirtReg(); i <= e; ++i)
632     if (unsigned PR = Virt2PhysRegMap[i]) {
633       std::cerr << "Register still mapped: " << i << " -> " << PR << "\n";
634       AllOk = false;
635     }
636   assert(AllOk && "Virtual registers still in phys regs?");
637 #endif
638
639   // Clear any physical register which appear live at the end of the basic
640   // block, but which do not hold any virtual registers.  e.g., the stack
641   // pointer.
642   PhysRegsUseOrder.clear();
643 }
644
645
646 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
647 ///
648 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
649   DEBUG(std::cerr << "Machine Function " << "\n");
650   MF = &Fn;
651   TM = &Fn.getTarget();
652   RegInfo = TM->getRegisterInfo();
653   LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
654
655   PhysRegsUsed.assign(RegInfo->getNumRegs(), -1);
656
657   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
658   // mapping for all virtual registers
659   Virt2PhysRegMap.grow(MF->getSSARegMap()->getLastVirtReg());
660
661   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
662   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
663        MBB != MBBe; ++MBB)
664     AllocateBasicBlock(*MBB);
665
666   StackSlotForVirtReg.clear();
667   PhysRegsUsed.clear();
668   VirtRegModified.clear();
669   Virt2PhysRegMap.clear();
670   return true;
671 }
672
673 FunctionPass *llvm::createLocalRegisterAllocator() {
674   return new RA();
675 }