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