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