These methods no longer take a TargetRegisterClass* operand.
[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 "Support/CommandLine.h"
25 #include "Support/Debug.h"
26 #include "Support/DenseMap.h"
27 #include "Support/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);
229
230   // Assign the slot...
231   StackSlotForVirtReg.insert(I, std::make_pair(VirtReg, FrameIdx));
232   return FrameIdx;
233 }
234
235
236 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
237 /// longer being in use.
238 ///
239 void RA::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
240   PhysRegsUsed[PhysReg] = -1;      // PhyReg no longer used
241
242   std::vector<unsigned>::iterator It =
243     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
244   if (It != PhysRegsUseOrder.end())
245     PhysRegsUseOrder.erase(It);
246 }
247
248
249 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
250 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
251 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
252 ///
253 void RA::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
254                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
255   assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
256          " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
257          " the intended one.");
258   DEBUG(std::cerr << "  Spilling register " << RegInfo->getName(PhysReg);
259         std::cerr << " containing %reg" << VirtReg;
260         if (!isVirtRegModified(VirtReg))
261         std::cerr << " which has not been modified, so no store necessary!");
262
263   // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
264   // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
265   // modified.
266   if (isVirtRegModified(VirtReg)) {
267     const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
268     int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
269     DEBUG(std::cerr << " to stack slot #" << FrameIndex);
270     RegInfo->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex);
271     ++NumStores;   // Update statistics
272   }
273
274   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = 0;   // VirtReg no longer available
275
276   DEBUG(std::cerr << "\n");
277   removePhysReg(PhysReg);
278 }
279
280
281 /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
282 /// virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to true,
283 /// then the request is ignored if the physical register does not contain a
284 /// virtual register.
285 ///
286 void RA::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
287                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs) {
288   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {            // Only spill it if it's used!
289     if (PhysRegsUsed[PhysReg] || !OnlyVirtRegs)
290       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[PhysReg], PhysReg);
291   } else {
292     // If the selected register aliases any other registers, we must make
293     // sure that one of the aliases isn't alive...
294     for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
295          *AliasSet; ++AliasSet)
296       if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1)     // Spill aliased register...
297         if (PhysRegsUsed[*AliasSet] || !OnlyVirtRegs)
298           spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[*AliasSet], *AliasSet);
299   }
300 }
301
302
303 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
304 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
305 /// register must not be used for anything else when this is called.
306 ///
307 void RA::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
308   assert(PhysRegsUsed[PhysReg] == -1 && "Phys reg already assigned!");
309   // Update information to note the fact that this register was just used, and
310   // it holds VirtReg.
311   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
312   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = PhysReg;
313   PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
314 }
315
316
317 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
318 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
319 /// registers are all free...
320 ///
321 bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
322   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) return false;
323
324   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
325   // not free!
326   for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
327        *AliasSet; ++AliasSet)
328     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1) // Aliased register in use?
329       return false;                    // Can't use this reg then.
330   return true;
331 }
332
333
334 /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
335 /// specified register class.  If not, return 0.
336 ///
337 unsigned RA::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
338   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
339   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
340   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
341   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
342
343   for (; RI != RE; ++RI)
344     if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
345       assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
346       return *RI; // Found an unused register!
347     }
348   return 0;
349 }
350
351
352 /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available for
353 /// use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of the way
354 /// or spilled to memory.
355 ///
356 void RA::liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
357                          unsigned PhysReg) {
358   // FIXME: This code checks to see if a register is available, but it really
359   // wants to know if a reg is available BEFORE the instruction executes.  If
360   // called after killed operands are freed, it runs the risk of reallocating a
361   // used operand...
362 #if 0
363   if (isPhysRegAvailable(PhysReg)) return;  // Already available...
364
365   // Check to see if the register is directly used, not indirectly used through
366   // aliases.  If aliased registers are the ones actually used, we cannot be
367   // sure that we will be able to save the whole thing if we do a reg-reg copy.
368   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {
369     // The virtual register held...
370     unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[PhysReg]->second;
371
372     // Check to see if there is a compatible register available.  If so, we can
373     // move the value into the new register...
374     //
375     const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getRegClass(PhysReg);
376     if (unsigned NewReg = getFreeReg(RC)) {
377       // Emit the code to copy the value...
378       RegInfo->copyRegToReg(MBB, I, NewReg, PhysReg, RC);
379
380       // Update our internal state to indicate that PhysReg is available and Reg
381       // isn't.
382       getVirt2PhysRegMapSlot[VirtReg] = 0;
383       removePhysReg(PhysReg);  // Free the physreg
384
385       // Move reference over to new register...
386       assignVirtToPhysReg(VirtReg, NewReg);
387       return;
388     }
389   }
390 #endif
391   spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
392 }
393
394
395 /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
396 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
397 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
398 ///
399 unsigned RA::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
400                     unsigned VirtReg) {
401   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
402
403   // First check to see if we have a free register of the requested type...
404   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
405
406   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
407   if (PhysReg == 0) {
408     assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
409
410     // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
411     // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
412     // our register, use it.
413     for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
414       assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
415              "Couldn't find a register of the appropriate class!");
416
417       unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
418
419       // We can only use this register if it holds a virtual register (ie, it
420       // can be spilled).  Do not use it if it is an explicitly allocated
421       // physical register!
422       assert(PhysRegsUsed[R] != -1 &&
423              "PhysReg in PhysRegsUseOrder, but is not allocated?");
424       if (PhysRegsUsed[R]) {
425         // If the current register is compatible, use it.
426         if (RegInfo->getRegClass(R) == RC) {
427           PhysReg = R;
428           break;
429         } else {
430           // If one of the registers aliased to the current register is
431           // compatible, use it.
432           for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R);
433                *AliasSet; ++AliasSet) {
434             if (RegInfo->getRegClass(*AliasSet) == RC) {
435               PhysReg = *AliasSet;    // Take an aliased register
436               break;
437             }
438           }
439         }
440       }
441     }
442
443     assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
444
445     // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
446     // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
447     spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
448   }
449
450   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
451   assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
452   return PhysReg;
453 }
454
455
456 /// reloadVirtReg - This method transforms the specified specified virtual
457 /// register use to refer to a physical register.  This method may do this in
458 /// one of several ways: if the register is available in a physical register
459 /// already, it uses that physical register.  If the value is not in a physical
460 /// register, and if there are physical registers available, it loads it into a
461 /// register.  If register pressure is high, and it is possible, it tries to
462 /// fold the load of the virtual register into the instruction itself.  It
463 /// avoids doing this if register pressure is low to improve the chance that
464 /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method returns the
465 /// modified instruction.
466 ///
467 MachineInstr *RA::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
468                                 unsigned OpNum) {
469   unsigned VirtReg = MI->getOperand(OpNum).getReg();
470
471   // If the virtual register is already available, just update the instruction
472   // and return.
473   if (unsigned PR = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg)) {
474     MarkPhysRegRecentlyUsed(PR);          // Already have this value available!
475     MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PR);  // Assign the input register
476     return MI;
477   }
478
479   // Otherwise, we need to fold it into the current instruction, or reload it.
480   // If we have registers available to hold the value, use them.
481   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
482   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
483   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
484
485   if (PhysReg) {   // Register is available, allocate it!
486     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
487   } else {         // No registers available.
488     // If we can fold this spill into this instruction, do so now.
489     if (MachineInstr* FMI = RegInfo->foldMemoryOperand(MI, OpNum, FrameIndex)){
490       ++NumFolded;
491       // Since we changed the address of MI, make sure to update live variables
492       // to know that the new instruction has the properties of the old one.
493       LV->instructionChanged(MI, FMI);
494       return MBB.insert(MBB.erase(MI), FMI);
495     }
496
497     // It looks like we can't fold this virtual register load into this
498     // instruction.  Force some poor hapless value out of the register file to
499     // make room for the new register, and reload it.
500     PhysReg = getReg(MBB, MI, VirtReg);
501   }
502
503   markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
504
505   DEBUG(std::cerr << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
506                   << RegInfo->getName(PhysReg) << "\n");
507
508   // Add move instruction(s)
509   RegInfo->loadRegFromStackSlot(MBB, MI, PhysReg, FrameIndex);
510   ++NumLoads;    // Update statistics
511
512   MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PhysReg);  // Assign the input register
513   return MI;
514 }
515
516
517
518 void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
519   // loop over each instruction
520   MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.begin();
521   for (; MI != MBB.end(); ++MI) {
522     const TargetInstrDescriptor &TID = TM->getInstrInfo()->get(MI->getOpcode());
523     DEBUG(std::cerr << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
524           std::cerr << "  Regs have values: ";
525           for (unsigned i = 0; i != RegInfo->getNumRegs(); ++i)
526             if (PhysRegsUsed[i] != -1)
527                std::cerr << "[" << RegInfo->getName(i)
528                          << ",%reg" << PhysRegsUsed[i] << "] ";
529           std::cerr << "\n");
530
531     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
532     // use order list, so they don't get reallocated.
533     for (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses;
534          *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
535       MarkPhysRegRecentlyUsed(*ImplicitUses);
536
537     // Get the used operands into registers.  This has the potential to spill
538     // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
539     // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
540     // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
541     // to be live-in, or the input is badly hosed.
542     //
543     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
544       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
545       // here we are looking for only used operands (never def&use)
546       if (!MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
547           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
548         MI = reloadVirtReg(MBB, MI, i);
549     }
550
551     // If this instruction is the last user of anything in registers, kill the
552     // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
553     // spilled to memory.
554     //
555     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
556            KE = LV->killed_end(MI); KI != KE; ++KI) {
557       unsigned VirtReg = KI->second;
558       unsigned PhysReg = VirtReg;
559       if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
560         // If the virtual register was never materialized into a register, it
561         // might not be in the map, but it won't hurt to zero it out anyway.
562         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
563         PhysReg = PhysRegSlot;
564         PhysRegSlot = 0;
565       }
566
567       if (PhysReg) {
568         DEBUG(std::cerr << "  Last use of " << RegInfo->getName(PhysReg)
569               << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
570         removePhysReg(PhysReg);
571       }
572     }
573
574     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
575     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
576     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
577       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
578       if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
579           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
580         unsigned Reg = MO.getReg();
581         spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in the reg
582         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
583         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
584         for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
585              *AliasSet; ++AliasSet) {
586           PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
587           PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
588         }
589       }
590     }
591
592     // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
593     for (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs;
594          *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs) {
595       unsigned Reg = *ImplicitDefs;
596       spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true);
597       PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
598       PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
599       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
600            *AliasSet; ++AliasSet) {
601         PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
602         PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
603       }
604     }
605
606     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
607     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
608     // implicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
609     // we need to scavenge a register.
610     //
611     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
612       MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
613       if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg() &&
614           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
615         unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
616         unsigned DestPhysReg;
617
618         // If DestVirtReg already has a value, use it.
619         if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg)))
620           DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
621         markVirtRegModified(DestVirtReg);
622         MI->SetMachineOperandReg(i, DestPhysReg);  // Assign the output register
623       }
624     }
625
626     // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
627     // kill them now.
628     //
629     for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->dead_begin(MI),
630            KE = LV->dead_end(MI); KI != KE; ++KI) {
631       unsigned VirtReg = KI->second;
632       unsigned PhysReg = VirtReg;
633       if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
634         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
635         PhysReg = PhysRegSlot;
636         assert(PhysReg != 0);
637         PhysRegSlot = 0;
638       }
639
640       if (PhysReg) {
641         DEBUG(std::cerr << "  Register " << RegInfo->getName(PhysReg)
642               << " [%reg" << VirtReg
643               << "] is never used, removing it frame live list\n");
644         removePhysReg(PhysReg);
645       }
646     }
647   }
648
649   MI = MBB.getFirstTerminator();
650
651   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
652   for (unsigned i = 0, e = RegInfo->getNumRegs(); i != e; ++i)
653     if (PhysRegsUsed[i] != -1)
654       if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i])
655         spillVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i);
656       else
657         removePhysReg(i);
658
659 #ifndef NDEBUG
660   bool AllOk = true;
661   for (unsigned i = MRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
662            e = MF->getSSARegMap()->getLastVirtReg(); i <= e; ++i)
663     if (unsigned PR = Virt2PhysRegMap[i]) {
664       std::cerr << "Register still mapped: " << i << " -> " << PR << "\n";
665       AllOk = false;
666     }
667   assert(AllOk && "Virtual registers still in phys regs?");
668 #endif
669
670   // Clear any physical register which appear live at the end of the basic
671   // block, but which do not hold any virtual registers.  e.g., the stack
672   // pointer.
673   PhysRegsUseOrder.clear();
674 }
675
676
677 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
678 ///
679 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
680   DEBUG(std::cerr << "Machine Function " << "\n");
681   MF = &Fn;
682   TM = &Fn.getTarget();
683   RegInfo = TM->getRegisterInfo();
684   LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
685
686   PhysRegsUsed.assign(RegInfo->getNumRegs(), -1);
687
688   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
689   // mapping for all virtual registers
690   Virt2PhysRegMap.grow(MF->getSSARegMap()->getLastVirtReg());
691
692   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
693   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
694        MBB != MBBe; ++MBB)
695     AllocateBasicBlock(*MBB);
696
697   StackSlotForVirtReg.clear();
698   PhysRegsUsed.clear();
699   VirtRegModified.clear();
700   Virt2PhysRegMap.clear();
701   return true;
702 }
703
704 FunctionPass *llvm::createLocalRegisterAllocator() {
705   return new RA();
706 }