lib/CodeGen/RegAllocLocal.cpp

   1 //===-- RegAllocLocal.cpp - A BasicBlock generic register allocator -------===//
   2 //
   3 // This register allocator allocates registers to a basic block at a time,
   4 // attempting to keep values in registers and reusing registers as appropriate.
   5 //
   6 //===----------------------------------------------------------------------===//
   7
   8 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
   9 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  10 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  11 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  12 #include "llvm/Target/MachineInstrInfo.h"
  13 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  14 #include "Support/Statistic.h"
  15 #include "Support/CommandLine.h"
  16 #include <iostream>
  17 #include <set>
  18
  19 namespace {
  20   Statistic<> NumSpilled ("ra-local", "Number of registers spilled");
  21   Statistic<> NumReloaded("ra-local", "Number of registers reloaded");
  22   cl::opt<bool> DisableKill("no-kill", cl::Hidden,
  23                             cl::desc("Disable register kill in local-ra"));
  24
  25   class RA : public MachineFunctionPass {
  26     const TargetMachine *TM;
  27     MachineFunction *MF;
  28     const MRegisterInfo *RegInfo;
  29
  30     // StackSlotForVirtReg - Maps SSA Regs => frame index where these values are
  31     // spilled
  32     std::map<unsigned, int> StackSlotForVirtReg;
  33
  34     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
  35     // that is currently available in a physical register.
  36     //
  37     std::map<unsigned, unsigned> Virt2PhysRegMap;
  38
  39     // PhysRegsUsed - This map contains entries for each physical register that
  40     // currently has a value (ie, it is in Virt2PhysRegMap).  The value mapped
  41     // to is the virtual register corresponding to the physical register (the
  42     // inverse of the Virt2PhysRegMap), or 0.  The value is set to 0 if this
  43     // register is pinned because it is used by a future instruction.
  44     //
  45     std::map<unsigned, unsigned> PhysRegsUsed;
  46
  47     // PhysRegsUseOrder - This contains a list of the physical registers that
  48     // currently have a virtual register value in them.  This list provides an
  49     // ordering of registers, imposing a reallocation order.  This list is only
  50     // used if all registers are allocated and we have to spill one, in which
  51     // case we spill the least recently used register.  Entries at the front of
  52     // the list are the least recently used registers, entries at the back are
  53     // the most recently used.
  54     //
  55     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
  56
  57     // LastUserOf map - This multimap contains the set of registers that each
  58     // key instruction is the last user of.  If an instruction has an entry in
  59     // this map, that means that the specified operands are killed after the
  60     // instruction is executed, thus they don't need to be spilled into memory
  61     //
  62     std::multimap<MachineInstr*, unsigned> LastUserOf;
  63
  64     void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
  65       assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No registers used!");
  66       if (PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
  67
  68       for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i)
  69         if (areRegsEqual(Reg, PhysRegsUseOrder[i-1])) {
  70           unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
  71           PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
  72           // Add it to the end of the list
  73           PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
  74           if (RegMatch == Reg)
  75             return;    // Found an exact match, exit early
  76         }
  77     }
  78
  79   public:
  80     virtual const char *getPassName() const {
  81       return "Local Register Allocator";
  82     }
  83
  84   private:
  85     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
  86     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
  87
  88     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
  89     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  90
  91     /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions
  92     /// in predecessor basic blocks.
  93     void EliminatePHINodes(MachineBasicBlock &MBB);
  94
  95     /// CalculateLastUseOfVReg - Calculate an approximation of the killing
  96     /// uses for the virtual registers in the function.  Here we try to capture
  97     /// registers that are defined and only used within the same basic block.
  98     /// Because we don't have use-def chains yet, we have to do this the hard
  99     /// way.
 100     ///
 101     void CalculateLastUseOfVReg(MachineBasicBlock &MBB,
 102                         std::map<unsigned, MachineInstr*> &LastUseOfVReg) const;
 103
 104
 105     /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
 106     /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
 107     /// or if the first register is in the alias set of the second register.
 108     ///
 109     bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
 110       if (R1 == R2) return true;
 111       if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R2))
 112         for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i)
 113           if (AliasSet[i] == R1) return true;
 114       return false;
 115     }
 116
 117     /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
 118     /// register on the stack, allocating space if neccesary.
 119     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
 120
 121     void removePhysReg(unsigned PhysReg);
 122
 123     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
 124     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
 125     /// data structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
 126     ///
 127     void spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
 128                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
 129
 130     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
 131     /// the virtual register slot associated with it.
 132     //
 133     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
 134                       unsigned PhysReg) {
 135       std::map<unsigned, unsigned>::iterator PI = PhysRegsUsed.find(PhysReg);
 136       if (PI != PhysRegsUsed.end()) {             // Only spill it if it's used!
 137         spillVirtReg(MBB, I, PI->second, PhysReg);
 138       } else if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg)) {
 139         // If the selected register aliases any other registers, we must make
 140         // sure that one of the aliases isn't alive...
 141         for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i) {
 142           PI = PhysRegsUsed.find(AliasSet[i]);
 143           if (PI != PhysRegsUsed.end())     // Spill aliased register...
 144             spillVirtReg(MBB, I, PI->second, AliasSet[i]);
 145         }
 146       }
 147     }
 148
 149     void AssignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
 150
 151     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
 152     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
 153     /// aliased registers are all free...
 154     ///
 155     bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
 156
 157     /// getFreeReg - Find a physical register to hold the specified virtual
 158     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
 159     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
 160     /// register.
 161     ///
 162     unsigned getFreeReg(MachineBasicBlock &MBB,
 163                         MachineBasicBlock::iterator &I,
 164                         unsigned virtualReg);
 165
 166     /// reloadVirtReg - This method loads the specified virtual register into a
 167     /// physical register, returning the physical register chosen.  This updates
 168     /// the regalloc data structures to reflect the fact that the virtual reg is
 169     /// now alive in a physical register, and the previous one isn't.
 170     ///
 171     unsigned reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
 172                            MachineBasicBlock::iterator &I, unsigned VirtReg);
 173   };
 174 }
 175
 176
 177 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual
 178 /// register to be held on the stack.
 179 int RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg,
 180                               const TargetRegisterClass *RC) {
 181   // Find the location VirtReg would belong...
 182   std::map<unsigned, int>::iterator I =
 183     StackSlotForVirtReg.lower_bound(VirtReg);
 184
 185   if (I != StackSlotForVirtReg.end() && I->first == VirtReg)
 186     return I->second;          // Already has space allocated?
 187
 188   // Allocate a new stack object for this spill location...
 189   int FrameIdx =
 190     MF->getFrameInfo()->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 191
 192   // Assign the slot...
 193   StackSlotForVirtReg.insert(I, std::make_pair(VirtReg, FrameIdx));
 194   return FrameIdx;
 195 }
 196
 197
 198 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
 199 /// longer being in use.
 200 ///
 201 void RA::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
 202   PhysRegsUsed.erase(PhysReg);      // PhyReg no longer used
 203
 204   std::vector<unsigned>::iterator It =
 205     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
 206   assert(It != PhysRegsUseOrder.end() &&
 207          "Spilled a physical register, but it was not in use list!");
 208   PhysRegsUseOrder.erase(It);
 209 }
 210
 211 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
 212 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
 213 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
 214 ///
 215 void RA::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
 216                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
 217   // If this is just a marker register, we don't need to spill it.
 218   if (VirtReg != 0) {
 219     const TargetRegisterClass *RegClass =
 220       MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
 221     int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RegClass);
 222
 223     // Add move instruction(s)
 224     RegInfo->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex, RegClass);
 225     ++NumSpilled;   // Update statistics
 226     Virt2PhysRegMap.erase(VirtReg);   // VirtReg no longer available
 227   }
 228
 229   removePhysReg(PhysReg);
 230 }
 231
 232
 233 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
 234 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
 235 /// registers are all free...
 236 ///
 237 bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
 238   if (PhysRegsUsed.count(PhysReg)) return false;
 239
 240   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
 241   // not free!
 242   if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg))
 243     for (unsigned i = 0; AliasSet[i]; ++i)
 244       if (PhysRegsUsed.count(AliasSet[i])) // Aliased register in use?
 245         return false;                      // Can't use this reg then.
 246   return true;
 247 }
 248
 249
 250
 251 /// getFreeReg - Find a physical register to hold the specified virtual
 252 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
 253 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
 254 ///
 255 unsigned RA::getFreeReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
 256                         unsigned VirtReg) {
 257   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
 258
 259   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
 260   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
 261   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
 262   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
 263
 264   // First check to see if we have a free register of the requested type...
 265   unsigned PhysReg = 0;
 266   for (; RI != RE; ++RI) {
 267     unsigned R = *RI;
 268     if (isPhysRegAvailable(R)) {       // Is reg unused?
 269       // Found an unused register!
 270       PhysReg = R;
 271       assert(PhysReg != 0 && "Cannot use register!");
 272       break;
 273     }
 274   }
 275
 276   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
 277   if (PhysReg == 0) {
 278     assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
 279
 280     // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
 281     // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
 282     // our register, use it.
 283     for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
 284       assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
 285              "Couldn't find a register of the appropriate class!");
 286
 287       unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
 288       // If the current register is compatible, use it.
 289       if (RegInfo->getRegClass(R) == RC) {
 290         PhysReg = R;
 291         break;
 292       } else {
 293         // If one of the registers aliased to the current register is
 294         // compatible, use it.
 295         if (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R))
 296           for (unsigned a = 0; AliasSet[a]; ++a)
 297             if (RegInfo->getRegClass(AliasSet[a]) == RC) {
 298               PhysReg = AliasSet[a];    // Take an aliased register
 299               break;
 300             }
 301       }
 302     }
 303
 304     assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
 305
 306     // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
 307     // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
 308     spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
 309   }
 310
 311   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
 312   AssignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
 313   return PhysReg;
 314 }
 315
 316
 317 void RA::AssignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
 318   assert(PhysRegsUsed.find(PhysReg) == PhysRegsUsed.end() &&
 319          "Phys reg already assigned!");
 320   // Update information to note the fact that this register was just used, and
 321   // it holds VirtReg.
 322   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
 323   Virt2PhysRegMap[VirtReg] = PhysReg;
 324   PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
 325 }
 326
 327
 328 /// reloadVirtReg - This method loads the specified virtual register into a
 329 /// physical register, returning the physical register chosen.  This updates the
 330 /// regalloc data structures to reflect the fact that the virtual reg is now
 331 /// alive in a physical register, and the previous one isn't.
 332 ///
 333 unsigned RA::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
 334                            MachineBasicBlock::iterator &I,
 335                            unsigned VirtReg) {
 336   std::map<unsigned, unsigned>::iterator It = Virt2PhysRegMap.find(VirtReg);
 337   if (It != Virt2PhysRegMap.end()) {
 338     MarkPhysRegRecentlyUsed(It->second);
 339     return It->second;               // Already have this value available!
 340   }
 341
 342   unsigned PhysReg = getFreeReg(MBB, I, VirtReg);
 343
 344   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
 345   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
 346
 347   // Add move instruction(s)
 348   RegInfo->loadRegFromStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex, RC);
 349   ++NumReloaded;    // Update statistics
 350   return PhysReg;
 351 }
 352
 353 /// CalculateLastUseOfVReg - Calculate an approximation of the killing uses for
 354 /// the virtual registers in the function.  Here we try to capture registers
 355 /// that are defined and only used within the same basic block.  Because we
 356 /// don't have use-def chains yet, we have to do this the hard way.
 357 ///
 358 void RA::CalculateLastUseOfVReg(MachineBasicBlock &MBB,
 359                       std::map<unsigned, MachineInstr*> &LastUseOfVReg) const {
 360   // Calculate the last machine instruction in this basic block that uses the
 361   // specified virtual register defined in this basic block.
 362   std::map<unsigned, MachineInstr*> LastLocalUses;
 363
 364   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E;++I){
 365     MachineInstr *MI = *I;
 366     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 367       MachineOperand &Op = MI->getOperand(i);
 368       if (Op.isVirtualRegister()) {
 369         if (Op.opIsDef()) {   // Definition of a new virtual reg?
 370           LastLocalUses[Op.getAllocatedRegNum()] = 0;  // Record it
 371         } else {              // Use of a virtual reg.
 372           std::map<unsigned, MachineInstr*>::iterator It =
 373                                LastLocalUses.find(Op.getAllocatedRegNum());
 374           if (It != LastLocalUses.end())  // Local use?
 375             It->second = MI;              // Update last use
 376           else
 377             LastUseOfVReg[Op.getAllocatedRegNum()] = 0;
 378         }
 379       }
 380     }
 381   }
 382
 383   // Move local uses over... if there are any uses of a local already in the
 384   // lastuse map, the newly inserted entry is ignored.
 385   LastUseOfVReg.insert(LastLocalUses.begin(), LastLocalUses.end());
 386 }
 387
 388
 389 /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions in
 390 /// predecessor basic blocks.
 391 ///
 392 void RA::EliminatePHINodes(MachineBasicBlock &MBB) {
 393   const MachineInstrInfo &MII = TM->getInstrInfo();
 394
 395   while (MBB.front()->getOpcode() == MachineInstrInfo::PHI) {
 396     MachineInstr *MI = MBB.front();
 397     // Unlink the PHI node from the basic block... but don't delete the PHI yet
 398     MBB.erase(MBB.begin());
 399
 400     assert(MI->getOperand(0).isVirtualRegister() &&
 401            "PHI node doesn't write virt reg?");
 402
 403     unsigned virtualReg = MI->getOperand(0).getAllocatedRegNum();
 404
 405     for (int i = MI->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
 406       MachineOperand &opVal = MI->getOperand(i-1);
 407
 408       // Get the MachineBasicBlock equivalent of the BasicBlock that is the
 409       // source path the phi
 410       MachineBasicBlock &opBlock = *MI->getOperand(i).getMachineBasicBlock();
 411
 412       // Check to make sure we haven't already emitted the copy for this block.
 413       // This can happen because PHI nodes may have multiple entries for the
 414       // same basic block.  It doesn't matter which entry we use though, because
 415       // all incoming values are guaranteed to be the same for a particular bb.
 416       //
 417       // Note that this is N^2 in the number of phi node entries, but since the
 418       // # of entries is tiny, this is not a problem.
 419       //
 420       bool HaveNotEmitted = true;
 421       for (int op = MI->getNumOperands() - 1; op != i; op -= 2)
 422         if (&opBlock == MI->getOperand(op).getMachineBasicBlock()) {
 423           HaveNotEmitted = false;
 424           break;
 425         }
 426
 427       if (HaveNotEmitted) {
 428         MachineBasicBlock::iterator opI = opBlock.end();
 429         MachineInstr *opMI = *--opI;
 430
 431         // must backtrack over ALL the branches in the previous block
 432         while (MII.isBranch(opMI->getOpcode()) && opI != opBlock.begin())
 433           opMI = *--opI;
 434
 435         // move back to the first branch instruction so new instructions
 436         // are inserted right in front of it and not in front of a non-branch
 437         if (!MII.isBranch(opMI->getOpcode()))
 438           ++opI;
 439
 440         const TargetRegisterClass *RC =
 441           MF->getSSARegMap()->getRegClass(virtualReg);
 442
 443         assert(opVal.isVirtualRegister() &&
 444                "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
 445         RegInfo->copyRegToReg(opBlock, opI, virtualReg, opVal.getReg(), RC);
 446       }
 447     }
 448
 449     // really delete the PHI instruction now!
 450     delete MI;
 451   }
 452 }
 453
 454
 455 void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 456   // loop over each instruction
 457   MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin();
 458   for (; I != MBB.end(); ++I) {
 459     MachineInstr *MI = *I;
 460     const MachineInstrDescriptor &MID = TM->getInstrInfo().get(MI->getOpcode());
 461
 462     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
 463     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
 464
 465     // FIXME: We don't need to spill a register if this is the last use of the
 466     // value!
 467     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
 468       if (MI->getOperand(i).opIsDef() &&
 469           MI->getOperand(i).isPhysicalRegister()) {
 470         unsigned Reg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
 471         spillPhysReg(MBB, I, Reg);
 472         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
 473         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
 474       }
 475
 476     // Loop over the implicit defs, spilling them, as above.
 477     if (const unsigned *ImplicitDefs = MID.ImplicitDefs)
 478       for (unsigned i = 0; ImplicitDefs[i]; ++i) {
 479         unsigned Reg = ImplicitDefs[i];
 480
 481         // We don't want to spill implicit definitions if they were explicitly
 482         // chosen.  For this reason, check to see now if the register we are
 483         // to spill has a vreg of 0.
 484         if (PhysRegsUsed.count(Reg) && PhysRegsUsed[Reg] != 0)
 485           spillPhysReg(MBB, I, Reg);
 486         else if (PhysRegsUsed.count(Reg)) {
 487           // Remove the entry from PhysRegsUseOrder to avoid having two entries!
 488           removePhysReg(Reg);
 489         }
 490         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
 491         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
 492       }
 493
 494     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
 495     // use order list, so they don't get reallocated.
 496     if (const unsigned *ImplicitUses = MID.ImplicitUses)
 497       for (unsigned i = 0; ImplicitUses[i]; ++i)
 498         MarkPhysRegRecentlyUsed(ImplicitUses[i]);
 499
 500     // Loop over all of the operands again, getting the used operands into
 501     // registers.  This has the potiential to spill incoming values if we are
 502     // out of registers.
 503     //
 504     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
 505       if (MI->getOperand(i).opIsUse() &&
 506           MI->getOperand(i).isVirtualRegister()) {
 507         unsigned VirtSrcReg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
 508         unsigned PhysSrcReg = reloadVirtReg(MBB, I, VirtSrcReg);
 509         MI->SetMachineOperandReg(i, PhysSrcReg);  // Assign the input register
 510       }
 511
 512     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
 513     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
 514     // implicit defs and assign them to a register, spilling the incoming value
 515     // if we need to scavange a register.
 516     //
 517     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
 518       if (MI->getOperand(i).opIsDef() &&
 519           !MI->getOperand(i).isPhysicalRegister()) {
 520         unsigned DestVirtReg = MI->getOperand(i).getAllocatedRegNum();
 521         unsigned DestPhysReg;
 522
 523         if (TM->getInstrInfo().isTwoAddrInstr(MI->getOpcode()) && i == 0) {
 524           // must be same register number as the first operand
 525           // This maps a = b + c into b += c, and saves b into a's spot
 526           assert(MI->getOperand(1).isRegister()  &&
 527                  MI->getOperand(1).getAllocatedRegNum() &&
 528                  MI->getOperand(1).opIsUse() &&
 529                  "Two address instruction invalid!");
 530           DestPhysReg = MI->getOperand(1).getAllocatedRegNum();
 531
 532           // Spill the incoming value, because we are about to change the
 533           // register contents.
 534           spillPhysReg(MBB, I, DestPhysReg);
 535           AssignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
 536         } else {
 537           DestPhysReg = getFreeReg(MBB, I, DestVirtReg);
 538         }
 539         MI->SetMachineOperandReg(i, DestPhysReg);  // Assign the output register
 540       }
 541
 542     if (!DisableKill) {
 543       // If this instruction is the last user of anything in registers, kill the
 544       // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
 545       // spilled to memory at the end of the block.
 546       std::multimap<MachineInstr*, unsigned>::iterator LUOI =
 547              LastUserOf.lower_bound(MI);
 548       for (; LUOI != LastUserOf.end() && LUOI->first == MI; ++MI) {
 549         unsigned VirtReg = LUOI->second;                       // entry found?
 550         unsigned PhysReg = Virt2PhysRegMap[VirtReg];
 551         if (PhysReg) {
 552           DEBUG(std::cout << "V: " << VirtReg << " P: " << PhysReg
 553                           << " Last use of: " << *MI);
 554           removePhysReg(PhysReg);
 555         }
 556         Virt2PhysRegMap.erase(VirtReg);
 557       }
 558     }
 559   }
 560
 561   // Rewind the iterator to point to the first flow control instruction...
 562   const MachineInstrInfo &MII = TM->getInstrInfo();
 563   I = MBB.end();
 564   do {
 565     --I;
 566   } while ((MII.isReturn((*I)->getOpcode()) ||
 567             MII.isBranch((*I)->getOpcode())) && I != MBB.begin());
 568
 569   if (!MII.isReturn((*I)->getOpcode()) && !MII.isBranch((*I)->getOpcode()))
 570     ++I;
 571
 572   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
 573   while (!PhysRegsUsed.empty())
 574     spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed.begin()->second,
 575                  PhysRegsUsed.begin()->first);
 576
 577   assert(Virt2PhysRegMap.empty() && "Virtual registers still in phys regs?");
 578   assert(PhysRegsUseOrder.empty() && "Physical regs still allocated?");
 579 }
 580
 581
 582 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
 583 ///
 584 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 585   DEBUG(std::cerr << "Machine Function " << "\n");
 586   MF = &Fn;
 587   TM = &Fn.getTarget();
 588   RegInfo = TM->getRegisterInfo();
 589
 590   // First pass: eliminate PHI instructions by inserting copies into predecessor
 591   // blocks, and calculate a simple approximation of killing uses for virtual
 592   // registers.
 593   //
 594   std::map<unsigned, MachineInstr*> LastUseOfVReg;
 595   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
 596        MBB != MBBe; ++MBB) {
 597     if (!DisableKill)
 598       CalculateLastUseOfVReg(*MBB, LastUseOfVReg);
 599     EliminatePHINodes(*MBB);
 600   }
 601
 602   // At this point LastUseOfVReg has been filled in to contain the last
 603   // MachineInstr user of the specified virtual register, if that user is
 604   // within the same basic block as the definition (otherwise it contains
 605   // null).  Invert this mapping now:
 606   if (!DisableKill)
 607     for (std::map<unsigned, MachineInstr*>::iterator I = LastUseOfVReg.begin(),
 608          E = LastUseOfVReg.end(); I != E; ++I)
 609       if (I->second)
 610         LastUserOf.insert(std::make_pair(I->second, I->first));
 611
 612   // We're done with the temporary list now.
 613   LastUseOfVReg.clear();
 614
 615   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
 616   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
 617        MBB != MBBe; ++MBB)
 618     AllocateBasicBlock(*MBB);
 619
 620   LastUserOf.clear();
 621   StackSlotForVirtReg.clear();
 622   return true;
 623 }
 624
 625 Pass *createLocalRegisterAllocator() {
 626   return new RA();
 627 }