lib/CodeGen/RegAllocPBQP.cpp

   1 //===------ RegAllocPBQP.cpp ---- PBQP Register Allocator -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains a Partitioned Boolean Quadratic Programming (PBQP) based
  11 // register allocator for LLVM. This allocator works by constructing a PBQP
  12 // problem representing the register allocation problem under consideration,
  13 // solving this using a PBQP solver, and mapping the solution back to a
  14 // register assignment. If any variables are selected for spilling then spill
  15 // code is inserted and the process repeated.
  16 //
  17 // The PBQP solver (pbqp.c) provided for this allocator uses a heuristic tuned
  18 // for register allocation. For more information on PBQP for register
  19 // allocation, see the following papers:
  20 //
  21 //   (1) Hames, L. and Scholz, B. 2006. Nearly optimal register allocation with
  22 //   PBQP. In Proceedings of the 7th Joint Modular Languages Conference
  23 //   (JMLC'06). LNCS, vol. 4228. Springer, New York, NY, USA. 346-361.
  24 //
  25 //   (2) Scholz, B., Eckstein, E. 2002. Register allocation for irregular
  26 //   architectures. In Proceedings of the Joint Conference on Languages,
  27 //   Compilers and Tools for Embedded Systems (LCTES'02), ACM Press, New York,
  28 //   NY, USA, 139-148.
  29 //
  30 //===----------------------------------------------------------------------===//
  31
  32 #include "llvm/CodeGen/RegAllocPBQP.h"
  33 #include "RegisterCoalescer.h"
  34 #include "Spiller.h"
  35 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  36 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
  37 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  38 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
  39 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  40 #include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
  41 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  42 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  43 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  44 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  45 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  46 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
  47 #include "llvm/IR/Module.h"
  48 #include "llvm/Support/Debug.h"
  49 #include "llvm/Support/FileSystem.h"
  50 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  51 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  52 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  53 #include <limits>
  54 #include <memory>
  55 #include <set>
  56 #include <sstream>
  57 #include <vector>
  58
  59 using namespace llvm;
  60
  61 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  62
  63 static RegisterRegAlloc
  64 registerPBQPRepAlloc("pbqp", "PBQP register allocator",
  65                        createDefaultPBQPRegisterAllocator);
  66
  67 static cl::opt<bool>
  68 pbqpCoalescing("pbqp-coalescing",
  69                 cl::desc("Attempt coalescing during PBQP register allocation."),
  70                 cl::init(false), cl::Hidden);
  71
  72 #ifndef NDEBUG
  73 static cl::opt<bool>
  74 pbqpDumpGraphs("pbqp-dump-graphs",
  75                cl::desc("Dump graphs for each function/round in the compilation unit."),
  76                cl::init(false), cl::Hidden);
  77 #endif
  78
  79 namespace {
  80
  81 ///
  82 /// PBQP based allocators solve the register allocation problem by mapping
  83 /// register allocation problems to Partitioned Boolean Quadratic
  84 /// Programming problems.
  85 class RegAllocPBQP : public MachineFunctionPass {
  86 public:
  87
  88   static char ID;
  89
  90   /// Construct a PBQP register allocator.
  91   RegAllocPBQP(std::unique_ptr<PBQPBuilder> &b, char *cPassID=nullptr)
  92       : MachineFunctionPass(ID), builder(b.release()), customPassID(cPassID) {
  93     initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  94     initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  95     initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  96     initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  97   }
  98
  99   /// Return the pass name.
 100   const char* getPassName() const override {
 101     return "PBQP Register Allocator";
 102   }
 103
 104   /// PBQP analysis usage.
 105   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const override;
 106
 107   /// Perform register allocation
 108   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
 109
 110 private:
 111
 112   typedef std::map<const LiveInterval*, unsigned> LI2NodeMap;
 113   typedef std::vector<const LiveInterval*> Node2LIMap;
 114   typedef std::vector<unsigned> AllowedSet;
 115   typedef std::vector<AllowedSet> AllowedSetMap;
 116   typedef std::pair<unsigned, unsigned> RegPair;
 117   typedef std::map<RegPair, PBQP::PBQPNum> CoalesceMap;
 118   typedef std::set<unsigned> RegSet;
 119
 120   std::unique_ptr<PBQPBuilder> builder;
 121
 122   char *customPassID;
 123
 124   MachineFunction *mf;
 125   const TargetMachine *tm;
 126   const TargetRegisterInfo *tri;
 127   const TargetInstrInfo *tii;
 128   MachineRegisterInfo *mri;
 129   const MachineBlockFrequencyInfo *mbfi;
 130
 131   std::unique_ptr<Spiller> spiller;
 132   LiveIntervals *lis;
 133   LiveStacks *lss;
 134   VirtRegMap *vrm;
 135
 136   RegSet vregsToAlloc, emptyIntervalVRegs;
 137
 138   /// \brief Finds the initial set of vreg intervals to allocate.
 139   void findVRegIntervalsToAlloc();
 140
 141   /// \brief Given a solved PBQP problem maps this solution back to a register
 142   /// assignment.
 143   bool mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
 144                          const PBQP::Solution &solution);
 145
 146   /// \brief Postprocessing before final spilling. Sets basic block "live in"
 147   /// variables.
 148   void finalizeAlloc() const;
 149
 150 };
 151
 152 char RegAllocPBQP::ID = 0;
 153
 154 } // End anonymous namespace.
 155
 156 unsigned PBQPRAProblem::getVRegForNode(PBQPRAGraph::NodeId node) const {
 157   Node2VReg::const_iterator vregItr = node2VReg.find(node);
 158   assert(vregItr != node2VReg.end() && "No vreg for node.");
 159   return vregItr->second;
 160 }
 161
 162 PBQPRAGraph::NodeId PBQPRAProblem::getNodeForVReg(unsigned vreg) const {
 163   VReg2Node::const_iterator nodeItr = vreg2Node.find(vreg);
 164   assert(nodeItr != vreg2Node.end() && "No node for vreg.");
 165   return nodeItr->second;
 166
 167 }
 168
 169 const PBQPRAProblem::AllowedSet&
 170   PBQPRAProblem::getAllowedSet(unsigned vreg) const {
 171   AllowedSetMap::const_iterator allowedSetItr = allowedSets.find(vreg);
 172   assert(allowedSetItr != allowedSets.end() && "No pregs for vreg.");
 173   const AllowedSet &allowedSet = allowedSetItr->second;
 174   return allowedSet;
 175 }
 176
 177 unsigned PBQPRAProblem::getPRegForOption(unsigned vreg, unsigned option) const {
 178   assert(isPRegOption(vreg, option) && "Not a preg option.");
 179
 180   const AllowedSet& allowedSet = getAllowedSet(vreg);
 181   assert(option <= allowedSet.size() && "Option outside allowed set.");
 182   return allowedSet[option - 1];
 183 }
 184
 185 PBQPRAProblem *PBQPBuilder::build(MachineFunction *mf, const LiveIntervals *lis,
 186                                   const MachineBlockFrequencyInfo *mbfi,
 187                                   const RegSet &vregs) {
 188
 189   LiveIntervals *LIS = const_cast<LiveIntervals*>(lis);
 190   MachineRegisterInfo *mri = &mf->getRegInfo();
 191   const TargetRegisterInfo *tri = mf->getTarget().getRegisterInfo();
 192
 193   std::unique_ptr<PBQPRAProblem> p(new PBQPRAProblem());
 194   PBQPRAGraph &g = p->getGraph();
 195   RegSet pregs;
 196
 197   // Collect the set of preg intervals, record that they're used in the MF.
 198   for (unsigned Reg = 1, e = tri->getNumRegs(); Reg != e; ++Reg) {
 199     if (mri->def_empty(Reg))
 200       continue;
 201     pregs.insert(Reg);
 202     mri->setPhysRegUsed(Reg);
 203   }
 204
 205   // Iterate over vregs.
 206   for (RegSet::const_iterator vregItr = vregs.begin(), vregEnd = vregs.end();
 207        vregItr != vregEnd; ++vregItr) {
 208     unsigned vreg = *vregItr;
 209     const TargetRegisterClass *trc = mri->getRegClass(vreg);
 210     LiveInterval *vregLI = &LIS->getInterval(vreg);
 211
 212     // Record any overlaps with regmask operands.
 213     BitVector regMaskOverlaps;
 214     LIS->checkRegMaskInterference(*vregLI, regMaskOverlaps);
 215
 216     // Compute an initial allowed set for the current vreg.
 217     typedef std::vector<unsigned> VRAllowed;
 218     VRAllowed vrAllowed;
 219     ArrayRef<MCPhysReg> rawOrder = trc->getRawAllocationOrder(*mf);
 220     for (unsigned i = 0; i != rawOrder.size(); ++i) {
 221       unsigned preg = rawOrder[i];
 222       if (mri->isReserved(preg))
 223         continue;
 224
 225       // vregLI crosses a regmask operand that clobbers preg.
 226       if (!regMaskOverlaps.empty() && !regMaskOverlaps.test(preg))
 227         continue;
 228
 229       // vregLI overlaps fixed regunit interference.
 230       bool Interference = false;
 231       for (MCRegUnitIterator Units(preg, tri); Units.isValid(); ++Units) {
 232         if (vregLI->overlaps(LIS->getRegUnit(*Units))) {
 233           Interference = true;
 234           break;
 235         }
 236       }
 237       if (Interference)
 238         continue;
 239
 240       // preg is usable for this virtual register.
 241       vrAllowed.push_back(preg);
 242     }
 243
 244     PBQP::Vector nodeCosts(vrAllowed.size() + 1, 0);
 245
 246     PBQP::PBQPNum spillCost = (vregLI->weight != 0.0) ?
 247         vregLI->weight : std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::min();
 248
 249     addSpillCosts(nodeCosts, spillCost);
 250
 251     // Construct the node.
 252     PBQPRAGraph::NodeId nId = g.addNode(std::move(nodeCosts));
 253
 254     // Record the mapping and allowed set in the problem.
 255     p->recordVReg(vreg, nId, vrAllowed.begin(), vrAllowed.end());
 256
 257   }
 258
 259   for (RegSet::const_iterator vr1Itr = vregs.begin(), vrEnd = vregs.end();
 260          vr1Itr != vrEnd; ++vr1Itr) {
 261     unsigned vr1 = *vr1Itr;
 262     const LiveInterval &l1 = lis->getInterval(vr1);
 263     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed = p->getAllowedSet(vr1);
 264
 265     for (RegSet::const_iterator vr2Itr = std::next(vr1Itr); vr2Itr != vrEnd;
 266          ++vr2Itr) {
 267       unsigned vr2 = *vr2Itr;
 268       const LiveInterval &l2 = lis->getInterval(vr2);
 269       const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed = p->getAllowedSet(vr2);
 270
 271       assert(!l2.empty() && "Empty interval in vreg set?");
 272       if (l1.overlaps(l2)) {
 273         PBQP::Matrix edgeCosts(vr1Allowed.size()+1, vr2Allowed.size()+1, 0);
 274         addInterferenceCosts(edgeCosts, vr1Allowed, vr2Allowed, tri);
 275
 276         g.addEdge(p->getNodeForVReg(vr1), p->getNodeForVReg(vr2),
 277                   std::move(edgeCosts));
 278       }
 279     }
 280   }
 281
 282   return p.release();
 283 }
 284
 285 void PBQPBuilder::addSpillCosts(PBQP::Vector &costVec,
 286                                 PBQP::PBQPNum spillCost) {
 287   costVec[0] = spillCost;
 288 }
 289
 290 void PBQPBuilder::addInterferenceCosts(
 291                                     PBQP::Matrix &costMat,
 292                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
 293                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
 294                                     const TargetRegisterInfo *tri) {
 295   assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Matrix height mismatch.");
 296   assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Matrix width mismatch.");
 297
 298   for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
 299     unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
 300
 301     for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
 302       unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 303
 304       if (tri->regsOverlap(preg1, preg2)) {
 305         costMat[i + 1][j + 1] = std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::infinity();
 306       }
 307     }
 308   }
 309 }
 310
 311 PBQPRAProblem *PBQPBuilderWithCoalescing::build(MachineFunction *mf,
 312                                                 const LiveIntervals *lis,
 313                                                 const MachineBlockFrequencyInfo *mbfi,
 314                                                 const RegSet &vregs) {
 315
 316   std::unique_ptr<PBQPRAProblem> p(PBQPBuilder::build(mf, lis, mbfi, vregs));
 317   PBQPRAGraph &g = p->getGraph();
 318
 319   const TargetMachine &tm = mf->getTarget();
 320   CoalescerPair cp(*tm.getRegisterInfo());
 321
 322   // Scan the machine function and add a coalescing cost whenever CoalescerPair
 323   // gives the Ok.
 324   for (MachineFunction::const_iterator mbbItr = mf->begin(),
 325                                        mbbEnd = mf->end();
 326        mbbItr != mbbEnd; ++mbbItr) {
 327     const MachineBasicBlock *mbb = &*mbbItr;
 328
 329     for (MachineBasicBlock::const_iterator miItr = mbb->begin(),
 330                                            miEnd = mbb->end();
 331          miItr != miEnd; ++miItr) {
 332       const MachineInstr *mi = &*miItr;
 333
 334       if (!cp.setRegisters(mi)) {
 335         continue; // Not coalescable.
 336       }
 337
 338       if (cp.getSrcReg() == cp.getDstReg()) {
 339         continue; // Already coalesced.
 340       }
 341
 342       unsigned dst = cp.getDstReg(),
 343                src = cp.getSrcReg();
 344
 345       const float copyFactor = 0.5; // Cost of copy relative to load. Current
 346       // value plucked randomly out of the air.
 347
 348       PBQP::PBQPNum cBenefit =
 349         copyFactor * LiveIntervals::getSpillWeight(false, true, mbfi, mi);
 350
 351       if (cp.isPhys()) {
 352         if (!mf->getRegInfo().isAllocatable(dst)) {
 353           continue;
 354         }
 355
 356         const PBQPRAProblem::AllowedSet &allowed = p->getAllowedSet(src);
 357         unsigned pregOpt = 0;
 358         while (pregOpt < allowed.size() && allowed[pregOpt] != dst) {
 359           ++pregOpt;
 360         }
 361         if (pregOpt < allowed.size()) {
 362           ++pregOpt; // +1 to account for spill option.
 363           PBQPRAGraph::NodeId node = p->getNodeForVReg(src);
 364           llvm::dbgs() << "Reading node costs for node " << node << "\n";
 365           llvm::dbgs() << "Source node: " << &g.getNodeCosts(node) << "\n";
 366           PBQP::Vector newCosts(g.getNodeCosts(node));
 367           addPhysRegCoalesce(newCosts, pregOpt, cBenefit);
 368           g.setNodeCosts(node, newCosts);
 369         }
 370       } else {
 371         const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed1 = &p->getAllowedSet(dst);
 372         const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed2 = &p->getAllowedSet(src);
 373         PBQPRAGraph::NodeId node1 = p->getNodeForVReg(dst);
 374         PBQPRAGraph::NodeId node2 = p->getNodeForVReg(src);
 375         PBQPRAGraph::EdgeId edge = g.findEdge(node1, node2);
 376         if (edge == g.invalidEdgeId()) {
 377           PBQP::Matrix costs(allowed1->size() + 1, allowed2->size() + 1, 0);
 378           addVirtRegCoalesce(costs, *allowed1, *allowed2, cBenefit);
 379           g.addEdge(node1, node2, costs);
 380         } else {
 381           if (g.getEdgeNode1Id(edge) == node2) {
 382             std::swap(node1, node2);
 383             std::swap(allowed1, allowed2);
 384           }
 385           PBQP::Matrix costs(g.getEdgeCosts(edge));
 386           addVirtRegCoalesce(costs, *allowed1, *allowed2, cBenefit);
 387           g.setEdgeCosts(edge, costs);
 388         }
 389       }
 390     }
 391   }
 392
 393   return p.release();
 394 }
 395
 396 void PBQPBuilderWithCoalescing::addPhysRegCoalesce(PBQP::Vector &costVec,
 397                                                    unsigned pregOption,
 398                                                    PBQP::PBQPNum benefit) {
 399   costVec[pregOption] += -benefit;
 400 }
 401
 402 void PBQPBuilderWithCoalescing::addVirtRegCoalesce(
 403                                     PBQP::Matrix &costMat,
 404                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
 405                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
 406                                     PBQP::PBQPNum benefit) {
 407
 408   assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
 409   assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
 410
 411   for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
 412     unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
 413     for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
 414       unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 415
 416       if (preg1 == preg2) {
 417         costMat[i + 1][j + 1] += -benefit;
 418       }
 419     }
 420   }
 421 }
 422
 423
 424 void RegAllocPBQP::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const {
 425   au.setPreservesCFG();
 426   au.addRequired<AliasAnalysis>();
 427   au.addPreserved<AliasAnalysis>();
 428   au.addRequired<SlotIndexes>();
 429   au.addPreserved<SlotIndexes>();
 430   au.addRequired<LiveIntervals>();
 431   au.addPreserved<LiveIntervals>();
 432   //au.addRequiredID(SplitCriticalEdgesID);
 433   if (customPassID)
 434     au.addRequiredID(*customPassID);
 435   au.addRequired<LiveStacks>();
 436   au.addPreserved<LiveStacks>();
 437   au.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
 438   au.addPreserved<MachineBlockFrequencyInfo>();
 439   au.addRequired<MachineLoopInfo>();
 440   au.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 441   au.addRequired<MachineDominatorTree>();
 442   au.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 443   au.addRequired<VirtRegMap>();
 444   au.addPreserved<VirtRegMap>();
 445   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(au);
 446 }
 447
 448 void RegAllocPBQP::findVRegIntervalsToAlloc() {
 449
 450   // Iterate over all live ranges.
 451   for (unsigned i = 0, e = mri->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
 452     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
 453     if (mri->reg_nodbg_empty(Reg))
 454       continue;
 455     LiveInterval *li = &lis->getInterval(Reg);
 456
 457     // If this live interval is non-empty we will use pbqp to allocate it.
 458     // Empty intervals we allocate in a simple post-processing stage in
 459     // finalizeAlloc.
 460     if (!li->empty()) {
 461       vregsToAlloc.insert(li->reg);
 462     } else {
 463       emptyIntervalVRegs.insert(li->reg);
 464     }
 465   }
 466 }
 467
 468 bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
 469                                      const PBQP::Solution &solution) {
 470   // Set to true if we have any spills
 471   bool anotherRoundNeeded = false;
 472
 473   // Clear the existing allocation.
 474   vrm->clearAllVirt();
 475
 476   const PBQPRAGraph &g = problem.getGraph();
 477   // Iterate over the nodes mapping the PBQP solution to a register
 478   // assignment.
 479   for (auto NId : g.nodeIds()) {
 480     unsigned vreg = problem.getVRegForNode(NId);
 481     unsigned alloc = solution.getSelection(NId);
 482
 483     if (problem.isPRegOption(vreg, alloc)) {
 484       unsigned preg = problem.getPRegForOption(vreg, alloc);
 485       DEBUG(dbgs() << "VREG " << PrintReg(vreg, tri) << " -> "
 486             << tri->getName(preg) << "\n");
 487       assert(preg != 0 && "Invalid preg selected.");
 488       vrm->assignVirt2Phys(vreg, preg);
 489     } else if (problem.isSpillOption(vreg, alloc)) {
 490       vregsToAlloc.erase(vreg);
 491       SmallVector<unsigned, 8> newSpills;
 492       LiveRangeEdit LRE(&lis->getInterval(vreg), newSpills, *mf, *lis, vrm);
 493       spiller->spill(LRE);
 494
 495       DEBUG(dbgs() << "VREG " << PrintReg(vreg, tri) << " -> SPILLED (Cost: "
 496                    << LRE.getParent().weight << ", New vregs: ");
 497
 498       // Copy any newly inserted live intervals into the list of regs to
 499       // allocate.
 500       for (LiveRangeEdit::iterator itr = LRE.begin(), end = LRE.end();
 501            itr != end; ++itr) {
 502         LiveInterval &li = lis->getInterval(*itr);
 503         assert(!li.empty() && "Empty spill range.");
 504         DEBUG(dbgs() << PrintReg(li.reg, tri) << " ");
 505         vregsToAlloc.insert(li.reg);
 506       }
 507
 508       DEBUG(dbgs() << ")\n");
 509
 510       // We need another round if spill intervals were added.
 511       anotherRoundNeeded |= !LRE.empty();
 512     } else {
 513       llvm_unreachable("Unknown allocation option.");
 514     }
 515   }
 516
 517   return !anotherRoundNeeded;
 518 }
 519
 520
 521 void RegAllocPBQP::finalizeAlloc() const {
 522   // First allocate registers for the empty intervals.
 523   for (RegSet::const_iterator
 524          itr = emptyIntervalVRegs.begin(), end = emptyIntervalVRegs.end();
 525          itr != end; ++itr) {
 526     LiveInterval *li = &lis->getInterval(*itr);
 527
 528     unsigned physReg = mri->getSimpleHint(li->reg);
 529
 530     if (physReg == 0) {
 531       const TargetRegisterClass *liRC = mri->getRegClass(li->reg);
 532       physReg = liRC->getRawAllocationOrder(*mf).front();
 533     }
 534
 535     vrm->assignVirt2Phys(li->reg, physReg);
 536   }
 537 }
 538
 539 bool RegAllocPBQP::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 540
 541   mf = &MF;
 542   tm = &mf->getTarget();
 543   tri = tm->getRegisterInfo();
 544   tii = tm->getInstrInfo();
 545   mri = &mf->getRegInfo();
 546
 547   lis = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 548   lss = &getAnalysis<LiveStacks>();
 549   mbfi = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
 550
 551   calculateSpillWeightsAndHints(*lis, MF, getAnalysis<MachineLoopInfo>(),
 552                                 *mbfi);
 553
 554   vrm = &getAnalysis<VirtRegMap>();
 555   spiller.reset(createInlineSpiller(*this, MF, *vrm));
 556
 557   mri->freezeReservedRegs(MF);
 558
 559   DEBUG(dbgs() << "PBQP Register Allocating for " << mf->getName() << "\n");
 560
 561   // Allocator main loop:
 562   //
 563   // * Map current regalloc problem to a PBQP problem
 564   // * Solve the PBQP problem
 565   // * Map the solution back to a register allocation
 566   // * Spill if necessary
 567   //
 568   // This process is continued till no more spills are generated.
 569
 570   // Find the vreg intervals in need of allocation.
 571   findVRegIntervalsToAlloc();
 572
 573 #ifndef NDEBUG
 574   const Function* func = mf->getFunction();
 575   std::string fqn =
 576     func->getParent()->getModuleIdentifier() + "." +
 577     func->getName().str();
 578 #endif
 579
 580   // If there are non-empty intervals allocate them using pbqp.
 581   if (!vregsToAlloc.empty()) {
 582
 583     bool pbqpAllocComplete = false;
 584     unsigned round = 0;
 585
 586     while (!pbqpAllocComplete) {
 587       DEBUG(dbgs() << "  PBQP Regalloc round " << round << ":\n");
 588
 589       std::unique_ptr<PBQPRAProblem> problem(
 590           builder->build(mf, lis, mbfi, vregsToAlloc));
 591
 592 #ifndef NDEBUG
 593       if (pbqpDumpGraphs) {
 594         std::ostringstream rs;
 595         rs << round;
 596         std::string graphFileName(fqn + "." + rs.str() + ".pbqpgraph");
 597         std::string tmp;
 598         raw_fd_ostream os(graphFileName.c_str(), tmp, sys::fs::F_Text);
 599         DEBUG(dbgs() << "Dumping graph for round " << round << " to \""
 600               << graphFileName << "\"\n");
 601         problem->getGraph().dump(os);
 602       }
 603 #endif
 604
 605       PBQP::Solution solution =
 606         PBQP::RegAlloc::solve(problem->getGraph());
 607
 608       pbqpAllocComplete = mapPBQPToRegAlloc(*problem, solution);
 609
 610       ++round;
 611     }
 612   }
 613
 614   // Finalise allocation, allocate empty ranges.
 615   finalizeAlloc();
 616   vregsToAlloc.clear();
 617   emptyIntervalVRegs.clear();
 618
 619   DEBUG(dbgs() << "Post alloc VirtRegMap:\n" << *vrm << "\n");
 620
 621   return true;
 622 }
 623
 624 FunctionPass *
 625 llvm::createPBQPRegisterAllocator(std::unique_ptr<PBQPBuilder> &builder,
 626                                   char *customPassID) {
 627   return new RegAllocPBQP(builder, customPassID);
 628 }
 629
 630 FunctionPass* llvm::createDefaultPBQPRegisterAllocator() {
 631   std::unique_ptr<PBQPBuilder> Builder;
 632   if (pbqpCoalescing)
 633     Builder.reset(new PBQPBuilderWithCoalescing());
 634   else
 635     Builder.reset(new PBQPBuilder());
 636   return createPBQPRegisterAllocator(Builder);
 637 }
 638
 639 #undef DEBUG_TYPE