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 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  33
  34 #include "LiveRangeEdit.h"
  35 #include "RenderMachineFunction.h"
  36 #include "Spiller.h"
  37 #include "VirtRegMap.h"
  38 #include "RegisterCoalescer.h"
  39 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  40 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
  41 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  42 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  43 #include "llvm/CodeGen/RegAllocPBQP.h"
  44 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  45 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  46 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  47 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  48 #include "llvm/CodeGen/PBQP/HeuristicSolver.h"
  49 #include "llvm/CodeGen/PBQP/Graph.h"
  50 #include "llvm/CodeGen/PBQP/Heuristics/Briggs.h"
  51 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  52 #include "llvm/Support/Debug.h"
  53 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  54 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  55 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  56 #include <limits>
  57 #include <memory>
  58 #include <set>
  59 #include <vector>
  60
  61 using namespace llvm;
  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 namespace {
  73
  74 ///
  75 /// PBQP based allocators solve the register allocation problem by mapping
  76 /// register allocation problems to Partitioned Boolean Quadratic
  77 /// Programming problems.
  78 class RegAllocPBQP : public MachineFunctionPass {
  79 public:
  80
  81   static char ID;
  82
  83   /// Construct a PBQP register allocator.
  84   RegAllocPBQP(std::auto_ptr<PBQPBuilder> b, char *cPassID=0)
  85       : MachineFunctionPass(ID), builder(b), customPassID(cPassID) {
  86     initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  87     initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  88     initializeCalculateSpillWeightsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  89     initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  90     initializeMachineLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  91     initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  92     initializeRenderMachineFunctionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  93   }
  94
  95   /// Return the pass name.
  96   virtual const char* getPassName() const {
  97     return "PBQP Register Allocator";
  98   }
  99
 100   /// PBQP analysis usage.
 101   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const;
 102
 103   /// Perform register allocation
 104   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 105
 106 private:
 107
 108   typedef std::map<const LiveInterval*, unsigned> LI2NodeMap;
 109   typedef std::vector<const LiveInterval*> Node2LIMap;
 110   typedef std::vector<unsigned> AllowedSet;
 111   typedef std::vector<AllowedSet> AllowedSetMap;
 112   typedef std::pair<unsigned, unsigned> RegPair;
 113   typedef std::map<RegPair, PBQP::PBQPNum> CoalesceMap;
 114   typedef std::vector<PBQP::Graph::NodeItr> NodeVector;
 115   typedef std::set<unsigned> RegSet;
 116
 117
 118   std::auto_ptr<PBQPBuilder> builder;
 119
 120   char *customPassID;
 121
 122   MachineFunction *mf;
 123   const TargetMachine *tm;
 124   const TargetRegisterInfo *tri;
 125   const TargetInstrInfo *tii;
 126   const MachineLoopInfo *loopInfo;
 127   MachineRegisterInfo *mri;
 128   RenderMachineFunction *rmf;
 129
 130   std::auto_ptr<Spiller> spiller;
 131   LiveIntervals *lis;
 132   LiveStacks *lss;
 133   VirtRegMap *vrm;
 134
 135   RegSet vregsToAlloc, emptyIntervalVRegs;
 136
 137   /// \brief Finds the initial set of vreg intervals to allocate.
 138   void findVRegIntervalsToAlloc();
 139
 140   /// \brief Given a solved PBQP problem maps this solution back to a register
 141   /// assignment.
 142   bool mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
 143                          const PBQP::Solution &solution);
 144
 145   /// \brief Postprocessing before final spilling. Sets basic block "live in"
 146   /// variables.
 147   void finalizeAlloc() const;
 148
 149 };
 150
 151 char RegAllocPBQP::ID = 0;
 152
 153 } // End anonymous namespace.
 154
 155 unsigned PBQPRAProblem::getVRegForNode(PBQP::Graph::ConstNodeItr node) const {
 156   Node2VReg::const_iterator vregItr = node2VReg.find(node);
 157   assert(vregItr != node2VReg.end() && "No vreg for node.");
 158   return vregItr->second;
 159 }
 160
 161 PBQP::Graph::NodeItr PBQPRAProblem::getNodeForVReg(unsigned vreg) const {
 162   VReg2Node::const_iterator nodeItr = vreg2Node.find(vreg);
 163   assert(nodeItr != vreg2Node.end() && "No node for vreg.");
 164   return nodeItr->second;
 165
 166 }
 167
 168 const PBQPRAProblem::AllowedSet&
 169   PBQPRAProblem::getAllowedSet(unsigned vreg) const {
 170   AllowedSetMap::const_iterator allowedSetItr = allowedSets.find(vreg);
 171   assert(allowedSetItr != allowedSets.end() && "No pregs for vreg.");
 172   const AllowedSet &allowedSet = allowedSetItr->second;
 173   return allowedSet;
 174 }
 175
 176 unsigned PBQPRAProblem::getPRegForOption(unsigned vreg, unsigned option) const {
 177   assert(isPRegOption(vreg, option) && "Not a preg option.");
 178
 179   const AllowedSet& allowedSet = getAllowedSet(vreg);
 180   assert(option <= allowedSet.size() && "Option outside allowed set.");
 181   return allowedSet[option - 1];
 182 }
 183
 184 std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(MachineFunction *mf,
 185                                                 const LiveIntervals *lis,
 186                                                 const MachineLoopInfo *loopInfo,
 187                                                 const RegSet &vregs) {
 188
 189   typedef std::vector<const LiveInterval*> LIVector;
 190
 191   MachineRegisterInfo *mri = &mf->getRegInfo();
 192   const TargetRegisterInfo *tri = mf->getTarget().getRegisterInfo();
 193
 194   std::auto_ptr<PBQPRAProblem> p(new PBQPRAProblem());
 195   PBQP::Graph &g = p->getGraph();
 196   RegSet pregs;
 197
 198   // Collect the set of preg intervals, record that they're used in the MF.
 199   for (LiveIntervals::const_iterator itr = lis->begin(), end = lis->end();
 200        itr != end; ++itr) {
 201     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(itr->first)) {
 202       pregs.insert(itr->first);
 203       mri->setPhysRegUsed(itr->first);
 204     }
 205   }
 206
 207   BitVector reservedRegs = tri->getReservedRegs(*mf);
 208
 209   // Iterate over vregs.
 210   for (RegSet::const_iterator vregItr = vregs.begin(), vregEnd = vregs.end();
 211        vregItr != vregEnd; ++vregItr) {
 212     unsigned vreg = *vregItr;
 213     const TargetRegisterClass *trc = mri->getRegClass(vreg);
 214     const LiveInterval *vregLI = &lis->getInterval(vreg);
 215
 216     // Compute an initial allowed set for the current vreg.
 217     typedef std::vector<unsigned> VRAllowed;
 218     VRAllowed vrAllowed;
 219     ArrayRef<uint16_t> rawOrder = trc->getRawAllocationOrder(*mf);
 220     for (unsigned i = 0; i != rawOrder.size(); ++i) {
 221       unsigned preg = rawOrder[i];
 222       if (!reservedRegs.test(preg)) {
 223         vrAllowed.push_back(preg);
 224       }
 225     }
 226
 227     // Remove any physical registers which overlap.
 228     for (RegSet::const_iterator pregItr = pregs.begin(),
 229                                 pregEnd = pregs.end();
 230          pregItr != pregEnd; ++pregItr) {
 231       unsigned preg = *pregItr;
 232       const LiveInterval *pregLI = &lis->getInterval(preg);
 233
 234       if (pregLI->empty()) {
 235         continue;
 236       }
 237
 238       if (!vregLI->overlaps(*pregLI)) {
 239         continue;
 240       }
 241
 242       // Remove the register from the allowed set.
 243       VRAllowed::iterator eraseItr =
 244         std::find(vrAllowed.begin(), vrAllowed.end(), preg);
 245
 246       if (eraseItr != vrAllowed.end()) {
 247         vrAllowed.erase(eraseItr);
 248       }
 249
 250       // Also remove any aliases.
 251       const unsigned *aliasItr = tri->getAliasSet(preg);
 252       if (aliasItr != 0) {
 253         for (; *aliasItr != 0; ++aliasItr) {
 254           VRAllowed::iterator eraseItr =
 255             std::find(vrAllowed.begin(), vrAllowed.end(), *aliasItr);
 256
 257           if (eraseItr != vrAllowed.end()) {
 258             vrAllowed.erase(eraseItr);
 259           }
 260         }
 261       }
 262     }
 263
 264     // Construct the node.
 265     PBQP::Graph::NodeItr node =
 266       g.addNode(PBQP::Vector(vrAllowed.size() + 1, 0));
 267
 268     // Record the mapping and allowed set in the problem.
 269     p->recordVReg(vreg, node, vrAllowed.begin(), vrAllowed.end());
 270
 271     PBQP::PBQPNum spillCost = (vregLI->weight != 0.0) ?
 272         vregLI->weight : std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::min();
 273
 274     addSpillCosts(g.getNodeCosts(node), spillCost);
 275   }
 276
 277   for (RegSet::const_iterator vr1Itr = vregs.begin(), vrEnd = vregs.end();
 278          vr1Itr != vrEnd; ++vr1Itr) {
 279     unsigned vr1 = *vr1Itr;
 280     const LiveInterval &l1 = lis->getInterval(vr1);
 281     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed = p->getAllowedSet(vr1);
 282
 283     for (RegSet::const_iterator vr2Itr = llvm::next(vr1Itr);
 284          vr2Itr != vrEnd; ++vr2Itr) {
 285       unsigned vr2 = *vr2Itr;
 286       const LiveInterval &l2 = lis->getInterval(vr2);
 287       const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed = p->getAllowedSet(vr2);
 288
 289       assert(!l2.empty() && "Empty interval in vreg set?");
 290       if (l1.overlaps(l2)) {
 291         PBQP::Graph::EdgeItr edge =
 292           g.addEdge(p->getNodeForVReg(vr1), p->getNodeForVReg(vr2),
 293                     PBQP::Matrix(vr1Allowed.size()+1, vr2Allowed.size()+1, 0));
 294
 295         addInterferenceCosts(g.getEdgeCosts(edge), vr1Allowed, vr2Allowed, tri);
 296       }
 297     }
 298   }
 299
 300   return p;
 301 }
 302
 303 void PBQPBuilder::addSpillCosts(PBQP::Vector &costVec,
 304                                 PBQP::PBQPNum spillCost) {
 305   costVec[0] = spillCost;
 306 }
 307
 308 void PBQPBuilder::addInterferenceCosts(
 309                                     PBQP::Matrix &costMat,
 310                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
 311                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
 312                                     const TargetRegisterInfo *tri) {
 313   assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Matrix height mismatch.");
 314   assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Matrix width mismatch.");
 315
 316   for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
 317     unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
 318
 319     for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
 320       unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 321
 322       if (tri->regsOverlap(preg1, preg2)) {
 323         costMat[i + 1][j + 1] = std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::infinity();
 324       }
 325     }
 326   }
 327 }
 328
 329 std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilderWithCoalescing::build(
 330                                                 MachineFunction *mf,
 331                                                 const LiveIntervals *lis,
 332                                                 const MachineLoopInfo *loopInfo,
 333                                                 const RegSet &vregs) {
 334
 335   std::auto_ptr<PBQPRAProblem> p = PBQPBuilder::build(mf, lis, loopInfo, vregs);
 336   PBQP::Graph &g = p->getGraph();
 337
 338   const TargetMachine &tm = mf->getTarget();
 339   CoalescerPair cp(*tm.getInstrInfo(), *tm.getRegisterInfo());
 340
 341   // Scan the machine function and add a coalescing cost whenever CoalescerPair
 342   // gives the Ok.
 343   for (MachineFunction::const_iterator mbbItr = mf->begin(),
 344                                        mbbEnd = mf->end();
 345        mbbItr != mbbEnd; ++mbbItr) {
 346     const MachineBasicBlock *mbb = &*mbbItr;
 347
 348     for (MachineBasicBlock::const_iterator miItr = mbb->begin(),
 349                                            miEnd = mbb->end();
 350          miItr != miEnd; ++miItr) {
 351       const MachineInstr *mi = &*miItr;
 352
 353       if (!cp.setRegisters(mi)) {
 354         continue; // Not coalescable.
 355       }
 356
 357       if (cp.getSrcReg() == cp.getDstReg()) {
 358         continue; // Already coalesced.
 359       }
 360
 361       unsigned dst = cp.getDstReg(),
 362                src = cp.getSrcReg();
 363
 364       const float copyFactor = 0.5; // Cost of copy relative to load. Current
 365       // value plucked randomly out of the air.
 366
 367       PBQP::PBQPNum cBenefit =
 368         copyFactor * LiveIntervals::getSpillWeight(false, true,
 369                                                    loopInfo->getLoopDepth(mbb));
 370
 371       if (cp.isPhys()) {
 372         if (!lis->isAllocatable(dst)) {
 373           continue;
 374         }
 375
 376         const PBQPRAProblem::AllowedSet &allowed = p->getAllowedSet(src);
 377         unsigned pregOpt = 0;
 378         while (pregOpt < allowed.size() && allowed[pregOpt] != dst) {
 379           ++pregOpt;
 380         }
 381         if (pregOpt < allowed.size()) {
 382           ++pregOpt; // +1 to account for spill option.
 383           PBQP::Graph::NodeItr node = p->getNodeForVReg(src);
 384           addPhysRegCoalesce(g.getNodeCosts(node), pregOpt, cBenefit);
 385         }
 386       } else {
 387         const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed1 = &p->getAllowedSet(dst);
 388         const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed2 = &p->getAllowedSet(src);
 389         PBQP::Graph::NodeItr node1 = p->getNodeForVReg(dst);
 390         PBQP::Graph::NodeItr node2 = p->getNodeForVReg(src);
 391         PBQP::Graph::EdgeItr edge = g.findEdge(node1, node2);
 392         if (edge == g.edgesEnd()) {
 393           edge = g.addEdge(node1, node2, PBQP::Matrix(allowed1->size() + 1,
 394                                                       allowed2->size() + 1,
 395                                                       0));
 396         } else {
 397           if (g.getEdgeNode1(edge) == node2) {
 398             std::swap(node1, node2);
 399             std::swap(allowed1, allowed2);
 400           }
 401         }
 402
 403         addVirtRegCoalesce(g.getEdgeCosts(edge), *allowed1, *allowed2,
 404                            cBenefit);
 405       }
 406     }
 407   }
 408
 409   return p;
 410 }
 411
 412 void PBQPBuilderWithCoalescing::addPhysRegCoalesce(PBQP::Vector &costVec,
 413                                                    unsigned pregOption,
 414                                                    PBQP::PBQPNum benefit) {
 415   costVec[pregOption] += -benefit;
 416 }
 417
 418 void PBQPBuilderWithCoalescing::addVirtRegCoalesce(
 419                                     PBQP::Matrix &costMat,
 420                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
 421                                     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
 422                                     PBQP::PBQPNum benefit) {
 423
 424   assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
 425   assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
 426
 427   for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
 428     unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
 429     for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
 430       unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 431
 432       if (preg1 == preg2) {
 433         costMat[i + 1][j + 1] += -benefit;
 434       }
 435     }
 436   }
 437 }
 438
 439
 440 void RegAllocPBQP::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const {
 441   au.setPreservesCFG();
 442   au.addRequired<AliasAnalysis>();
 443   au.addPreserved<AliasAnalysis>();
 444   au.addRequired<SlotIndexes>();
 445   au.addPreserved<SlotIndexes>();
 446   au.addRequired<LiveIntervals>();
 447   //au.addRequiredID(SplitCriticalEdgesID);
 448   if (customPassID)
 449     au.addRequiredID(*customPassID);
 450   au.addRequired<CalculateSpillWeights>();
 451   au.addRequired<LiveStacks>();
 452   au.addPreserved<LiveStacks>();
 453   au.addRequired<MachineDominatorTree>();
 454   au.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 455   au.addRequired<MachineLoopInfo>();
 456   au.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 457   au.addRequired<VirtRegMap>();
 458   au.addRequired<RenderMachineFunction>();
 459   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(au);
 460 }
 461
 462 void RegAllocPBQP::findVRegIntervalsToAlloc() {
 463
 464   // Iterate over all live ranges.
 465   for (LiveIntervals::iterator itr = lis->begin(), end = lis->end();
 466        itr != end; ++itr) {
 467
 468     // Ignore physical ones.
 469     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(itr->first))
 470       continue;
 471
 472     LiveInterval *li = itr->second;
 473
 474     // If this live interval is non-empty we will use pbqp to allocate it.
 475     // Empty intervals we allocate in a simple post-processing stage in
 476     // finalizeAlloc.
 477     if (!li->empty()) {
 478       vregsToAlloc.insert(li->reg);
 479     } else {
 480       emptyIntervalVRegs.insert(li->reg);
 481     }
 482   }
 483 }
 484
 485 bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
 486                                      const PBQP::Solution &solution) {
 487   // Set to true if we have any spills
 488   bool anotherRoundNeeded = false;
 489
 490   // Clear the existing allocation.
 491   vrm->clearAllVirt();
 492
 493   const PBQP::Graph &g = problem.getGraph();
 494   // Iterate over the nodes mapping the PBQP solution to a register
 495   // assignment.
 496   for (PBQP::Graph::ConstNodeItr node = g.nodesBegin(),
 497                                  nodeEnd = g.nodesEnd();
 498        node != nodeEnd; ++node) {
 499     unsigned vreg = problem.getVRegForNode(node);
 500     unsigned alloc = solution.getSelection(node);
 501
 502     if (problem.isPRegOption(vreg, alloc)) {
 503       unsigned preg = problem.getPRegForOption(vreg, alloc);
 504       DEBUG(dbgs() << "VREG " << vreg << " -> " << tri->getName(preg) << "\n");
 505       assert(preg != 0 && "Invalid preg selected.");
 506       vrm->assignVirt2Phys(vreg, preg);
 507     } else if (problem.isSpillOption(vreg, alloc)) {
 508       vregsToAlloc.erase(vreg);
 509       SmallVector<LiveInterval*, 8> newSpills;
 510       LiveRangeEdit LRE(lis->getInterval(vreg), newSpills);
 511       spiller->spill(LRE);
 512
 513       DEBUG(dbgs() << "VREG " << vreg << " -> SPILLED (Cost: "
 514                    << LRE.getParent().weight << ", New vregs: ");
 515
 516       // Copy any newly inserted live intervals into the list of regs to
 517       // allocate.
 518       for (LiveRangeEdit::iterator itr = LRE.begin(), end = LRE.end();
 519            itr != end; ++itr) {
 520         assert(!(*itr)->empty() && "Empty spill range.");
 521         DEBUG(dbgs() << (*itr)->reg << " ");
 522         vregsToAlloc.insert((*itr)->reg);
 523       }
 524
 525       DEBUG(dbgs() << ")\n");
 526
 527       // We need another round if spill intervals were added.
 528       anotherRoundNeeded |= !LRE.empty();
 529     } else {
 530       llvm_unreachable("Unknown allocation option.");
 531     }
 532   }
 533
 534   return !anotherRoundNeeded;
 535 }
 536
 537
 538 void RegAllocPBQP::finalizeAlloc() const {
 539   typedef LiveIntervals::iterator LIIterator;
 540   typedef LiveInterval::Ranges::const_iterator LRIterator;
 541
 542   // First allocate registers for the empty intervals.
 543   for (RegSet::const_iterator
 544          itr = emptyIntervalVRegs.begin(), end = emptyIntervalVRegs.end();
 545          itr != end; ++itr) {
 546     LiveInterval *li = &lis->getInterval(*itr);
 547
 548     unsigned physReg = vrm->getRegAllocPref(li->reg);
 549
 550     if (physReg == 0) {
 551       const TargetRegisterClass *liRC = mri->getRegClass(li->reg);
 552       physReg = liRC->getRawAllocationOrder(*mf).front();
 553     }
 554
 555     vrm->assignVirt2Phys(li->reg, physReg);
 556   }
 557
 558   // Finally iterate over the basic blocks to compute and set the live-in sets.
 559   SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> liveInMBBs;
 560   MachineBasicBlock *entryMBB = &*mf->begin();
 561
 562   for (LIIterator liItr = lis->begin(), liEnd = lis->end();
 563        liItr != liEnd; ++liItr) {
 564
 565     const LiveInterval *li = liItr->second;
 566     unsigned reg = 0;
 567
 568     // Get the physical register for this interval
 569     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li->reg)) {
 570       reg = li->reg;
 571     } else if (vrm->isAssignedReg(li->reg)) {
 572       reg = vrm->getPhys(li->reg);
 573     } else {
 574       // Ranges which are assigned a stack slot only are ignored.
 575       continue;
 576     }
 577
 578     if (reg == 0) {
 579       // Filter out zero regs - they're for intervals that were spilled.
 580       continue;
 581     }
 582
 583     // Iterate over the ranges of the current interval...
 584     for (LRIterator lrItr = li->begin(), lrEnd = li->end();
 585          lrItr != lrEnd; ++lrItr) {
 586
 587       // Find the set of basic blocks which this range is live into...
 588       if (lis->findLiveInMBBs(lrItr->start, lrItr->end,  liveInMBBs)) {
 589         // And add the physreg for this interval to their live-in sets.
 590         for (unsigned i = 0; i != liveInMBBs.size(); ++i) {
 591           if (liveInMBBs[i] != entryMBB) {
 592             if (!liveInMBBs[i]->isLiveIn(reg)) {
 593               liveInMBBs[i]->addLiveIn(reg);
 594             }
 595           }
 596         }
 597         liveInMBBs.clear();
 598       }
 599     }
 600   }
 601
 602 }
 603
 604 bool RegAllocPBQP::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 605
 606   mf = &MF;
 607   tm = &mf->getTarget();
 608   tri = tm->getRegisterInfo();
 609   tii = tm->getInstrInfo();
 610   mri = &mf->getRegInfo();
 611
 612   lis = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 613   lss = &getAnalysis<LiveStacks>();
 614   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
 615   rmf = &getAnalysis<RenderMachineFunction>();
 616
 617   vrm = &getAnalysis<VirtRegMap>();
 618   spiller.reset(createInlineSpiller(*this, MF, *vrm));
 619
 620   mri->freezeReservedRegs(MF);
 621
 622   DEBUG(dbgs() << "PBQP Register Allocating for " << mf->getFunction()->getName() << "\n");
 623
 624   // Allocator main loop:
 625   //
 626   // * Map current regalloc problem to a PBQP problem
 627   // * Solve the PBQP problem
 628   // * Map the solution back to a register allocation
 629   // * Spill if necessary
 630   //
 631   // This process is continued till no more spills are generated.
 632
 633   // Find the vreg intervals in need of allocation.
 634   findVRegIntervalsToAlloc();
 635
 636   // If there are non-empty intervals allocate them using pbqp.
 637   if (!vregsToAlloc.empty()) {
 638
 639     bool pbqpAllocComplete = false;
 640     unsigned round = 0;
 641
 642     while (!pbqpAllocComplete) {
 643       DEBUG(dbgs() << "  PBQP Regalloc round " << round << ":\n");
 644
 645       std::auto_ptr<PBQPRAProblem> problem =
 646         builder->build(mf, lis, loopInfo, vregsToAlloc);
 647       PBQP::Solution solution =
 648         PBQP::HeuristicSolver<PBQP::Heuristics::Briggs>::solve(
 649           problem->getGraph());
 650
 651       pbqpAllocComplete = mapPBQPToRegAlloc(*problem, solution);
 652
 653       ++round;
 654     }
 655   }
 656
 657   // Finalise allocation, allocate empty ranges.
 658   finalizeAlloc();
 659
 660   rmf->renderMachineFunction("After PBQP register allocation.", vrm);
 661
 662   vregsToAlloc.clear();
 663   emptyIntervalVRegs.clear();
 664
 665   DEBUG(dbgs() << "Post alloc VirtRegMap:\n" << *vrm << "\n");
 666
 667   // Run rewriter
 668   vrm->rewrite(lis->getSlotIndexes());
 669
 670   // All machine operands and other references to virtual registers have been
 671   // replaced. Remove the virtual registers.
 672   vrm->clearAllVirt();
 673   mri->clearVirtRegs();
 674
 675   return true;
 676 }
 677
 678 FunctionPass* llvm::createPBQPRegisterAllocator(
 679                                            std::auto_ptr<PBQPBuilder> builder,
 680                                            char *customPassID) {
 681   return new RegAllocPBQP(builder, customPassID);
 682 }
 683
 684 FunctionPass* llvm::createDefaultPBQPRegisterAllocator() {
 685   if (pbqpCoalescing) {
 686     return createPBQPRegisterAllocator(
 687              std::auto_ptr<PBQPBuilder>(new PBQPBuilderWithCoalescing()));
 688   } // else
 689   return createPBQPRegisterAllocator(
 690            std::auto_ptr<PBQPBuilder>(new PBQPBuilder()));
 691 }
 692
 693 #undef DEBUG_TYPE