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