RegisterCoalescer: rewrite eliminateUndefCopy().
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegisterCoalescer.cpp
1 //===- RegisterCoalescer.cpp - Generic Register Coalescing Interface -------==//
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 implements the generic RegisterCoalescer interface which
11 // is used as the common interface used by all clients and
12 // implementations of register coalescing.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "RegisterCoalescer.h"
17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
30 #include "llvm/IR/Value.h"
31 #include "llvm/Pass.h"
32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/Format.h"
35 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
37 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
38 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
39 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
40 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
41 #include <algorithm>
42 #include <cmath>
43 using namespace llvm;
44
45 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
46
47 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
48 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
49 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
50 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
51 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
52 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
53 STATISTIC(NumLaneConflicts, "Number of dead lane conflicts tested");
54 STATISTIC(NumLaneResolves,  "Number of dead lane conflicts resolved");
55
56 static cl::opt<bool>
57 EnableJoining("join-liveintervals",
58               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
59               cl::init(true));
60
61 // Temporary flag to test critical edge unsplitting.
62 static cl::opt<bool>
63 EnableJoinSplits("join-splitedges",
64   cl::desc("Coalesce copies on split edges (default=subtarget)"), cl::Hidden);
65
66 // Temporary flag to test global copy optimization.
67 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
68 EnableGlobalCopies("join-globalcopies",
69   cl::desc("Coalesce copies that span blocks (default=subtarget)"),
70   cl::init(cl::BOU_UNSET), cl::Hidden);
71
72 static cl::opt<bool>
73 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
74          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
75          cl::Hidden);
76
77 namespace {
78   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass,
79                             private LiveRangeEdit::Delegate {
80     MachineFunction* MF;
81     MachineRegisterInfo* MRI;
82     const TargetMachine* TM;
83     const TargetRegisterInfo* TRI;
84     const TargetInstrInfo* TII;
85     LiveIntervals *LIS;
86     const MachineLoopInfo* Loops;
87     AliasAnalysis *AA;
88     RegisterClassInfo RegClassInfo;
89
90     /// A LaneMask to remember on which subregister live ranges we need to call
91     /// shrinkToUses() later.
92     unsigned ShrinkMask;
93
94     /// True if the main range of the currently coalesced intervals should be
95     /// checked for smaller live intervals.
96     bool ShrinkMainRange;
97
98     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce global copies
99     /// in favor of keeping local copies.
100     bool JoinGlobalCopies;
101
102     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce fall-thru
103     /// blocks exclusively containing copies.
104     bool JoinSplitEdges;
105
106     /// Copy instructions yet to be coalesced.
107     SmallVector<MachineInstr*, 8> WorkList;
108     SmallVector<MachineInstr*, 8> LocalWorkList;
109
110     /// Set of instruction pointers that have been erased, and
111     /// that may be present in WorkList.
112     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ErasedInstrs;
113
114     /// Dead instructions that are about to be deleted.
115     SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
116
117     /// Virtual registers to be considered for register class inflation.
118     SmallVector<unsigned, 8> InflateRegs;
119
120     /// Recursively eliminate dead defs in DeadDefs.
121     void eliminateDeadDefs();
122
123     /// LiveRangeEdit callback.
124     void LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) override;
125
126     /// Coalesce the LocalWorkList.
127     void coalesceLocals();
128
129     /// Join compatible live intervals
130     void joinAllIntervals();
131
132     /// Coalesce copies in the specified MBB, putting
133     /// copies that cannot yet be coalesced into WorkList.
134     void copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB);
135
136     /// Try to coalesce all copies in CurrList. Return
137     /// true if any progress was made.
138     bool copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList);
139
140     /// Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
141     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
142     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
143     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
144     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
145     /// 'Again'.
146     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
147
148     /// Attempt to join these two intervals.  On failure, this
149     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
150     /// can use this information below to update aliases.
151     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
152
153     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
154     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
155
156     /// Attempt joining with a reserved physreg.
157     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
158
159     /// Add the LiveRange @p ToMerge as a subregister liverange of @p LI.
160     /// Subranges in @p LI which only partially interfere with the desired
161     /// LaneMask are split as necessary.
162     /// @p DestLaneMask are the lanes that @p ToMerge will end up in after the
163     /// merge, @p PrevLaneMask the ones it currently occupies.
164     void mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI, const LiveRange &ToMerge,
165                            unsigned DstLaneMask, unsigned PrevLaneMask,
166                            CoalescerPair &CP);
167
168     /// Join the liveranges of two subregisters. Joins @p RRange into
169     /// @p LRange, @p RRange may be invalid afterwards.
170     void joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, unsigned LMask,
171                           LiveRange &RRange, unsigned RMask,
172                           const CoalescerPair &CP);
173
174     /// We found a non-trivially-coalescable copy. If
175     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
176     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
177     /// value number, eliminating a copy.
178     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
179
180     /// Return true if there are definitions of IntB
181     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
182     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
183                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
184
185     /// We found a non-trivially-coalescable copy.
186     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
187     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
188     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
189     bool removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
190
191     /// If the source of a copy is defined by a
192     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
193     bool reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI,
194                                  bool &IsDefCopy);
195
196     /// Return true if a physreg copy should be joined.
197     bool canJoinPhys(const CoalescerPair &CP);
198
199     /// Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
200     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
201     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
202     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
203     /// subregister.
204     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
205
206     /// Handle copies of undef values.
207     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI);
208
209   public:
210     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
211     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
212       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
213     }
214
215     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
216
217     void releaseMemory() override;
218
219     /// This is the pass entry point.
220     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
221
222     /// Implement the dump method.
223     void print(raw_ostream &O, const Module* = nullptr) const override;
224   };
225 } /// end anonymous namespace
226
227 char &llvm::RegisterCoalescerID = RegisterCoalescer::ID;
228
229 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
230                       "Simple Register Coalescing", false, false)
231 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
232 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
233 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
234 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
235 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
236                     "Simple Register Coalescing", false, false)
237
238 char RegisterCoalescer::ID = 0;
239
240 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
241                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
242                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
243   if (MI->isCopy()) {
244     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
245     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
246     Src = MI->getOperand(1).getReg();
247     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
248   } else if (MI->isSubregToReg()) {
249     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
250     DstSub = tri.composeSubRegIndices(MI->getOperand(0).getSubReg(),
251                                       MI->getOperand(3).getImm());
252     Src = MI->getOperand(2).getReg();
253     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
254   } else
255     return false;
256   return true;
257 }
258
259 // Return true if this block should be vacated by the coalescer to eliminate
260 // branches. The important cases to handle in the coalescer are critical edges
261 // split during phi elimination which contain only copies. Simple blocks that
262 // contain non-branches should also be vacated, but this can be handled by an
263 // earlier pass similar to early if-conversion.
264 static bool isSplitEdge(const MachineBasicBlock *MBB) {
265   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
266     return false;
267
268   for (const auto &MI : *MBB) {
269     if (!MI.isCopyLike() && !MI.isUnconditionalBranch())
270       return false;
271   }
272   return true;
273 }
274
275 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
276   SrcReg = DstReg = 0;
277   SrcIdx = DstIdx = 0;
278   NewRC = nullptr;
279   Flipped = CrossClass = false;
280
281   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
282   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
283     return false;
284   Partial = SrcSub || DstSub;
285
286   // If one register is a physreg, it must be Dst.
287   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
288     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
289       return false;
290     std::swap(Src, Dst);
291     std::swap(SrcSub, DstSub);
292     Flipped = true;
293   }
294
295   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
296
297   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
298     // Eliminate DstSub on a physreg.
299     if (DstSub) {
300       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
301       if (!Dst) return false;
302       DstSub = 0;
303     }
304
305     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
306     if (SrcSub) {
307       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
308       if (!Dst) return false;
309     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
310       return false;
311     }
312   } else {
313     // Both registers are virtual.
314     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
315     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
316
317     // Both registers have subreg indices.
318     if (SrcSub && DstSub) {
319       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
320       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
321         return false;
322
323       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
324                                          SrcIdx, DstIdx);
325       if (!NewRC)
326         return false;
327     } else if (DstSub) {
328       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
329       SrcIdx = DstSub;
330       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
331     } else if (SrcSub) {
332       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
333       DstIdx = SrcSub;
334       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
335     } else {
336       // This is a straight copy without sub-registers.
337       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
338     }
339
340     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
341     if (!NewRC)
342       return false;
343
344     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
345     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
346     if (DstIdx && !SrcIdx) {
347       std::swap(Src, Dst);
348       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
349       Flipped = !Flipped;
350     }
351
352     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
353   }
354   // Check our invariants
355   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
356   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
357          "Cannot have a physical SubIdx");
358   SrcReg = Src;
359   DstReg = Dst;
360   return true;
361 }
362
363 bool CoalescerPair::flip() {
364   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
365     return false;
366   std::swap(SrcReg, DstReg);
367   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
368   Flipped = !Flipped;
369   return true;
370 }
371
372 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
373   if (!MI)
374     return false;
375   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
376   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
377     return false;
378
379   // Find the virtual register that is SrcReg.
380   if (Dst == SrcReg) {
381     std::swap(Src, Dst);
382     std::swap(SrcSub, DstSub);
383   } else if (Src != SrcReg) {
384     return false;
385   }
386
387   // Now check that Dst matches DstReg.
388   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
389     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
390       return false;
391     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
392     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
393     if (DstSub)
394       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
395     // Full copy of Src.
396     if (!SrcSub)
397       return DstReg == Dst;
398     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
399     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
400   } else {
401     // DstReg is virtual.
402     if (DstReg != Dst)
403       return false;
404     // Registers match, do the subregisters line up?
405     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
406            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
407   }
408 }
409
410 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
411   AU.setPreservesCFG();
412   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
413   AU.addRequired<LiveIntervals>();
414   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
415   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
416   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
417   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
418   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
419   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
420 }
421
422 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
423   SmallVector<unsigned, 8> NewRegs;
424   LiveRangeEdit(nullptr, NewRegs, *MF, *LIS,
425                 nullptr, this).eliminateDeadDefs(DeadDefs);
426 }
427
428 // Callback from eliminateDeadDefs().
429 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
430   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
431   ErasedInstrs.insert(MI);
432 }
433
434 /// We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
435 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
436 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
437 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
438 /// eliminating a copy.  For example:
439 ///
440 ///  A3 = B0
441 ///    ...
442 ///  B1 = A3      <- this copy
443 ///
444 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
445 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
446 ///
447 /// This returns true if an interval was modified.
448 ///
449 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
450                                              MachineInstr *CopyMI) {
451   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
452   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
453
454   LiveInterval &IntA =
455     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
456   LiveInterval &IntB =
457     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
458   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
459
460   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B1' in
461   // the example above.
462   LiveInterval::iterator BS = IntB.FindSegmentContaining(CopyIdx);
463   if (BS == IntB.end()) return false;
464   VNInfo *BValNo = BS->valno;
465
466   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
467   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
468   // can't process it.
469   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
470
471   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
472   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
473   LiveInterval::iterator AS = IntA.FindSegmentContaining(CopyUseIdx);
474   // The live segment might not exist after fun with physreg coalescing.
475   if (AS == IntA.end()) return false;
476   VNInfo *AValNo = AS->valno;
477
478   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
479   // Get the instruction that defines this value number.
480   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
481   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
482   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
483     return false;
484
485   // Get the Segment in IntB that this value number starts with.
486   LiveInterval::iterator ValS =
487     IntB.FindSegmentContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
488   if (ValS == IntB.end())
489     return false;
490
491   // Make sure that the end of the live segment is inside the same block as
492   // CopyMI.
493   MachineInstr *ValSEndInst =
494     LIS->getInstructionFromIndex(ValS->end.getPrevSlot());
495   if (!ValSEndInst || ValSEndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
496     return false;
497
498   // Okay, we now know that ValS ends in the same block that the CopyMI
499   // live-range starts.  If there are no intervening live segments between them
500   // in IntB, we can merge them.
501   if (ValS+1 != BS) return false;
502
503   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
504
505   SlotIndex FillerStart = ValS->end, FillerEnd = BS->start;
506   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
507   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
508   // instruction #.
509   BValNo->def = FillerStart;
510
511   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
512   // [ValS.end, BS.begin) of either value number, then we merge the
513   // two value numbers.
514   IntB.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
515
516   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
517   if (BValNo != ValS->valno)
518     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValS->valno);
519
520   // Do the same for the subregister segments.
521   for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
522     VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
523     S.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, SubBValNo));
524     VNInfo *SubValSNo = S.getVNInfoAt(AValNo->def.getPrevSlot());
525     if (SubBValNo != SubValSNo)
526       S.MergeValueNumberInto(SubBValNo, SubValSNo);
527   }
528
529   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
530
531   // If the source instruction was killing the source register before the
532   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
533   int UIdx = ValSEndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
534   if (UIdx != -1) {
535     ValSEndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
536   }
537
538   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
539   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
540   // will also add the isKill marker.
541   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
542   if (AS->end == CopyIdx)
543     LIS->shrinkToUses(&IntA);
544
545   ++numExtends;
546   return true;
547 }
548
549 /// Return true if there are definitions of IntB
550 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
551 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
552                                              LiveInterval &IntB,
553                                              VNInfo *AValNo,
554                                              VNInfo *BValNo) {
555   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
556   // the PHI values.
557   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
558     return true;
559
560   for (LiveRange::Segment &ASeg : IntA.segments) {
561     if (ASeg.valno != AValNo) continue;
562     LiveInterval::iterator BI =
563       std::upper_bound(IntB.begin(), IntB.end(), ASeg.start);
564     if (BI != IntB.begin())
565       --BI;
566     for (; BI != IntB.end() && ASeg.end >= BI->start; ++BI) {
567       if (BI->valno == BValNo)
568         continue;
569       if (BI->start <= ASeg.start && BI->end > ASeg.start)
570         return true;
571       if (BI->start > ASeg.start && BI->start < ASeg.end)
572         return true;
573     }
574   }
575   return false;
576 }
577
578 /// Copy segements with value number @p SrcValNo from liverange @p Src to live
579 /// range @Dst and use value number @p DstValNo there.
580 static void addSegmentsWithValNo(LiveRange &Dst, VNInfo *DstValNo,
581                                  const LiveRange &Src, const VNInfo *SrcValNo)
582 {
583   for (const LiveRange::Segment &S : Src.segments) {
584     if (S.valno != SrcValNo)
585       continue;
586     Dst.addSegment(LiveRange::Segment(S.start, S.end, DstValNo));
587   }
588 }
589
590 /// We found a non-trivially-coalescable copy with
591 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
592 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
593 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
594 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
595 /// definition. For example,
596 ///
597 ///  A3 = op A2 B0<kill>
598 ///    ...
599 ///  B1 = A3      <- this copy
600 ///    ...
601 ///     = op A3   <- more uses
602 ///
603 /// ==>
604 ///
605 ///  B2 = op B0 A2<kill>
606 ///    ...
607 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
608 ///    ...
609 ///     = op B2   <- more uses
610 ///
611 /// This returns true if an interval was modified.
612 ///
613 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
614                                                  MachineInstr *CopyMI) {
615   assert (!CP.isPhys());
616
617   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
618
619   LiveInterval &IntA =
620     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
621   LiveInterval &IntB =
622     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
623
624   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B1' in
625   // the example above.
626   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
627   if (!BValNo || BValNo->def != CopyIdx)
628     return false;
629
630   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
631   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
632   assert(AValNo && "COPY source not live");
633   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused())
634     return false;
635   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
636   if (!DefMI)
637     return false;
638   if (!DefMI->isCommutable())
639     return false;
640   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
641   // destination register.
642   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
643   assert(DefIdx != -1);
644   unsigned UseOpIdx;
645   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
646     return false;
647   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
648   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
649     return false;
650   if (Op1 == UseOpIdx)
651     NewDstIdx = Op2;
652   else if (Op2 == UseOpIdx)
653     NewDstIdx = Op1;
654   else
655     return false;
656
657   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
658   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
659   if (NewReg != IntB.reg || !IntB.Query(AValNo->def).isKill())
660     return false;
661
662   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
663   // uses which the new definition can reach.
664   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
665     return false;
666
667   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
668   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
669   for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(IntA.reg)) {
670     MachineInstr *UseMI = MO.getParent();
671     unsigned OpNo = &MO - &UseMI->getOperand(0);
672     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
673     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
674     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
675       continue;
676     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
677     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(OpNo))
678       return false;
679   }
680
681   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
682                << *DefMI);
683
684   // At this point we have decided that it is legal to do this
685   // transformation.  Start by commuting the instruction.
686   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
687   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
688   if (!NewMI)
689     return false;
690   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
691       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
692       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
693     return false;
694   if (NewMI != DefMI) {
695     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
696     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
697     MBB->insert(Pos, NewMI);
698     MBB->erase(DefMI);
699   }
700   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
701   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
702
703   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
704   // A = or A, B
705   // ...
706   // B = A
707   // ...
708   // C = A<kill>
709   // ...
710   //   = B
711
712   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
713   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
714          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
715     MachineOperand &UseMO = *UI;
716     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
717     ++UI;
718     if (UseMI->isDebugValue()) {
719       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
720       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
721       UseMO.setReg(NewReg);
722       continue;
723     }
724     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
725     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
726     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
727       continue;
728     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
729     UseMO.setIsKill(false);
730     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
731       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
732     else
733       UseMO.setReg(NewReg);
734     if (UseMI == CopyMI)
735       continue;
736     if (!UseMI->isCopy())
737       continue;
738     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
739         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
740       continue;
741
742     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
743     // BValNo.
744     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
745     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
746     if (!DVNI)
747       continue;
748     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
749     assert(DVNI->def == DefIdx);
750     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
751     for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
752       VNInfo *SubDVNI = S.getVNInfoAt(DefIdx);
753       if (!SubDVNI)
754         continue;
755       VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
756       S.MergeValueNumberInto(SubBValNo, SubDVNI);
757     }
758
759     ErasedInstrs.insert(UseMI);
760     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
761     UseMI->eraseFromParent();
762   }
763
764   // Extend BValNo by merging in IntA live segments of AValNo. Val# definition
765   // is updated.
766   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
767   if (IntB.hasSubRanges()) {
768     if (!IntA.hasSubRanges()) {
769       unsigned Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(IntA.reg);
770       IntA.createSubRangeFrom(Allocator, Mask, IntA);
771     }
772     SlotIndex AIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
773     for (LiveInterval::SubRange &SA : IntA.subranges()) {
774       VNInfo *ASubValNo = SA.getVNInfoAt(AIdx);
775       if (ASubValNo == nullptr) {
776         DEBUG(dbgs() << "No A Range at " << AIdx << " with mask "
777               << format("%04X", SA.LaneMask) << "\n");
778         continue;
779       }
780
781       unsigned AMask = SA.LaneMask;
782       for (LiveInterval::SubRange &SB : IntB.subranges()) {
783         unsigned BMask = SB.LaneMask;
784         unsigned Common = BMask & AMask;
785         if (Common == 0)
786           continue;
787
788         DEBUG(dbgs() << format("\t\tCopy+Merge %04X into %04X\n", BMask, Common));
789         unsigned BRest = BMask & ~AMask;
790         LiveInterval::SubRange *CommonRange;
791         if (BRest != 0) {
792           SB.LaneMask = BRest;
793           DEBUG(dbgs() << format("\t\tReduce Lane to %04X\n", BRest));
794           // Duplicate SubRange for newly merged common stuff.
795           CommonRange = IntB.createSubRangeFrom(Allocator, Common, SB);
796         } else {
797           // We van reuse the L SubRange.
798           SB.LaneMask = Common;
799           CommonRange = &SB;
800         }
801         LiveRange RangeCopy(SB, Allocator);
802
803         VNInfo *BSubValNo = CommonRange->getVNInfoAt(CopyIdx);
804         assert(BSubValNo->def == CopyIdx);
805         BSubValNo->def = ASubValNo->def;
806         addSegmentsWithValNo(*CommonRange, BSubValNo, SA, ASubValNo);
807         AMask &= ~BMask;
808       }
809       if (AMask != 0) {
810         DEBUG(dbgs() << format("\t\tNew Lane %04X\n", AMask));
811         LiveRange *NewRange = IntB.createSubRange(Allocator, AMask);
812         VNInfo *BSubValNo = NewRange->getNextValue(CopyIdx, Allocator);
813         addSegmentsWithValNo(*NewRange, BSubValNo, SA, ASubValNo);
814       }
815       SA.removeValNo(ASubValNo);
816     }
817   } else if (IntA.hasSubRanges()) {
818     SlotIndex AIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
819     for (LiveInterval::SubRange &SA : IntA.subranges()) {
820       VNInfo *ASubValNo = SA.getVNInfoAt(AIdx);
821       if (ASubValNo == nullptr) {
822         DEBUG(dbgs() << "No A Range at " << AIdx << " with mask "
823               << format("%04X", SA.LaneMask) << "\n");
824         continue;
825       }
826       SA.removeValNo(ASubValNo);
827     }
828   }
829
830   BValNo->def = AValNo->def;
831   addSegmentsWithValNo(IntB, BValNo, IntA, AValNo);
832   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
833
834   IntA.removeValNo(AValNo);
835   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
836   ++numCommutes;
837   return true;
838 }
839
840 /// If the source of a copy is defined by a trivial
841 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
842 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP,
843                                                 MachineInstr *CopyMI,
844                                                 bool &IsDefCopy) {
845   IsDefCopy = false;
846   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
847   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
848   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
849   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
850   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
851     return false;
852
853   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
854   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
855   VNInfo *ValNo = SrcInt.Query(CopyIdx).valueIn();
856   assert(ValNo && "CopyMI input register not live");
857   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
858     return false;
859   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
860   if (!DefMI)
861     return false;
862   if (DefMI->isCopyLike()) {
863     IsDefCopy = true;
864     return false;
865   }
866   if (!TII->isAsCheapAsAMove(DefMI))
867     return false;
868   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
869     return false;
870   bool SawStore = false;
871   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
872     return false;
873   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
874   if (MCID.getNumDefs() != 1)
875     return false;
876   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
877   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
878   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
879   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
880     return false;
881
882   // If both SrcIdx and DstIdx are set, correct rematerialization would widen
883   // the register substantially (beyond both source and dest size). This is bad
884   // for performance since it can cascade through a function, introducing many
885   // extra spills and fills (e.g. ARM can easily end up copying QQQQPR registers
886   // around after a few subreg copies).
887   if (SrcIdx && DstIdx)
888     return false;
889
890   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
891   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
892     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
893       unsigned NewDstReg = DstReg;
894
895       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
896                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
897       if (NewDstIdx)
898         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
899
900       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
901       // constructed later is permitted for the instruction.
902       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
903         return false;
904     } else {
905       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
906       // it hasn't actually happened.
907       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
908              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
909     }
910   }
911
912   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
913   MachineBasicBlock::iterator MII =
914     std::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
915   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, DefMI, *TRI);
916   MachineInstr *NewMI = std::prev(MII);
917
918   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
919   CopyMI->eraseFromParent();
920   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
921
922   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
923   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
924   // NewMI into SlotIndexes.
925   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
926   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
927          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
928     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
929     if (MO.isReg()) {
930       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
931              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
932       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
933     }
934   }
935
936   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
937     const TargetRegisterClass *NewRC = CP.getNewRC();
938     unsigned NewIdx = NewMI->getOperand(0).getSubReg();
939
940     if (NewIdx)
941       NewRC = TRI->getMatchingSuperRegClass(NewRC, DefRC, NewIdx);
942     else
943       NewRC = TRI->getCommonSubClass(NewRC, DefRC);
944
945     assert(NewRC && "subreg chosen for remat incompatible with instruction");
946     MRI->setRegClass(DstReg, NewRC);
947
948     updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
949     NewMI->getOperand(0).setSubReg(NewIdx);
950   } else if (NewMI->getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
951     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
952     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
953     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
954            "Only expect virtual or physical registers in remat");
955     NewMI->getOperand(0).setIsDead(true);
956     NewMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(CopyDstReg,
957                                                 true  /*IsDef*/,
958                                                 true  /*IsImp*/,
959                                                 false /*IsKill*/));
960     // Record small dead def live-ranges for all the subregisters
961     // of the destination register.
962     // Otherwise, variables that live through may miss some
963     // interferences, thus creating invalid allocation.
964     // E.g., i386 code:
965     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
966     // vreg2 = remat ; vreg2 GR32
967     // CL = COPY vreg2.sub_8bit
968     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
969     // =>
970     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
971     // ECX<def, dead> = remat ; CL<imp-def>
972     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
973     // vreg1 will see the inteferences with CL but not with CH since
974     // no live-ranges would have been created for ECX.
975     // Fix that!
976     SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
977     for (MCRegUnitIterator Units(NewMI->getOperand(0).getReg(), TRI);
978          Units.isValid(); ++Units)
979       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
980         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
981   }
982
983   if (NewMI->getOperand(0).getSubReg())
984     NewMI->getOperand(0).setIsUndef();
985
986   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
987   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
988   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
989          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
990     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
991     if (MO.isReg()) {
992       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
993       // Discard VReg implicit defs.
994       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
995         NewMI->addOperand(MO);
996       }
997     }
998   }
999
1000   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
1001   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
1002     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
1003     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
1004       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
1005         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
1006   }
1007
1008   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
1009   ++NumReMats;
1010
1011   // The source interval can become smaller because we removed a use.
1012   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
1013   if (!DeadDefs.empty()) {
1014     // If the virtual SrcReg is completely eliminated, update all DBG_VALUEs
1015     // to describe DstReg instead.
1016     for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_operands(SrcReg)) {
1017       MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
1018       if (UseMI->isDebugValue()) {
1019         UseMO.setReg(DstReg);
1020         DEBUG(dbgs() << "\t\tupdated: " << *UseMI);
1021       }
1022     }
1023     eliminateDeadDefs();
1024   }
1025
1026   return true;
1027 }
1028
1029 static void removeUndefValue(LiveRange &LR, SlotIndex At)
1030 {
1031   VNInfo *VNInfo = LR.getVNInfoAt(At);
1032   assert(VNInfo != nullptr && SlotIndex::isSameInstr(VNInfo->def, At));
1033   LR.removeValNo(VNInfo);
1034 }
1035
1036 /// ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
1037 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
1038 ///
1039 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
1040 ///
1041 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
1042 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
1043 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI) {
1044   // Note that we do not query CoalescerPair here but redo isMoveInstr as the
1045   // CoalescerPair may have a new register class with adjusted subreg indices
1046   // at this point.
1047   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
1048   isMoveInstr(*TRI, CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx);
1049
1050   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
1051   const LiveInterval &SrcLI = LIS->getInterval(SrcReg);
1052   // CopyMI is undef iff SrcReg is not live before the instruction.
1053   if (SrcSubIdx != 0 && SrcLI.hasSubRanges()) {
1054     unsigned SrcMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcSubIdx);
1055     for (const LiveInterval::SubRange &SR : SrcLI.subranges()) {
1056       if ((SR.LaneMask & SrcMask) == 0)
1057         continue;
1058       if (SR.liveAt(Idx))
1059         return false;
1060     }
1061   } else if (SrcLI.liveAt(Idx))
1062     return false;
1063
1064   DEBUG(dbgs() << "\tEliminating copy of <undef> value\n");
1065
1066   // Remove any DstReg segments starting at the instruction.
1067   LiveInterval &DstLI = LIS->getInterval(DstReg);
1068   unsigned DstMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(DstSubIdx);
1069   SlotIndex RegIndex = Idx.getRegSlot();
1070   for (LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1071     if ((SR.LaneMask & DstMask) == 0)
1072       continue;
1073     removeUndefValue(SR, RegIndex);
1074
1075     DstLI.removeEmptySubRanges();
1076   }
1077   // Remove value or merge with previous one in case of a subregister def.
1078   if (VNInfo *PrevVNI = DstLI.getVNInfoAt(Idx)) {
1079     VNInfo *VNInfo = DstLI.getVNInfoAt(RegIndex);
1080     DstLI.MergeValueNumberInto(VNInfo, PrevVNI);
1081   } else {
1082     removeUndefValue(DstLI, RegIndex);
1083   }
1084
1085   // Mark uses as undef.
1086   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_nodbg_operands(DstReg)) {
1087     if (MO.isDef() /*|| MO.isUndef()*/)
1088       continue;
1089     const MachineInstr &MI = *MO.getParent();
1090     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(&MI);
1091     unsigned UseMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(MO.getSubReg());
1092     bool isLive;
1093     if (UseMask != ~0u && DstLI.hasSubRanges()) {
1094       isLive = false;
1095       for (const LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1096         if ((SR.LaneMask & UseMask) == 0)
1097           continue;
1098         if (SR.liveAt(UseIdx)) {
1099           isLive = true;
1100           break;
1101         }
1102       }
1103     } else
1104       isLive = DstLI.liveAt(UseIdx);
1105     if (isLive)
1106       continue;
1107     MO.setIsUndef(true);
1108     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << UseIdx << '\t' << MI);
1109   }
1110   return true;
1111 }
1112
1113 /// Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and update the subregister
1114 /// number if it is not zero. If DstReg is a physical register and the existing
1115 /// subregister number of the def / use being updated is not zero, make sure to
1116 /// set it to the correct physical subregister.
1117 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
1118                                           unsigned DstReg,
1119                                           unsigned SubIdx) {
1120   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1121   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? nullptr : &LIS->getInterval(DstReg);
1122
1123   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
1124   for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
1125        I = MRI->reg_instr_begin(SrcReg), E = MRI->reg_instr_end();
1126        I != E; ) {
1127     MachineInstr *UseMI = &*(I++);
1128
1129     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
1130     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
1131     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
1132     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
1133     // operands mentioning the virtual register.
1134     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI).second)
1135       continue;
1136
1137     SmallVector<unsigned,8> Ops;
1138     bool Reads, Writes;
1139     std::tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
1140
1141     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
1142     // because SrcReg is a sub-register.
1143     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
1144       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
1145
1146     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
1147     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1148       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
1149
1150       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
1151       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
1152       // versa.
1153       if (SubIdx && MO.isDef())
1154         MO.setIsUndef(!Reads);
1155
1156       // A subreg use of a partially undef (super) register may be a complete
1157       // undef use now and then has to be marked that way.
1158       if (SubIdx != 0 && MO.isUse() && MRI->tracksSubRegLiveness()) {
1159         if (!DstInt->hasSubRanges()) {
1160           BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
1161           unsigned Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(DstInt->reg);
1162           DstInt->createSubRangeFrom(Allocator, Mask, *DstInt);
1163         }
1164         unsigned Mask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1165         bool IsUndef = true;
1166         SlotIndex MIIdx = UseMI->isDebugValue()
1167           ? LIS->getSlotIndexes()->getIndexBefore(UseMI)
1168           : LIS->getInstructionIndex(UseMI);
1169         SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(true);
1170         for (LiveInterval::SubRange &S : DstInt->subranges()) {
1171           if ((S.LaneMask & Mask) == 0)
1172             continue;
1173           if (S.liveAt(UseIdx)) {
1174             IsUndef = false;
1175             break;
1176           }
1177         }
1178         if (IsUndef) {
1179           MO.setIsUndef(true);
1180           // We found out some subregister use is actually reading an undefined
1181           // value. In some cases the whole vreg has become undefined at this
1182           // point so we have to potentially shrink the main range if the
1183           // use was ending a live segment there.
1184           LiveQueryResult Q = DstInt->Query(MIIdx);
1185           if (Q.valueOut() == nullptr)
1186             ShrinkMainRange = true;
1187         }
1188       }
1189
1190       if (DstIsPhys)
1191         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
1192       else
1193         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
1194     }
1195
1196     DEBUG({
1197         dbgs() << "\t\tupdated: ";
1198         if (!UseMI->isDebugValue())
1199           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
1200         dbgs() << *UseMI;
1201       });
1202   }
1203 }
1204
1205 /// Return true if a copy involving a physreg should be joined.
1206 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
1207   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1208   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1209   /// always beneficial.
1210   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
1211     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
1212     return false;
1213   }
1214
1215   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1216   if (CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1217     return true;
1218
1219   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join defs into reserved register.\n");
1220   return false;
1221 }
1222
1223 /// Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1224 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1225 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1226 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1227 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1228 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1229
1230   Again = false;
1231   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1232
1233   CoalescerPair CP(*TRI);
1234   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1235     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1236     return false;
1237   }
1238
1239   if (CP.getNewRC()) {
1240     auto SrcRC = MRI->getRegClass(CP.getSrcReg());
1241     auto DstRC = MRI->getRegClass(CP.getDstReg());
1242     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
1243     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
1244     if (CP.isFlipped()) {
1245       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
1246       std::swap(SrcRC, DstRC);
1247     }
1248     if (!TRI->shouldCoalesce(CopyMI, SrcRC, SrcIdx, DstRC, DstIdx,
1249                             CP.getNewRC())) {
1250       DEBUG(dbgs() << "\tSubtarget bailed on coalescing.\n");
1251       return false;
1252     }
1253   }
1254
1255   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1256   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1257   // ranges.
1258   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1259     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1260     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1261     eliminateDeadDefs();
1262     return true;
1263   }
1264
1265   // Eliminate undefs.
1266   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI)) {
1267     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1268     CopyMI->eraseFromParent();
1269     return false;  // Not coalescable.
1270   }
1271
1272   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1273   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1274   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1275   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1276     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1277     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1278     const SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
1279     LiveQueryResult LRQ = LI.Query(CopyIdx);
1280     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1281       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1282       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1283       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1284       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1285
1286       // Process subregister liveranges.
1287       for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1288         LiveQueryResult SLRQ = S.Query(CopyIdx);
1289         if (VNInfo *SDefVNI = SLRQ.valueDefined()) {
1290           VNInfo *SReadVNI = SLRQ.valueIn();
1291           S.MergeValueNumberInto(SDefVNI, SReadVNI);
1292         }
1293       }
1294       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1295     }
1296     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1297     CopyMI->eraseFromParent();
1298     return true;
1299   }
1300
1301   // Enforce policies.
1302   if (CP.isPhys()) {
1303     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1304                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1305                  << '\n');
1306     if (!canJoinPhys(CP)) {
1307       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1308       // trivial computation, try rematerializing it.
1309       bool IsDefCopy;
1310       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1311         return true;
1312       if (IsDefCopy)
1313         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1314       return false;
1315     }
1316   } else {
1317     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1318     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).size() >
1319                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).size())
1320       CP.flip();
1321
1322     DEBUG({
1323       dbgs() << "\tConsidering merging to "
1324              << TRI->getRegClassName(CP.getNewRC()) << " with ";
1325       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1326         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
1327                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1328                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1329                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1330       else
1331         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1332                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1333     });
1334   }
1335
1336   ShrinkMask = 0;
1337   ShrinkMainRange = false;
1338
1339   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1340   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1341   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1342   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1343   if (!joinIntervals(CP)) {
1344     // Coalescing failed.
1345
1346     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1347     // rematerializing it.
1348     bool IsDefCopy;
1349     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1350       return true;
1351
1352     // If we can eliminate the copy without merging the live segments, do so
1353     // now.
1354     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1355       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1356           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1357         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1358         CopyMI->eraseFromParent();
1359         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1360         return true;
1361       }
1362     }
1363
1364     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1365     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1366     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1367     return false;
1368   }
1369
1370   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1371   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1372   if (CP.isCrossClass()) {
1373     ++numCrossRCs;
1374     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1375   }
1376
1377   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1378   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1379   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1380     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1381
1382   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1383   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1384   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1385   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1386
1387   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1388   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1389   if (CP.getDstIdx())
1390     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1391   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1392
1393   // Shrink subregister ranges if necessary.
1394   if (ShrinkMask != 0) {
1395     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1396     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1397       if ((S.LaneMask & ShrinkMask) == 0)
1398         continue;
1399       DEBUG(dbgs() << "Shrink LaneUses (Lane "
1400                    << format("%04X", S.LaneMask) << ")\n");
1401       LIS->shrinkToUses(S, LI.reg);
1402     }
1403   }
1404   if (ShrinkMainRange) {
1405     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1406     LIS->shrinkToUses(&LI);
1407   }
1408
1409   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1410   // being merged.
1411   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1412
1413   // Update regalloc hint.
1414   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1415
1416   DEBUG({
1417     dbgs() << "\tSuccess: " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1418            << " -> " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getDstIdx()) << '\n';
1419     dbgs() << "\tResult = ";
1420     if (CP.isPhys())
1421       dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1422     else
1423       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1424     dbgs() << '\n';
1425   });
1426
1427   ++numJoins;
1428   return true;
1429 }
1430
1431 /// Attempt joining with a reserved physreg.
1432 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1433   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1434   assert(MRI->isReserved(CP.getDstReg()) && "Not a reserved register");
1435   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1436   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS << '\n');
1437
1438   assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1439          "Invalid join with reserved register");
1440
1441   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1442   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of CP.DstReg().
1443   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1444   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1445
1446   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1447   // register live ranges to look like dead defs.
1448   for (MCRegUnitIterator UI(CP.getDstReg(), TRI); UI.isValid(); ++UI)
1449     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1450       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1451       return false;
1452     }
1453
1454   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1455   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1456   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1457   // defs are there.
1458
1459   // Delete the identity copy.
1460   MachineInstr *CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1461   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1462   CopyMI->eraseFromParent();
1463
1464   // We don't track kills for reserved registers.
1465   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1466
1467   return true;
1468 }
1469
1470 //===----------------------------------------------------------------------===//
1471 //                 Interference checking and interval joining
1472 //===----------------------------------------------------------------------===//
1473 //
1474 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1475 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1476 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1477 // resolved.
1478 //
1479 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1480 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1481 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1482 // overlapping values can be defined at the same index.
1483 //
1484 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1485 //
1486 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1487 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1488 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1489 //
1490 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1491 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1492 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1493 //
1494 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1495 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1496 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1497 //    can be erased after joining.
1498 //
1499 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1500 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1501 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1502 //    copy instruction:
1503 //
1504 //      %src = COPY %ext
1505 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1506 //
1507 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1508 //    defining one lane at a time:
1509 //
1510 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1511 //      %src = BAR
1512 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1513 //
1514 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1515 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1516 //    which was undef anyway.
1517 //
1518 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1519 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1520 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1521 //    new PHI values.
1522 //
1523 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1524 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1525 //    individual live ranges per lane.
1526 //
1527 //      %dst<def> = FOO
1528 //      %src = BAR
1529 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1530 //
1531 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1532 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1533
1534 namespace {
1535 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1536 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1537 /// side of the CoalescerPair (or one for each lane of a side of the coalescer
1538 /// pair)
1539 class JoinVals {
1540   /// Live range we work on.
1541   LiveRange &LR;
1542   /// (Main) register we work on.
1543   const unsigned Reg;
1544
1545   /// When coalescing a subregister range this is the LaneMask in Reg.
1546   unsigned SubRegMask;
1547   /// This is true when joining sub register ranges, false when joining main
1548   /// ranges.
1549   const bool SubRangeJoin;
1550   /// Whether the current LiveInterval tracks subregister liveness.
1551   const bool TrackSubRegLiveness;
1552
1553   // Location of this register in the final joined register.
1554   // Either CP.DstIdx or CP.SrcIdx.
1555   const unsigned SubIdx;
1556
1557   // Values that will be present in the final live range.
1558   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1559
1560   const CoalescerPair &CP;
1561   LiveIntervals *LIS;
1562   SlotIndexes *Indexes;
1563   const TargetRegisterInfo *TRI;
1564
1565   // Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in NewVNInfo.
1566   // This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1567   SmallVector<int, 8> Assignments;
1568
1569   // Conflict resolution for overlapping values.
1570   enum ConflictResolution {
1571     // No overlap, simply keep this value.
1572     CR_Keep,
1573
1574     // Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1575     // Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1576     // values.
1577     CR_Erase,
1578
1579     // Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1580     // This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1581     // instruction.
1582     CR_Merge,
1583
1584     // Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1585     // complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1586     // before and after this def.
1587     // Used when clobbering undefined or dead lanes.
1588     CR_Replace,
1589
1590     // Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1591     CR_Unresolved,
1592
1593     // Unresolvable conflict. Abort the join.
1594     CR_Impossible
1595   };
1596
1597   // Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1598   // joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1599   // DstReg.
1600   struct Val {
1601     ConflictResolution Resolution;
1602
1603     // Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1604     unsigned WriteLanes;
1605
1606     // Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1607     // safe to clobber.
1608     unsigned ValidLanes;
1609
1610     // Value in LI being redefined by this def.
1611     VNInfo *RedefVNI;
1612
1613     // Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1614     VNInfo *OtherVNI;
1615
1616     // Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
1617     //
1618     // IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
1619     // is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
1620     // safely erased if they are overlapping a live value in the other live
1621     // interval.
1622     //
1623     // Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
1624     // ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
1625     // longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
1626     // normal values.
1627     bool ErasableImplicitDef;
1628
1629     // True when the live range of this value will be pruned because of an
1630     // overlapping CR_Replace value in the other live range.
1631     bool Pruned;
1632
1633     // True once Pruned above has been computed.
1634     bool PrunedComputed;
1635
1636     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1637             RedefVNI(nullptr), OtherVNI(nullptr), ErasableImplicitDef(false),
1638             Pruned(false), PrunedComputed(false) {}
1639
1640     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1641   };
1642
1643   // One entry per value number in LI.
1644   SmallVector<Val, 8> Vals;
1645
1646   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) const;
1647   VNInfo *stripCopies(VNInfo *VNI, unsigned LaneMask, unsigned &Reg) const;
1648   bool valuesIdentical(VNInfo *Val0, VNInfo *Val1, const JoinVals &Other) const;
1649   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1650   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1651   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1652                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1653   bool usesLanes(const MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned) const;
1654   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1655
1656 public:
1657   JoinVals(LiveRange &LR, unsigned Reg, unsigned subIdx,
1658            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo,
1659            const CoalescerPair &cp, LiveIntervals *lis,
1660            const TargetRegisterInfo *tri, unsigned SubRegMask,
1661            bool SubRangeJoin, bool TrackSubRegLiveness)
1662     : LR(LR), Reg(Reg), SubRegMask(SubRegMask), SubRangeJoin(SubRangeJoin),
1663       TrackSubRegLiveness(TrackSubRegLiveness), SubIdx(subIdx),
1664       NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis), Indexes(LIS->getSlotIndexes()),
1665       TRI(tri), Assignments(LR.getNumValNums(), -1),
1666       Vals(LR.getNumValNums())
1667   {}
1668
1669   /// Analyze defs in LR and compute a value mapping in NewVNInfo.
1670   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1671   bool mapValues(JoinVals &Other);
1672
1673   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1674   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1675   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1676
1677   /// Prune the live range of values in Other.LR where they would conflict with
1678   /// CR_Replace values in LR. Collect end points for restoring the live range
1679   /// after joining.
1680   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
1681                    bool changeInstrs);
1682
1683   // Removes subranges starting at copies that get removed. This sometimes
1684   // happens when undefined subranges are copied around. These ranges contain
1685   // no usefull information and can be removed.
1686   void pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, unsigned &ShrinkMask);
1687
1688   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1689   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1690   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1691   /// the erased instrs.
1692   void eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
1693                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1694
1695   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1696   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1697 };
1698 } // end anonymous namespace
1699
1700 /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1701 /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1702 /// previous value of the register.
1703 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef)
1704   const {
1705   unsigned L = 0;
1706   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1707     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != Reg || !MO->isDef())
1708       continue;
1709     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1710            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1711     if (MO->readsReg())
1712       Redef = true;
1713   }
1714   return L;
1715 }
1716
1717 /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1718 VNInfo *JoinVals::stripCopies(VNInfo *VNI, unsigned LaneMask, unsigned &Reg)
1719   const {
1720   while (!VNI->isPHIDef()) {
1721     SlotIndex Def = VNI->def;
1722     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1723     assert(MI && "No defining instruction");
1724     if (!MI->isFullCopy())
1725       return VNI;
1726     unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1727     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1728       return VNI;
1729
1730     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SrcReg);
1731     VNInfo *ValueIn;
1732     // No subrange involved.
1733     if (LaneMask == 0 || !LI.hasSubRanges()) {
1734       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(Def);
1735       ValueIn = LRQ.valueIn();
1736     } else {
1737       // Query subranges. Pick the first matching one.
1738       ValueIn = nullptr;
1739       for (const LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1740         if ((S.LaneMask & LaneMask) == 0)
1741           continue;
1742         LiveQueryResult LRQ = S.Query(Def);
1743         ValueIn = LRQ.valueIn();
1744         break;
1745       }
1746     }
1747     if (ValueIn == nullptr)
1748       break;
1749     VNI = ValueIn;
1750     Reg = SrcReg;
1751   }
1752   return VNI;
1753 }
1754
1755 bool JoinVals::valuesIdentical(VNInfo *Value0, VNInfo *Value1,
1756                                const JoinVals &Other) const {
1757   unsigned Reg0 = Reg;
1758   VNInfo *Stripped0 = stripCopies(Value0, SubRegMask, Reg0);
1759   unsigned Reg1 = Other.Reg;
1760   VNInfo *Stripped1 = stripCopies(Value1, Other.SubRegMask, Reg1);
1761   if (Stripped0 == Stripped1)
1762     return true;
1763
1764   // Special case: when merging subranges one of the ranges is actually a copy,
1765   // so we can't simply compare VNInfos but have to resort to comparing
1766   // position and register of the Def.
1767   return Stripped0->def == Stripped1->def && Reg0 == Reg1;
1768 }
1769
1770 /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1771 /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1772 /// CR_Unresolved.
1773 /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1774 /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1775 /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1776 /// impossible.
1777 JoinVals::ConflictResolution
1778 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1779   Val &V = Vals[ValNo];
1780   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1781   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
1782   if (VNI->isUnused()) {
1783     V.WriteLanes = ~0u;
1784     return CR_Keep;
1785   }
1786
1787   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1788   const MachineInstr *DefMI = nullptr;
1789   if (VNI->isPHIDef()) {
1790     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1791     unsigned Lanes = SubRangeJoin ? 1 : TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1792     V.ValidLanes = V.WriteLanes = Lanes;
1793   } else {
1794     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1795     assert(DefMI != nullptr);
1796     if (SubRangeJoin) {
1797       // We don't care about the lanes when joining subregister ranges.
1798       V.ValidLanes = V.WriteLanes = 1;
1799     } else {
1800       bool Redef = false;
1801       V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1802
1803       // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1804       // lanes than the ones written by this instruction.
1805       // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1806       // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1807       //
1808       // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1809       //
1810       //   %src:ssub1<def> = FOO
1811       //
1812       // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1813       //
1814       //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1815       //
1816       // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1817       // not important.
1818       if (Redef) {
1819         V.RedefVNI = LR.Query(VNI->def).valueIn();
1820         assert(V.RedefVNI && "Instruction is reading nonexistent value");
1821         computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1822         V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1823       }
1824
1825       // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1826       if (DefMI->isImplicitDef()) {
1827         // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
1828         // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
1829         // another block, this flag is cleared again.
1830         V.ErasableImplicitDef = true;
1831         V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1832       }
1833     }
1834   }
1835
1836   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1837   LiveQueryResult OtherLRQ = Other.LR.Query(VNI->def);
1838
1839   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1840   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1841   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1842   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1843   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1844     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1845
1846     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1847     // one we see.
1848     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1849       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1850     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1851       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1852       // register. Not mergeable.
1853       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1854       return CR_Impossible;
1855     }
1856     V.OtherVNI = OtherVNI;
1857     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1858     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1859     if (!OtherV.isAnalyzed())
1860       return CR_Keep;
1861     // Both sides have been analyzed now.
1862     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1863     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1864     if (VNI->isPHIDef())
1865       return CR_Merge;
1866     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1867       // Overlapping lanes can't be resolved.
1868       return CR_Impossible;
1869     else
1870       return CR_Merge;
1871   }
1872
1873   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1874   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1875   if (!V.OtherVNI)
1876     // No overlap, no conflict.
1877     return CR_Keep;
1878
1879   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1880
1881   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1882   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1883   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1884   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1885
1886   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
1887   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
1888   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
1889   // technically.
1890   //
1891   // WHen it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
1892   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
1893   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
1894       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
1895     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
1896                  << " extends into BB#" << DefMI->getParent()->getNumber()
1897                  << ", keeping it.\n");
1898     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
1899   }
1900
1901   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1902   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1903   if (VNI->isPHIDef())
1904     return CR_Replace;
1905
1906   // Check for simple erasable conflicts.
1907   if (DefMI->isImplicitDef())
1908     return CR_Erase;
1909
1910   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1911   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1912   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1913     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1914     // here too.
1915     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1916     return CR_Erase;
1917   }
1918
1919   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1920   // VNI.
1921   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
1922     return CR_Keep;
1923
1924   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
1925   //
1926   //   %other = COPY %ext
1927   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
1928   //
1929   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial()
1930       && valuesIdentical(VNI, V.OtherVNI, Other))
1931     return CR_Erase;
1932
1933   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
1934   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
1935   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
1936   //
1937   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
1938   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
1939   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
1940   //   4 BAZ %dst<kill>
1941   //   5 QUUX %src<kill>
1942   //
1943   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
1944   // handles this complex value mapping.
1945   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
1946     return CR_Replace;
1947
1948   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
1949   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
1950   //
1951   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
1952   //
1953   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
1954   // clobber def would clobber %src before it was read.
1955   if (OtherLRQ.isKill()) {
1956     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
1957     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
1958            "Only early clobber defs can overlap a kill");
1959     return CR_Impossible;
1960   }
1961
1962   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
1963   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
1964   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
1965   // Otherwise Other.RI wouldn't be live here.
1966   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
1967     return CR_Impossible;
1968
1969   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
1970   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
1971   // value to escape the basic block.
1972   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1973   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
1974     return CR_Impossible;
1975
1976   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
1977   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
1978   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
1979   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
1980   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
1981   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
1982   // dominator tree.
1983   return CR_Unresolved;
1984 }
1985
1986 /// Compute the value assignment for ValNo in RI.
1987 /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1988 /// the stack.
1989 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1990   Val &V = Vals[ValNo];
1991   if (V.isAnalyzed()) {
1992     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
1993     // supposed to reappear before it has been assigned.
1994     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
1995     return;
1996   }
1997   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
1998   case CR_Erase:
1999   case CR_Merge:
2000     // Merge this ValNo into OtherVNI.
2001     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
2002     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
2003     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
2004     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(Reg) << ':' << ValNo << '@'
2005                  << LR.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
2006                  << PrintReg(Other.Reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
2007                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
2008                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
2009     break;
2010   case CR_Replace:
2011   case CR_Unresolved: {
2012     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
2013     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
2014     Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2015     // We cannot erase an IMPLICIT_DEF if we don't have valid values for all
2016     // its lanes.
2017     if ((OtherV.WriteLanes & ~V.ValidLanes) != 0 && TrackSubRegLiveness)
2018       OtherV.ErasableImplicitDef = false;
2019     OtherV.Pruned = true;
2020   }
2021     // Fall through.
2022   default:
2023     // This value number needs to go in the final joined live range.
2024     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
2025     NewVNInfo.push_back(LR.getValNumInfo(ValNo));
2026     break;
2027   }
2028 }
2029
2030 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
2031   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2032     computeAssignment(i, Other);
2033     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
2034       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(Reg) << ':' << i
2035                    << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2036       return false;
2037     }
2038   }
2039   return true;
2040 }
2041
2042 /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LR, compute
2043 /// the extent of the tainted lanes in the block.
2044 ///
2045 /// Multiple values in Other.LR can be affected since partial redefinitions can
2046 /// preserve previously tainted lanes.
2047 ///
2048 ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
2049 ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
2050 ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
2051 ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
2052 ///
2053 /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
2054 /// entry to TaintedVals.
2055 ///
2056 /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
2057 bool JoinVals::
2058 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
2059             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
2060   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
2061   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2062   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
2063
2064   // Scan Other.LR from VNI.def to MBBEnd.
2065   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LR.find(VNI->def);
2066   assert(OtherI != Other.LR.end() && "No conflict?");
2067   do {
2068     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
2069     // lanes escape the block.
2070     SlotIndex End = OtherI->end;
2071     if (End >= MBBEnd) {
2072       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.Reg) << ':'
2073                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
2074       return false;
2075     }
2076     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.Reg) << ':'
2077                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
2078                  << " to " << End << '\n');
2079     // A dead def is not a problem.
2080     if (End.isDead())
2081       break;
2082     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
2083
2084     // Check for another def in the MBB.
2085     if (++OtherI == Other.LR.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
2086       break;
2087
2088     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
2089     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
2090     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
2091     if (!OV.RedefVNI)
2092       break;
2093   } while (TaintedLanes);
2094   return true;
2095 }
2096
2097 /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
2098 /// This does not include partial redefinitions of Reg.
2099 bool JoinVals::usesLanes(const MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
2100                          unsigned Lanes) const {
2101   if (MI->isDebugValue())
2102     return false;
2103   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
2104     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
2105       continue;
2106     if (!MO->readsReg())
2107       continue;
2108     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
2109                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
2110       return true;
2111   }
2112   return false;
2113 }
2114
2115 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
2116   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2117     Val &V = Vals[i];
2118     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
2119     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
2120       continue;
2121     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(Reg) << ':' << i
2122                  << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2123     if (SubRangeJoin)
2124       return false;
2125
2126     ++NumLaneConflicts;
2127     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
2128     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2129     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2130
2131     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
2132     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
2133     // the tainted lanes.
2134     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
2135     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
2136     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
2137       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
2138       return false;
2139
2140     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
2141
2142     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
2143     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2144     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
2145     if (!VNI->isPHIDef()) {
2146       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
2147       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
2148       ++MI;
2149     }
2150     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
2151            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
2152     MachineInstr *LastMI =
2153       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
2154     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2155     unsigned TaintNum = 0;
2156     for(;;) {
2157       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
2158       if (usesLanes(MI, Other.Reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
2159         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
2160         return false;
2161       }
2162       // LastMI is the last instruction to use the current value.
2163       if (&*MI == LastMI) {
2164         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
2165           break;
2166         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
2167         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2168         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
2169       }
2170       ++MI;
2171     }
2172
2173     // The tainted lanes are unused.
2174     V.Resolution = CR_Replace;
2175     ++NumLaneResolves;
2176   }
2177   return true;
2178 }
2179
2180 // Determine if ValNo is a copy of a value number in LR or Other.LR that will
2181 // be pruned:
2182 //
2183 //   %dst = COPY %src
2184 //   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
2185 //   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
2186 //
2187 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2188   Val &V = Vals[ValNo];
2189   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
2190     return V.Pruned;
2191
2192   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
2193     return V.Pruned;
2194
2195   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
2196   // has been pruned.
2197   V.PrunedComputed = true;
2198   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
2199   return V.Pruned;
2200 }
2201
2202 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
2203                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
2204                            bool changeInstrs) {
2205   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2206     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2207     switch (Vals[i].Resolution) {
2208     case CR_Keep:
2209       break;
2210     case CR_Replace: {
2211       // This value takes precedence over the value in Other.LR.
2212       LIS->pruneValue(Other.LR, Def, &EndPoints);
2213       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
2214       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
2215       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
2216       // has been replaced.
2217       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
2218       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
2219                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
2220       if (!Def.isBlock()) {
2221         if (changeInstrs) {
2222           // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
2223           // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
2224           // continue past this instruction.
2225           for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
2226                MO.isValid(); ++MO) {
2227             if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == Reg) {
2228               MO->setIsUndef(EraseImpDef);
2229               MO->setIsDead(false);
2230             }
2231           }
2232         }
2233         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
2234         // the live range also reaches the instruction at Def.
2235         if (!EraseImpDef)
2236           EndPoints.push_back(Def);
2237       }
2238       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.Reg) << " at " << Def
2239                    << ": " << Other.LR << '\n');
2240       break;
2241     }
2242     case CR_Erase:
2243     case CR_Merge:
2244       if (isPrunedValue(i, Other)) {
2245         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LR or Other.LR.
2246         // We can no longer trust the value mapping computed by
2247         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
2248         // been replaced.
2249         LIS->pruneValue(LR, Def, &EndPoints);
2250         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(Reg) << " at "
2251                      << Def << ": " << LR << '\n');
2252       }
2253       break;
2254     case CR_Unresolved:
2255     case CR_Impossible:
2256       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
2257     }
2258   }
2259 }
2260
2261 void JoinVals::pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, unsigned &ShrinkMask)
2262 {
2263   // Look for values being erased.
2264   bool DidPrune = false;
2265   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2266     if (Vals[i].Resolution != CR_Erase)
2267       continue;
2268
2269     // Check subranges at the point where the copy will be removed.
2270     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2271     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2272       LiveQueryResult Q = S.Query(Def);
2273
2274       // If a subrange starts at the copy then an undefined value has been
2275       // copied and we must remove that subrange value as well.
2276       VNInfo *ValueOut = Q.valueOutOrDead();
2277       if (ValueOut != nullptr && Q.valueIn() == nullptr) {
2278         DEBUG(dbgs() << "\t\tPrune sublane " << format("%04X", S.LaneMask)
2279                      << " at " << Def << "\n");
2280         LIS->pruneValue(S, Def, nullptr);
2281         DidPrune = true;
2282         // Mark value number as unused.
2283         ValueOut->markUnused();
2284         continue;
2285       }
2286       // If a subrange ends at the copy, then a value was copied but only
2287       // partially used later. Shrink the subregister range apropriately.
2288       if (Q.valueIn() != nullptr && Q.valueOut() == nullptr) {
2289         DEBUG(dbgs() << "\t\tDead uses at sublane "
2290                      << format("%04X", S.LaneMask) << " at " << Def << "\n");
2291         ShrinkMask |= S.LaneMask;
2292       }
2293     }
2294   }
2295   if (DidPrune)
2296     LI.removeEmptySubRanges();
2297 }
2298
2299 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
2300                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
2301   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2302     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
2303     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2304     switch (Vals[i].Resolution) {
2305     case CR_Keep:
2306       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
2307       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
2308       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
2309       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
2310         break;
2311       // Remove value number i from LR. Note that this VNInfo is still present
2312       // in NewVNInfo, so it will appear as an unused value number in the final
2313       // joined interval.
2314       LR.getValNumInfo(i)->markUnused();
2315       LR.removeValNo(LR.getValNumInfo(i));
2316       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LR << '\n');
2317       // FALL THROUGH.
2318
2319     case CR_Erase: {
2320       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
2321       assert(MI && "No instruction to erase");
2322       if (MI->isCopy()) {
2323         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
2324         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
2325             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
2326           ShrinkRegs.push_back(Reg);
2327       }
2328       ErasedInstrs.insert(MI);
2329       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
2330       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2331       MI->eraseFromParent();
2332       break;
2333     }
2334     default:
2335       break;
2336     }
2337   }
2338 }
2339
2340 void RegisterCoalescer::joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, unsigned LMask,
2341                                          LiveRange &RRange, unsigned RMask,
2342                                          const CoalescerPair &CP) {
2343   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2344   JoinVals RHSVals(RRange, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(),
2345                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, LMask, true, true);
2346   JoinVals LHSVals(LRange, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(),
2347                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, RMask, true, true);
2348
2349   /// Compute NewVNInfo and resolve conflicts (see also joinVirtRegs())
2350   /// Conflicts should already be resolved so the mapping/resolution should
2351   /// always succeed.
2352   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
2353     llvm_unreachable("Can't join subrange although main ranges are compatible");
2354   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
2355     llvm_unreachable("Can't join subrange although main ranges are compatible");
2356
2357   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2358   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2359   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2360   // restore the live range after joining.
2361   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2362   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, false);
2363   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, false);
2364
2365   LRange.verify();
2366   RRange.verify();
2367
2368   // Join RRange into LHS.
2369   LRange.join(RRange, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(),
2370               NewVNInfo);
2371
2372   DEBUG(dbgs() << "\t\tjoined lanes: " << LRange << "\n");
2373   if (EndPoints.empty())
2374     return;
2375
2376   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2377   // CR_Replace conflicts.
2378   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2379                << " points: " << LRange << '\n');
2380   LIS->extendToIndices(LRange, EndPoints);
2381 }
2382
2383 void RegisterCoalescer::mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI,
2384                                           const LiveRange &ToMerge,
2385                                           unsigned DstLaneMask,
2386                                           unsigned PrevLaneMask,
2387                                           CoalescerPair &CP) {
2388   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
2389   for (LiveInterval::SubRange &R : LI.subranges()) {
2390     unsigned RMask = R.LaneMask;
2391     // LaneMask of subregisters common to subrange R and ToMerge.
2392     unsigned Common = RMask & DstLaneMask;
2393     // There is nothing to do without common subregs.
2394     if (Common == 0)
2395       continue;
2396
2397     DEBUG(dbgs() << format("\t\tCopy+Merge %04X into %04X\n", RMask, Common));
2398     // LaneMask of subregisters contained in the R range but not in ToMerge,
2399     // they have to split into their own subrange.
2400     unsigned LRest = RMask & ~DstLaneMask;
2401     LiveInterval::SubRange *CommonRange;
2402     if (LRest != 0) {
2403       R.LaneMask = LRest;
2404       DEBUG(dbgs() << format("\t\tReduce Lane to %04X\n", LRest));
2405       // Duplicate SubRange for newly merged common stuff.
2406       CommonRange = LI.createSubRangeFrom(Allocator, Common, R);
2407     } else {
2408       // Reuse the existing range.
2409       R.LaneMask = Common;
2410       CommonRange = &R;
2411     }
2412     LiveRange RangeCopy(ToMerge, Allocator);
2413     joinSubRegRanges(*CommonRange, CommonRange->LaneMask, RangeCopy,
2414                      PrevLaneMask, CP);
2415     DstLaneMask &= ~RMask;
2416   }
2417
2418   if (DstLaneMask != 0) {
2419     DEBUG(dbgs() << format("\t\tNew Lane %04X\n", DstLaneMask));
2420     LI.createSubRangeFrom(Allocator, DstLaneMask, ToMerge);
2421   }
2422 }
2423
2424 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
2425   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2426   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
2427   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
2428   bool TrackSubRegLiveness = MRI->tracksSubRegLiveness();
2429   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI,
2430                    0, false, TrackSubRegLiveness);
2431   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI,
2432                    0, false, TrackSubRegLiveness);
2433
2434   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS
2435                << "\n\t\tLHS = " << LHS
2436                << '\n');
2437
2438   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
2439   // Detect impossible conflicts early.
2440   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
2441     return false;
2442
2443   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
2444   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
2445     return false;
2446
2447   // All clear, the live ranges can be merged.
2448   if (RHS.hasSubRanges() || LHS.hasSubRanges()) {
2449     BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
2450     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
2451     if (!LHS.hasSubRanges()) {
2452       unsigned Mask = CP.getNewRC()->getLaneMask();
2453       unsigned DstMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(DstIdx, Mask);
2454       // LHS must support subregs or we wouldn't be in this codepath.
2455       assert(DstMask != 0);
2456       LHS.createSubRangeFrom(Allocator, DstMask, LHS);
2457       DEBUG(dbgs() << "\t\tLHST = " << PrintReg(CP.getDstReg())
2458                    << ' ' << LHS << '\n');
2459     } else if (DstIdx != 0) {
2460       // Transform LHS lanemasks to new register class if necessary.
2461       for (LiveInterval::SubRange &R : LHS.subranges()) {
2462         unsigned DstMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(DstIdx, R.LaneMask);
2463         R.LaneMask = DstMask;
2464       }
2465       DEBUG(dbgs() << "\t\tLHST = " << PrintReg(CP.getDstReg())
2466                    << ' ' << LHS << '\n');
2467     }
2468
2469     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
2470     if (!RHS.hasSubRanges()) {
2471       unsigned Mask = SrcIdx != 0
2472                     ? TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcIdx)
2473                     : MRI->getMaxLaneMaskForVReg(LHS.reg);
2474
2475       DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS Mask: "
2476                    << format("%04X", Mask) << "\n");
2477       mergeSubRangeInto(LHS, RHS, Mask, 0, CP);
2478     } else {
2479       // Pair up subranges and merge.
2480       for (LiveInterval::SubRange &R : RHS.subranges()) {
2481         unsigned RMask = R.LaneMask;
2482         if (SrcIdx != 0) {
2483           // Transform LaneMask of RHS subranges to the ones on LHS.
2484           RMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(SrcIdx, RMask);
2485           DEBUG(dbgs() << "\t\tTransform RHS Mask "
2486                        << format("%04X", R.LaneMask) << " to subreg "
2487                        << TRI->getSubRegIndexName(SrcIdx)
2488                        << " => " << format("%04X", RMask) << "\n");
2489         }
2490
2491         mergeSubRangeInto(LHS, R, RMask, R.LaneMask, CP);
2492       }
2493     }
2494
2495     DEBUG(dbgs() << "\tJoined SubRanges " << LHS << "\n");
2496
2497     LHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
2498     RHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
2499   }
2500
2501   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2502   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2503   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2504   // restore the live range after joining.
2505   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2506   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, true);
2507   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, true);
2508
2509   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
2510   // registers to require trimming.
2511   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
2512   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2513   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2514   while (!ShrinkRegs.empty())
2515     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
2516
2517   // Join RHS into LHS.
2518   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo);
2519
2520   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
2521   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
2522   // ranges. They are reinserted after register allocation.
2523   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
2524   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
2525
2526   if (!EndPoints.empty()) {
2527     // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2528     // CR_Replace conflicts.
2529     DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2530                  << " points: " << LHS << '\n');
2531     LIS->extendToIndices((LiveRange&)LHS, EndPoints);
2532   }
2533
2534   return true;
2535 }
2536
2537 /// Attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
2538 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
2539   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
2540 }
2541
2542 namespace {
2543 // Information concerning MBB coalescing priority.
2544 struct MBBPriorityInfo {
2545   MachineBasicBlock *MBB;
2546   unsigned Depth;
2547   bool IsSplit;
2548
2549   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
2550     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
2551 };
2552 }
2553
2554 // C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
2555 // block (the unsigned), and then on the MBB number.
2556 //
2557 // EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
2558 static int compareMBBPriority(const MBBPriorityInfo *LHS,
2559                               const MBBPriorityInfo *RHS) {
2560   // Deeper loops first
2561   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
2562     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
2563
2564   // Try to unsplit critical edges next.
2565   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
2566     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
2567
2568   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2569   // the most difficult copies first while intervals are short.
2570   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
2571   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
2572   if (cl != cr)
2573     return cl > cr ? -1 : 1;
2574
2575   // As a last resort, sort by block number.
2576   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
2577 }
2578
2579 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
2580 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
2581   if (!Copy->isCopy())
2582     return false;
2583
2584   if (Copy->getOperand(1).isUndef())
2585     return false;
2586
2587   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
2588   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
2589   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
2590       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2591     return false;
2592
2593   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
2594     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
2595 }
2596
2597 // Try joining WorkList copies starting from index From.
2598 // Null out any successful joins.
2599 bool RegisterCoalescer::
2600 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
2601   bool Progress = false;
2602   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
2603     if (!CurrList[i])
2604       continue;
2605     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
2606     // dead code elimination.
2607     if (ErasedInstrs.erase(CurrList[i])) {
2608       CurrList[i] = nullptr;
2609       continue;
2610     }
2611     bool Again = false;
2612     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
2613     Progress |= Success;
2614     if (Success || !Again)
2615       CurrList[i] = nullptr;
2616   }
2617   return Progress;
2618 }
2619
2620 void
2621 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
2622   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2623
2624   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
2625   // yet, it might invalidate the iterator.
2626   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
2627   if (JoinGlobalCopies) {
2628     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
2629     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
2630     // have local live range splitting. In particular this is required by
2631     // cmp+jmp macro fusion.
2632     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2633          MII != E; ++MII) {
2634       if (!MII->isCopyLike())
2635         continue;
2636       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS))
2637         LocalWorkList.push_back(&(*MII));
2638       else
2639         WorkList.push_back(&(*MII));
2640     }
2641   }
2642   else {
2643      for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2644           MII != E; ++MII)
2645        if (MII->isCopyLike())
2646          WorkList.push_back(MII);
2647   }
2648   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
2649   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
2650   // joinable on the first attempt.
2651   MutableArrayRef<MachineInstr*>
2652     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
2653   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
2654     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
2655                                (MachineInstr*)nullptr), WorkList.end());
2656 }
2657
2658 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
2659   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
2660   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
2661     if (LocalWorkList[j])
2662       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
2663   }
2664   LocalWorkList.clear();
2665 }
2666
2667 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
2668   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2669   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
2670
2671   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
2672   MBBs.reserve(MF->size());
2673   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
2674     MachineBasicBlock *MBB = I;
2675     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
2676                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
2677   }
2678   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
2679
2680   // Coalesce intervals in MBB priority order.
2681   unsigned CurrDepth = UINT_MAX;
2682   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
2683     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
2684     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
2685       coalesceLocals();
2686       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
2687     }
2688     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
2689   }
2690   coalesceLocals();
2691
2692   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2693   // until we make no progress.
2694   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
2695     /* empty */ ;
2696 }
2697
2698 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2699   ErasedInstrs.clear();
2700   WorkList.clear();
2701   DeadDefs.clear();
2702   InflateRegs.clear();
2703 }
2704
2705 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2706   MF = &fn;
2707   MRI = &fn.getRegInfo();
2708   TM = &fn.getTarget();
2709   TRI = TM->getSubtargetImpl()->getRegisterInfo();
2710   TII = TM->getSubtargetImpl()->getInstrInfo();
2711   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2712   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2713   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2714
2715   const TargetSubtargetInfo &ST = TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
2716   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
2717     JoinGlobalCopies = ST.useMachineScheduler();
2718   else
2719     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
2720
2721   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
2722   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
2723   // splitting optimization.
2724   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
2725
2726   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2727                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2728
2729   if (VerifyCoalescing)
2730     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2731
2732   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2733
2734   // Join (coalesce) intervals if requested.
2735   if (EnableJoining)
2736     joinAllIntervals();
2737
2738   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2739   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2740   // DPR inflation.
2741   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2742   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2743                     InflateRegs.end());
2744   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2745   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2746     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2747     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2748       continue;
2749     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2750       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2751                    << TRI->getRegClassName(MRI->getRegClass(Reg)) << '\n');
2752       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
2753       unsigned MaxMask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(Reg);
2754       if (MaxMask == 0) {
2755         // If the inflated register class does not support subregisters anymore
2756         // remove the subranges.
2757         LI.clearSubRanges();
2758       } else {
2759         // If subranges are still supported, then the same subregs should still
2760         // be supported.
2761 #ifndef NDEBUG
2762         for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2763           assert ((S.LaneMask & ~MaxMask) == 0);
2764         }
2765 #endif
2766       }
2767       ++NumInflated;
2768     }
2769   }
2770
2771   DEBUG(dump());
2772   if (VerifyCoalescing)
2773     MF->verify(this, "After register coalescing");
2774   return true;
2775 }
2776
2777 /// Implement the dump method.
2778 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2779    LIS->print(O, m);
2780 }