fdec8957757f5097a7f687d687b5212f9cf721ca
[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/ErrorHandling.h"
35 #include "llvm/Support/Format.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 for eliminateDeadDefs().
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     /// Tries to coalesce all copies in CurrList. Returns true if any progress
137     /// was made.
138     bool copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList);
139
140     /// Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg, which are the
141     /// src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true if the copy
142     /// was successfully coalesced away. If it is not currently possible to
143     /// coalesce this interval, but it may be possible if other things get
144     /// coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
145     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
146
147     /// Attempt to join these two intervals.  On failure, this
148     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
149     /// can use this information below to update aliases.
150     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
151
152     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
153     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
154
155     /// Attempt joining with a reserved physreg.
156     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
157
158     /// Add the LiveRange @p ToMerge as a subregister liverange of @p LI.
159     /// Subranges in @p LI which only partially interfere with the desired
160     /// LaneMask are split as necessary. @p LaneMask are the lanes that
161     /// @p ToMerge will occupy in the coalescer register. @p LI has its subrange
162     /// lanemasks already adjusted to the coalesced register.
163     /// @returns false if live range conflicts couldn't get resolved.
164     bool mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI, const LiveRange &ToMerge,
165                            unsigned LaneMask, CoalescerPair &CP);
166
167     /// Join the liveranges of two subregisters. Joins @p RRange into
168     /// @p LRange, @p RRange may be invalid afterwards.
169     /// @returns false if live range conflicts couldn't get resolved.
170     bool joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, LiveRange &RRange,
171                           unsigned LaneMask, const CoalescerPair &CP);
172
173     /// We found a non-trivially-coalescable copy. If the source value number is
174     /// defined by a copy from the destination reg see if we can merge these two
175     /// destination reg valno# into a single value number, eliminating a copy.
176     /// This returns true if an interval was modified.
177     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
178
179     /// Return true if there are definitions of IntB
180     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
181     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
182                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
183
184     /// We found a non-trivially-coalescable copy.
185     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
186     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
187     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
188     /// This returns true if an interval was modified.
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 copy involving a physreg should be joined.
197     bool canJoinPhys(const CoalescerPair &CP);
198
199     /// Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and update the subregister
200     /// number if it is not zero. If DstReg is a physical register and the
201     /// existing subregister number of the def / use being updated is not zero,
202     /// make sure to set it to the correct physical subregister.
203     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
204
205     /// Handle copies of undef values.
206     /// Returns true if @p CopyMI was a copy of an undef value and eliminated.
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 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
429   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
430   ErasedInstrs.insert(MI);
431 }
432
433 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
434                                              MachineInstr *CopyMI) {
435   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
436   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
437
438   LiveInterval &IntA =
439     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
440   LiveInterval &IntB =
441     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
442   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
443
444   // We have a non-trivially-coalescable copy with IntA being the source and
445   // IntB being the dest, thus this defines a value number in IntB.  If the
446   // source value number (in IntA) is defined by a copy from B, see if we can
447   // merge these two pieces of B into a single value number, eliminating a copy.
448   // For example:
449   //
450   //  A3 = B0
451   //    ...
452   //  B1 = A3      <- this copy
453   //
454   // In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the
455   // B1 value number to be replaced with B0 (which simplifies the B
456   // liveinterval).
457
458   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B1' in
459   // the example above.
460   LiveInterval::iterator BS = IntB.FindSegmentContaining(CopyIdx);
461   if (BS == IntB.end()) return false;
462   VNInfo *BValNo = BS->valno;
463
464   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
465   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
466   // can't process it.
467   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
468
469   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
470   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
471   LiveInterval::iterator AS = IntA.FindSegmentContaining(CopyUseIdx);
472   // The live segment might not exist after fun with physreg coalescing.
473   if (AS == IntA.end()) return false;
474   VNInfo *AValNo = AS->valno;
475
476   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
477   // Get the instruction that defines this value number.
478   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
479   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
480   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
481     return false;
482
483   // Get the Segment in IntB that this value number starts with.
484   LiveInterval::iterator ValS =
485     IntB.FindSegmentContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
486   if (ValS == IntB.end())
487     return false;
488
489   // Make sure that the end of the live segment is inside the same block as
490   // CopyMI.
491   MachineInstr *ValSEndInst =
492     LIS->getInstructionFromIndex(ValS->end.getPrevSlot());
493   if (!ValSEndInst || ValSEndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
494     return false;
495
496   // Okay, we now know that ValS ends in the same block that the CopyMI
497   // live-range starts.  If there are no intervening live segments between them
498   // in IntB, we can merge them.
499   if (ValS+1 != BS) return false;
500
501   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
502
503   SlotIndex FillerStart = ValS->end, FillerEnd = BS->start;
504   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
505   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
506   // instruction #.
507   BValNo->def = FillerStart;
508
509   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
510   // [ValS.end, BS.begin) of either value number, then we merge the
511   // two value numbers.
512   IntB.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
513
514   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
515   if (BValNo != ValS->valno)
516     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValS->valno);
517
518   // Do the same for the subregister segments.
519   for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
520     VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
521     S.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, SubBValNo));
522     VNInfo *SubValSNo = S.getVNInfoAt(AValNo->def.getPrevSlot());
523     if (SubBValNo != SubValSNo)
524       S.MergeValueNumberInto(SubBValNo, SubValSNo);
525   }
526
527   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
528
529   // If the source instruction was killing the source register before the
530   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
531   int UIdx = ValSEndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
532   if (UIdx != -1) {
533     ValSEndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
534   }
535
536   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
537   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
538   // will also add the isKill marker.
539   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
540   if (AS->end == CopyIdx)
541     LIS->shrinkToUses(&IntA);
542
543   ++numExtends;
544   return true;
545 }
546
547 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
548                                              LiveInterval &IntB,
549                                              VNInfo *AValNo,
550                                              VNInfo *BValNo) {
551   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
552   // the PHI values.
553   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
554     return true;
555
556   for (LiveRange::Segment &ASeg : IntA.segments) {
557     if (ASeg.valno != AValNo) continue;
558     LiveInterval::iterator BI =
559       std::upper_bound(IntB.begin(), IntB.end(), ASeg.start);
560     if (BI != IntB.begin())
561       --BI;
562     for (; BI != IntB.end() && ASeg.end >= BI->start; ++BI) {
563       if (BI->valno == BValNo)
564         continue;
565       if (BI->start <= ASeg.start && BI->end > ASeg.start)
566         return true;
567       if (BI->start > ASeg.start && BI->start < ASeg.end)
568         return true;
569     }
570   }
571   return false;
572 }
573
574 /// Copy segements with value number @p SrcValNo from liverange @p Src to live
575 /// range @Dst and use value number @p DstValNo there.
576 static void addSegmentsWithValNo(LiveRange &Dst, VNInfo *DstValNo,
577                                  const LiveRange &Src, const VNInfo *SrcValNo)
578 {
579   for (const LiveRange::Segment &S : Src.segments) {
580     if (S.valno != SrcValNo)
581       continue;
582     Dst.addSegment(LiveRange::Segment(S.start, S.end, DstValNo));
583   }
584 }
585
586 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
587                                                  MachineInstr *CopyMI) {
588   assert(!CP.isPhys());
589
590   LiveInterval &IntA =
591       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
592   LiveInterval &IntB =
593       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
594
595   // We found a non-trivially-coalescable copy with IntA being the source and
596   // IntB being the dest, thus this defines a value number in IntB.  If the
597   // source value number (in IntA) is defined by a commutable instruction and
598   // its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we can
599   // transform the copy into a noop by commuting the definition. For example,
600   //
601   //  A3 = op A2 B0<kill>
602   //    ...
603   //  B1 = A3      <- this copy
604   //    ...
605   //     = op A3   <- more uses
606   //
607   // ==>
608   //
609   //  B2 = op B0 A2<kill>
610   //    ...
611   //  B1 = B2      <- now an identity copy
612   //    ...
613   //     = op B2   <- more uses
614
615   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B1' in
616   // the example above.
617   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
618   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
619   assert(BValNo != nullptr && BValNo->def == CopyIdx);
620
621   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
622   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
623   assert(AValNo && !AValNo->isUnused() && "COPY source not live");
624   if (AValNo->isPHIDef())
625     return false;
626   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
627   if (!DefMI)
628     return false;
629   if (!DefMI->isCommutable())
630     return false;
631   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
632   // destination register.
633   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
634   assert(DefIdx != -1);
635   unsigned UseOpIdx;
636   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
637     return false;
638   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
639   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
640     return false;
641   if (Op1 == UseOpIdx)
642     NewDstIdx = Op2;
643   else if (Op2 == UseOpIdx)
644     NewDstIdx = Op1;
645   else
646     return false;
647
648   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
649   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
650   if (NewReg != IntB.reg || !IntB.Query(AValNo->def).isKill())
651     return false;
652
653   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
654   // uses which the new definition can reach.
655   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
656     return false;
657
658   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
659   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
660   for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(IntA.reg)) {
661     MachineInstr *UseMI = MO.getParent();
662     unsigned OpNo = &MO - &UseMI->getOperand(0);
663     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
664     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
665     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
666       continue;
667     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
668     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(OpNo))
669       return false;
670   }
671
672   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
673                << *DefMI);
674
675   // At this point we have decided that it is legal to do this
676   // transformation.  Start by commuting the instruction.
677   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
678   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
679   if (!NewMI)
680     return false;
681   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
682       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
683       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
684     return false;
685   if (NewMI != DefMI) {
686     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
687     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
688     MBB->insert(Pos, NewMI);
689     MBB->erase(DefMI);
690   }
691
692   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
693   // A = or A, B
694   // ...
695   // B = A
696   // ...
697   // C = A<kill>
698   // ...
699   //   = B
700
701   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
702   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
703                                          UE = MRI->use_end();
704        UI != UE; /* ++UI is below because of possible MI removal */) {
705     MachineOperand &UseMO = *UI;
706     ++UI;
707     if (UseMO.isUndef())
708       continue;
709     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
710     if (UseMI->isDebugValue()) {
711       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
712       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
713       UseMO.setReg(NewReg);
714       continue;
715     }
716     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
717     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
718     assert(US != IntA.end() && "Use must be live");
719     if (US->valno != AValNo)
720       continue;
721     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
722     UseMO.setIsKill(false);
723     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
724       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
725     else
726       UseMO.setReg(NewReg);
727     if (UseMI == CopyMI)
728       continue;
729     if (!UseMI->isCopy())
730       continue;
731     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
732         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
733       continue;
734
735     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
736     // BValNo.
737     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
738     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
739     if (!DVNI)
740       continue;
741     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
742     assert(DVNI->def == DefIdx);
743     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(DVNI, BValNo);
744     for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
745       VNInfo *SubDVNI = S.getVNInfoAt(DefIdx);
746       if (!SubDVNI)
747         continue;
748       VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
749       assert(SubBValNo->def == CopyIdx);
750       S.MergeValueNumberInto(SubDVNI, SubBValNo);
751     }
752
753     ErasedInstrs.insert(UseMI);
754     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
755     UseMI->eraseFromParent();
756   }
757
758   // Extend BValNo by merging in IntA live segments of AValNo. Val# definition
759   // is updated.
760   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
761   if (IntB.hasSubRanges()) {
762     if (!IntA.hasSubRanges()) {
763       unsigned Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(IntA.reg);
764       IntA.createSubRangeFrom(Allocator, Mask, IntA);
765     }
766     SlotIndex AIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
767     for (LiveInterval::SubRange &SA : IntA.subranges()) {
768       VNInfo *ASubValNo = SA.getVNInfoAt(AIdx);
769       assert(ASubValNo != nullptr);
770
771       unsigned AMask = SA.LaneMask;
772       for (LiveInterval::SubRange &SB : IntB.subranges()) {
773         unsigned BMask = SB.LaneMask;
774         unsigned Common = BMask & AMask;
775         if (Common == 0)
776           continue;
777
778         DEBUG(
779             dbgs() << format("\t\tCopy+Merge %04X into %04X\n", BMask, Common));
780         unsigned BRest = BMask & ~AMask;
781         LiveInterval::SubRange *CommonRange;
782         if (BRest != 0) {
783           SB.LaneMask = BRest;
784           DEBUG(dbgs() << format("\t\tReduce Lane to %04X\n", BRest));
785           // Duplicate SubRange for newly merged common stuff.
786           CommonRange = IntB.createSubRangeFrom(Allocator, Common, SB);
787         } else {
788           // We van reuse the L SubRange.
789           SB.LaneMask = Common;
790           CommonRange = &SB;
791         }
792         LiveRange RangeCopy(SB, Allocator);
793
794         VNInfo *BSubValNo = CommonRange->getVNInfoAt(CopyIdx);
795         assert(BSubValNo->def == CopyIdx);
796         BSubValNo->def = ASubValNo->def;
797         addSegmentsWithValNo(*CommonRange, BSubValNo, SA, ASubValNo);
798         AMask &= ~BMask;
799       }
800       if (AMask != 0) {
801         DEBUG(dbgs() << format("\t\tNew Lane %04X\n", AMask));
802         LiveRange *NewRange = IntB.createSubRange(Allocator, AMask);
803         VNInfo *BSubValNo = NewRange->getNextValue(CopyIdx, Allocator);
804         addSegmentsWithValNo(*NewRange, BSubValNo, SA, ASubValNo);
805       }
806     }
807   }
808
809   BValNo->def = AValNo->def;
810   addSegmentsWithValNo(IntB, BValNo, IntA, AValNo);
811   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
812
813   LIS->removeVRegDefAt(IntA, AValNo->def);
814
815   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
816   ++numCommutes;
817   return true;
818 }
819
820 /// Returns true if @p MI defines the full vreg @p Reg, as opposed to just
821 /// defining a subregister.
822 static bool definesFullReg(const MachineInstr &MI, unsigned Reg) {
823   assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
824          "This code cannot handle physreg aliasing");
825   for (const MachineOperand &Op : MI.operands()) {
826     if (!Op.isReg() || !Op.isDef() || Op.getReg() != Reg)
827       continue;
828     // Return true if we define the full register or don't care about the value
829     // inside other subregisters.
830     if (Op.getSubReg() == 0 || Op.isUndef())
831       return true;
832   }
833   return false;
834 }
835
836 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP,
837                                                 MachineInstr *CopyMI,
838                                                 bool &IsDefCopy) {
839   IsDefCopy = false;
840   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
841   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
842   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
843   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
844   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
845     return false;
846
847   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
848   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
849   VNInfo *ValNo = SrcInt.Query(CopyIdx).valueIn();
850   assert(ValNo && "CopyMI input register not live");
851   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
852     return false;
853   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
854   if (!DefMI)
855     return false;
856   if (DefMI->isCopyLike()) {
857     IsDefCopy = true;
858     return false;
859   }
860   if (!TII->isAsCheapAsAMove(DefMI))
861     return false;
862   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
863     return false;
864   if (!definesFullReg(*DefMI, SrcReg))
865     return false;
866   bool SawStore = false;
867   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
868     return false;
869   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
870   if (MCID.getNumDefs() != 1)
871     return false;
872   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
873   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
874   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
875   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
876     return false;
877
878   // If both SrcIdx and DstIdx are set, correct rematerialization would widen
879   // the register substantially (beyond both source and dest size). This is bad
880   // for performance since it can cascade through a function, introducing many
881   // extra spills and fills (e.g. ARM can easily end up copying QQQQPR registers
882   // around after a few subreg copies).
883   if (SrcIdx && DstIdx)
884     return false;
885
886   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
887   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
888     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
889       unsigned NewDstReg = DstReg;
890
891       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
892                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
893       if (NewDstIdx)
894         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
895
896       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
897       // constructed later is permitted for the instruction.
898       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
899         return false;
900     } else {
901       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
902       // it hasn't actually happened.
903       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
904              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
905     }
906   }
907
908   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
909   MachineBasicBlock::iterator MII =
910     std::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
911   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, DefMI, *TRI);
912   MachineInstr *NewMI = std::prev(MII);
913
914   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
915   CopyMI->eraseFromParent();
916   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
917
918   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
919   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
920   // NewMI into SlotIndexes.
921   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
922   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
923          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
924     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
925     if (MO.isReg()) {
926       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
927              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
928       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
929     }
930   }
931
932   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
933     const TargetRegisterClass *NewRC = CP.getNewRC();
934     unsigned NewIdx = NewMI->getOperand(0).getSubReg();
935
936     if (DefRC != nullptr) {
937       if (NewIdx)
938         NewRC = TRI->getMatchingSuperRegClass(NewRC, DefRC, NewIdx);
939       else
940         NewRC = TRI->getCommonSubClass(NewRC, DefRC);
941       assert(NewRC && "subreg chosen for remat incompatible with instruction");
942     }
943     MRI->setRegClass(DstReg, NewRC);
944
945     updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
946     NewMI->getOperand(0).setSubReg(NewIdx);
947   } else if (NewMI->getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
948     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
949     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
950     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
951            "Only expect virtual or physical registers in remat");
952     NewMI->getOperand(0).setIsDead(true);
953     NewMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(CopyDstReg,
954                                                 true  /*IsDef*/,
955                                                 true  /*IsImp*/,
956                                                 false /*IsKill*/));
957     // Record small dead def live-ranges for all the subregisters
958     // of the destination register.
959     // Otherwise, variables that live through may miss some
960     // interferences, thus creating invalid allocation.
961     // E.g., i386 code:
962     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
963     // vreg2 = remat ; vreg2 GR32
964     // CL = COPY vreg2.sub_8bit
965     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
966     // =>
967     // vreg1 = somedef ; vreg1 GR8
968     // ECX<def, dead> = remat ; CL<imp-def>
969     // = somedef vreg1 ; vreg1 GR8
970     // vreg1 will see the inteferences with CL but not with CH since
971     // no live-ranges would have been created for ECX.
972     // Fix that!
973     SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
974     for (MCRegUnitIterator Units(NewMI->getOperand(0).getReg(), TRI);
975          Units.isValid(); ++Units)
976       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
977         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
978   }
979
980   if (NewMI->getOperand(0).getSubReg())
981     NewMI->getOperand(0).setIsUndef();
982
983   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
984   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
985   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
986          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
987     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
988     if (MO.isReg()) {
989       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
990       // Discard VReg implicit defs.
991       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
992         NewMI->addOperand(MO);
993       }
994     }
995   }
996
997   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
998   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
999     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
1000     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
1001       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
1002         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
1003   }
1004
1005   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
1006   ++NumReMats;
1007
1008   // The source interval can become smaller because we removed a use.
1009   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
1010   if (!DeadDefs.empty()) {
1011     // If the virtual SrcReg is completely eliminated, update all DBG_VALUEs
1012     // to describe DstReg instead.
1013     for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_operands(SrcReg)) {
1014       MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
1015       if (UseMI->isDebugValue()) {
1016         UseMO.setReg(DstReg);
1017         DEBUG(dbgs() << "\t\tupdated: " << *UseMI);
1018       }
1019     }
1020     eliminateDeadDefs();
1021   }
1022
1023   return true;
1024 }
1025
1026 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI) {
1027   // ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef> values, it only removes
1028   // local variables. When we have a copy like:
1029   //
1030   //   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
1031   //
1032   // We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
1033   // Any uses of that value number are marked as <undef>.
1034
1035   // Note that we do not query CoalescerPair here but redo isMoveInstr as the
1036   // CoalescerPair may have a new register class with adjusted subreg indices
1037   // at this point.
1038   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
1039   isMoveInstr(*TRI, CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx);
1040
1041   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
1042   const LiveInterval &SrcLI = LIS->getInterval(SrcReg);
1043   // CopyMI is undef iff SrcReg is not live before the instruction.
1044   if (SrcSubIdx != 0 && SrcLI.hasSubRanges()) {
1045     unsigned SrcMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcSubIdx);
1046     for (const LiveInterval::SubRange &SR : SrcLI.subranges()) {
1047       if ((SR.LaneMask & SrcMask) == 0)
1048         continue;
1049       if (SR.liveAt(Idx))
1050         return false;
1051     }
1052   } else if (SrcLI.liveAt(Idx))
1053     return false;
1054
1055   DEBUG(dbgs() << "\tEliminating copy of <undef> value\n");
1056
1057   // Remove any DstReg segments starting at the instruction.
1058   LiveInterval &DstLI = LIS->getInterval(DstReg);
1059   SlotIndex RegIndex = Idx.getRegSlot();
1060   // Remove value or merge with previous one in case of a subregister def.
1061   if (VNInfo *PrevVNI = DstLI.getVNInfoAt(Idx)) {
1062     VNInfo *VNI = DstLI.getVNInfoAt(RegIndex);
1063     DstLI.MergeValueNumberInto(VNI, PrevVNI);
1064
1065     // The affected subregister segments can be removed.
1066     unsigned DstMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(DstSubIdx);
1067     for (LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1068       if ((SR.LaneMask & DstMask) == 0)
1069         continue;
1070
1071       VNInfo *SVNI = SR.getVNInfoAt(RegIndex);
1072       assert(SVNI != nullptr && SlotIndex::isSameInstr(SVNI->def, RegIndex));
1073       SR.removeValNo(SVNI);
1074     }
1075     DstLI.removeEmptySubRanges();
1076   } else
1077     LIS->removeVRegDefAt(DstLI, RegIndex);
1078
1079   // Mark uses as undef.
1080   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_nodbg_operands(DstReg)) {
1081     if (MO.isDef() /*|| MO.isUndef()*/)
1082       continue;
1083     const MachineInstr &MI = *MO.getParent();
1084     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(&MI);
1085     unsigned UseMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(MO.getSubReg());
1086     bool isLive;
1087     if (UseMask != ~0u && DstLI.hasSubRanges()) {
1088       isLive = false;
1089       for (const LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1090         if ((SR.LaneMask & UseMask) == 0)
1091           continue;
1092         if (SR.liveAt(UseIdx)) {
1093           isLive = true;
1094           break;
1095         }
1096       }
1097     } else
1098       isLive = DstLI.liveAt(UseIdx);
1099     if (isLive)
1100       continue;
1101     MO.setIsUndef(true);
1102     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << UseIdx << '\t' << MI);
1103   }
1104   return true;
1105 }
1106
1107 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
1108                                           unsigned DstReg,
1109                                           unsigned SubIdx) {
1110   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1111   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? nullptr : &LIS->getInterval(DstReg);
1112
1113   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
1114   for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
1115        I = MRI->reg_instr_begin(SrcReg), E = MRI->reg_instr_end();
1116        I != E; ) {
1117     MachineInstr *UseMI = &*(I++);
1118
1119     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
1120     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
1121     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
1122     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
1123     // operands mentioning the virtual register.
1124     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI).second)
1125       continue;
1126
1127     SmallVector<unsigned,8> Ops;
1128     bool Reads, Writes;
1129     std::tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
1130
1131     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
1132     // because SrcReg is a sub-register.
1133     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
1134       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
1135
1136     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
1137     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1138       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
1139
1140       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
1141       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
1142       // versa.
1143       if (SubIdx && MO.isDef())
1144         MO.setIsUndef(!Reads);
1145
1146       // A subreg use of a partially undef (super) register may be a complete
1147       // undef use now and then has to be marked that way.
1148       if (SubIdx != 0 && MO.isUse() && MRI->shouldTrackSubRegLiveness(DstReg)) {
1149         if (!DstInt->hasSubRanges()) {
1150           BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
1151           unsigned Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(DstInt->reg);
1152           DstInt->createSubRangeFrom(Allocator, Mask, *DstInt);
1153         }
1154         unsigned Mask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1155         bool IsUndef = true;
1156         SlotIndex MIIdx = UseMI->isDebugValue()
1157           ? LIS->getSlotIndexes()->getIndexBefore(UseMI)
1158           : LIS->getInstructionIndex(UseMI);
1159         SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(true);
1160         for (LiveInterval::SubRange &S : DstInt->subranges()) {
1161           if ((S.LaneMask & Mask) == 0)
1162             continue;
1163           if (S.liveAt(UseIdx)) {
1164             IsUndef = false;
1165             break;
1166           }
1167         }
1168         if (IsUndef) {
1169           MO.setIsUndef(true);
1170           // We found out some subregister use is actually reading an undefined
1171           // value. In some cases the whole vreg has become undefined at this
1172           // point so we have to potentially shrink the main range if the
1173           // use was ending a live segment there.
1174           LiveQueryResult Q = DstInt->Query(MIIdx);
1175           if (Q.valueOut() == nullptr)
1176             ShrinkMainRange = true;
1177         }
1178       }
1179
1180       if (DstIsPhys)
1181         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
1182       else
1183         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
1184     }
1185
1186     DEBUG({
1187         dbgs() << "\t\tupdated: ";
1188         if (!UseMI->isDebugValue())
1189           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
1190         dbgs() << *UseMI;
1191       });
1192   }
1193 }
1194
1195 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
1196   // Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1197   // reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1198   // always beneficial.
1199   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
1200     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
1201     return false;
1202   }
1203
1204   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1205   if (JoinVInt.containsOneValue())
1206     return true;
1207
1208   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join complex intervals into reserved register.\n");
1209   return false;
1210 }
1211
1212 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1213
1214   Again = false;
1215   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1216
1217   CoalescerPair CP(*TRI);
1218   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1219     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1220     return false;
1221   }
1222
1223   if (CP.getNewRC()) {
1224     auto SrcRC = MRI->getRegClass(CP.getSrcReg());
1225     auto DstRC = MRI->getRegClass(CP.getDstReg());
1226     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
1227     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
1228     if (CP.isFlipped()) {
1229       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
1230       std::swap(SrcRC, DstRC);
1231     }
1232     if (!TRI->shouldCoalesce(CopyMI, SrcRC, SrcIdx, DstRC, DstIdx,
1233                             CP.getNewRC())) {
1234       DEBUG(dbgs() << "\tSubtarget bailed on coalescing.\n");
1235       return false;
1236     }
1237   }
1238
1239   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1240   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1241   // ranges.
1242   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1243     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1244     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1245     eliminateDeadDefs();
1246     return true;
1247   }
1248
1249   // Eliminate undefs.
1250   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI)) {
1251     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1252     CopyMI->eraseFromParent();
1253     return false;  // Not coalescable.
1254   }
1255
1256   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1257   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1258   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1259   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1260     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1261     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1262     const SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
1263     LiveQueryResult LRQ = LI.Query(CopyIdx);
1264     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1265       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1266       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1267       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1268       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1269
1270       // Process subregister liveranges.
1271       for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1272         LiveQueryResult SLRQ = S.Query(CopyIdx);
1273         if (VNInfo *SDefVNI = SLRQ.valueDefined()) {
1274           VNInfo *SReadVNI = SLRQ.valueIn();
1275           S.MergeValueNumberInto(SDefVNI, SReadVNI);
1276         }
1277       }
1278       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1279     }
1280     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1281     CopyMI->eraseFromParent();
1282     return true;
1283   }
1284
1285   // Enforce policies.
1286   if (CP.isPhys()) {
1287     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1288                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1289                  << '\n');
1290     if (!canJoinPhys(CP)) {
1291       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1292       // trivial computation, try rematerializing it.
1293       bool IsDefCopy;
1294       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1295         return true;
1296       if (IsDefCopy)
1297         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1298       return false;
1299     }
1300   } else {
1301     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1302     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).size() >
1303                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).size())
1304       CP.flip();
1305
1306     DEBUG({
1307       dbgs() << "\tConsidering merging to "
1308              << TRI->getRegClassName(CP.getNewRC()) << " with ";
1309       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1310         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
1311                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1312                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1313                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1314       else
1315         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1316                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1317     });
1318   }
1319
1320   ShrinkMask = 0;
1321   ShrinkMainRange = false;
1322
1323   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1324   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1325   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1326   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1327   if (!joinIntervals(CP)) {
1328     // Coalescing failed.
1329
1330     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1331     // rematerializing it.
1332     bool IsDefCopy;
1333     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1334       return true;
1335
1336     // If we can eliminate the copy without merging the live segments, do so
1337     // now.
1338     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1339       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1340           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1341         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1342         CopyMI->eraseFromParent();
1343         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1344         return true;
1345       }
1346     }
1347
1348     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1349     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1350     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1351     return false;
1352   }
1353
1354   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1355   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1356   if (CP.isCrossClass()) {
1357     ++numCrossRCs;
1358     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1359   }
1360
1361   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1362   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1363   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1364     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1365
1366   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1367   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1368   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1369   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1370
1371   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1372   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1373   if (CP.getDstIdx())
1374     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1375   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1376
1377   // Shrink subregister ranges if necessary.
1378   if (ShrinkMask != 0) {
1379     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1380     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1381       if ((S.LaneMask & ShrinkMask) == 0)
1382         continue;
1383       DEBUG(dbgs() << "Shrink LaneUses (Lane "
1384                    << format("%04X", S.LaneMask) << ")\n");
1385       LIS->shrinkToUses(S, LI.reg);
1386     }
1387   }
1388   if (ShrinkMainRange) {
1389     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1390     LIS->shrinkToUses(&LI);
1391   }
1392
1393   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1394   // being merged.
1395   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1396
1397   // Update regalloc hint.
1398   TRI->updateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1399
1400   DEBUG({
1401     dbgs() << "\tSuccess: " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1402            << " -> " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getDstIdx()) << '\n';
1403     dbgs() << "\tResult = ";
1404     if (CP.isPhys())
1405       dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1406     else
1407       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1408     dbgs() << '\n';
1409   });
1410
1411   ++numJoins;
1412   return true;
1413 }
1414
1415 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1416   unsigned DstReg = CP.getDstReg();
1417   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1418   assert(MRI->isReserved(DstReg) && "Not a reserved register");
1419   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1420   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS << '\n');
1421
1422   assert(RHS.containsOneValue() && "Invalid join with reserved register");
1423
1424   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1425   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of DstReg.
1426   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1427   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1428
1429   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1430   // register live ranges to look like dead defs.
1431   for (MCRegUnitIterator UI(DstReg, TRI); UI.isValid(); ++UI)
1432     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1433       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1434       return false;
1435     }
1436
1437   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1438   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1439   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1440   // defs are there.
1441
1442   // Delete the identity copy.
1443   MachineInstr *CopyMI;
1444   if (CP.isFlipped()) {
1445     CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1446   } else {
1447     if (!MRI->hasOneNonDBGUse(RHS.reg)) {
1448       DEBUG(dbgs() << "\t\tMultiple vreg uses!\n");
1449       return false;
1450     }
1451
1452     MachineInstr *DestMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1453     CopyMI = &*MRI->use_instr_nodbg_begin(RHS.reg);
1454     const SlotIndex CopyRegIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
1455     const SlotIndex DestRegIdx = LIS->getInstructionIndex(DestMI).getRegSlot();
1456
1457     // We checked above that there are no interfering defs of the physical
1458     // register. However, for this case, where we intent to move up the def of
1459     // the physical register, we also need to check for interfering uses.
1460     SlotIndexes *Indexes = LIS->getSlotIndexes();
1461     for (SlotIndex SI = Indexes->getNextNonNullIndex(DestRegIdx);
1462          SI != CopyRegIdx; SI = Indexes->getNextNonNullIndex(SI)) {
1463       MachineInstr *MI = LIS->getInstructionFromIndex(SI);
1464       if (MI->readsRegister(DstReg, TRI)) {
1465         DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference (read): " << *MI);
1466         return false;
1467       }
1468     }
1469
1470     // We're going to remove the copy which defines a physical reserved
1471     // register, so remove its valno, etc.
1472     DEBUG(dbgs() << "\t\tRemoving phys reg def of " << DstReg << " at "
1473           << CopyRegIdx << "\n");
1474
1475     LIS->removePhysRegDefAt(DstReg, CopyRegIdx);
1476     // Create a new dead def at the new def location.
1477     for (MCRegUnitIterator UI(DstReg, TRI); UI.isValid(); ++UI) {
1478       LiveRange &LR = LIS->getRegUnit(*UI);
1479       LR.createDeadDef(DestRegIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1480     }
1481   }
1482
1483   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1484   CopyMI->eraseFromParent();
1485
1486   // We don't track kills for reserved registers.
1487   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1488
1489   return true;
1490 }
1491
1492 //===----------------------------------------------------------------------===//
1493 //                 Interference checking and interval joining
1494 //===----------------------------------------------------------------------===//
1495 //
1496 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1497 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1498 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1499 // resolved.
1500 //
1501 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1502 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1503 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1504 // overlapping values can be defined at the same index.
1505 //
1506 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1507 //
1508 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1509 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1510 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1511 //
1512 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1513 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1514 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1515 //
1516 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1517 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1518 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1519 //    can be erased after joining.
1520 //
1521 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1522 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1523 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1524 //    copy instruction:
1525 //
1526 //      %src = COPY %ext
1527 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1528 //
1529 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1530 //    defining one lane at a time:
1531 //
1532 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1533 //      %src = BAR
1534 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1535 //
1536 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1537 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1538 //    which was undef anyway.
1539 //
1540 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1541 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1542 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1543 //    new PHI values.
1544 //
1545 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1546 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1547 //    individual live ranges per lane.
1548 //
1549 //      %dst<def> = FOO
1550 //      %src = BAR
1551 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1552 //
1553 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1554 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1555
1556 namespace {
1557 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1558 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1559 /// side of the CoalescerPair (or one for each lane of a side of the coalescer
1560 /// pair)
1561 class JoinVals {
1562   /// Live range we work on.
1563   LiveRange &LR;
1564   /// (Main) register we work on.
1565   const unsigned Reg;
1566
1567   /// Reg (and therefore the values in this liverange) will end up as
1568   /// subregister SubIdx in the coalesced register. Either CP.DstIdx or
1569   /// CP.SrcIdx.
1570   const unsigned SubIdx;
1571   /// The LaneMask that this liverange will occupy the coalesced register. May
1572   /// be smaller than the lanemask produced by SubIdx when merging subranges.
1573   const unsigned LaneMask;
1574
1575   /// This is true when joining sub register ranges, false when joining main
1576   /// ranges.
1577   const bool SubRangeJoin;
1578   /// Whether the current LiveInterval tracks subregister liveness.
1579   const bool TrackSubRegLiveness;
1580
1581   /// Values that will be present in the final live range.
1582   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1583
1584   const CoalescerPair &CP;
1585   LiveIntervals *LIS;
1586   SlotIndexes *Indexes;
1587   const TargetRegisterInfo *TRI;
1588
1589   /// Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in
1590   /// NewVNInfo. This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1591   SmallVector<int, 8> Assignments;
1592
1593   /// Conflict resolution for overlapping values.
1594   enum ConflictResolution {
1595     /// No overlap, simply keep this value.
1596     CR_Keep,
1597
1598     /// Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1599     /// Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1600     /// values.
1601     CR_Erase,
1602
1603     /// Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1604     /// This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1605     /// instruction.
1606     CR_Merge,
1607
1608     /// Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1609     /// complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1610     /// before and after this def.
1611     /// Used when clobbering undefined or dead lanes.
1612     CR_Replace,
1613
1614     /// Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1615     CR_Unresolved,
1616
1617     /// Unresolvable conflict. Abort the join.
1618     CR_Impossible
1619   };
1620
1621   /// Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1622   /// joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1623   /// DstReg.
1624   struct Val {
1625     ConflictResolution Resolution;
1626
1627     /// Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1628     unsigned WriteLanes;
1629
1630     /// Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1631     /// safe to clobber.
1632     unsigned ValidLanes;
1633
1634     /// Value in LI being redefined by this def.
1635     VNInfo *RedefVNI;
1636
1637     /// Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1638     VNInfo *OtherVNI;
1639
1640     /// Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
1641     ///
1642     /// IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
1643     /// is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
1644     /// safely erased if they are overlapping a live value in the other live
1645     /// interval.
1646     ///
1647     /// Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
1648     /// ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
1649     /// longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
1650     /// normal values.
1651     bool ErasableImplicitDef;
1652
1653     /// True when the live range of this value will be pruned because of an
1654     /// overlapping CR_Replace value in the other live range.
1655     bool Pruned;
1656
1657     /// True once Pruned above has been computed.
1658     bool PrunedComputed;
1659
1660     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1661             RedefVNI(nullptr), OtherVNI(nullptr), ErasableImplicitDef(false),
1662             Pruned(false), PrunedComputed(false) {}
1663
1664     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1665   };
1666
1667   /// One entry per value number in LI.
1668   SmallVector<Val, 8> Vals;
1669
1670   /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1671   /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1672   /// previous value of the register.
1673   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) const;
1674
1675   /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1676   std::pair<const VNInfo*,unsigned> followCopyChain(const VNInfo *VNI) const;
1677
1678   bool valuesIdentical(VNInfo *Val0, VNInfo *Val1, const JoinVals &Other) const;
1679
1680   /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1681   /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1682   /// CR_Unresolved.
1683   /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1684   /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1685   /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1686   /// impossible.
1687   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1688
1689   /// Compute the value assignment for ValNo in RI.
1690   /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1691   /// the stack.
1692   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1693
1694   /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LR, compute
1695   /// the extent of the tainted lanes in the block.
1696   ///
1697   /// Multiple values in Other.LR can be affected since partial redefinitions
1698   /// can preserve previously tainted lanes.
1699   ///
1700   ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
1701   ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
1702   ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
1703   ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
1704   ///
1705   /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
1706   /// entry to TaintedVals.
1707   ///
1708   /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
1709   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1710                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1711
1712   /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
1713   /// This does not include partial redefinitions of Reg.
1714   bool usesLanes(const MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned) const;
1715
1716   /// Determine if ValNo is a copy of a value number in LR or Other.LR that will
1717   /// be pruned:
1718   ///
1719   ///   %dst = COPY %src
1720   ///   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
1721   ///   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
1722   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1723
1724 public:
1725   JoinVals(LiveRange &LR, unsigned Reg, unsigned SubIdx, unsigned LaneMask,
1726            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo, const CoalescerPair &cp,
1727            LiveIntervals *lis, const TargetRegisterInfo *TRI, bool SubRangeJoin,
1728            bool TrackSubRegLiveness)
1729     : LR(LR), Reg(Reg), SubIdx(SubIdx), LaneMask(LaneMask),
1730       SubRangeJoin(SubRangeJoin), TrackSubRegLiveness(TrackSubRegLiveness),
1731       NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis), Indexes(LIS->getSlotIndexes()),
1732       TRI(TRI), Assignments(LR.getNumValNums(), -1), Vals(LR.getNumValNums())
1733   {}
1734
1735   /// Analyze defs in LR and compute a value mapping in NewVNInfo.
1736   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1737   bool mapValues(JoinVals &Other);
1738
1739   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1740   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1741   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1742
1743   /// Prune the live range of values in Other.LR where they would conflict with
1744   /// CR_Replace values in LR. Collect end points for restoring the live range
1745   /// after joining.
1746   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
1747                    bool changeInstrs);
1748
1749   /// Removes subranges starting at copies that get removed. This sometimes
1750   /// happens when undefined subranges are copied around. These ranges contain
1751   /// no usefull information and can be removed.
1752   void pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, unsigned &ShrinkMask);
1753
1754   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1755   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1756   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1757   /// the erased instrs.
1758   void eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
1759                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1760
1761   /// Remove liverange defs at places where implicit defs will be removed.
1762   void removeImplicitDefs();
1763
1764   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1765   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1766 };
1767 } // end anonymous namespace
1768
1769 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef)
1770   const {
1771   unsigned L = 0;
1772   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1773     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != Reg || !MO->isDef())
1774       continue;
1775     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1776            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1777     if (MO->readsReg())
1778       Redef = true;
1779   }
1780   return L;
1781 }
1782
1783 std::pair<const VNInfo*, unsigned> JoinVals::followCopyChain(
1784     const VNInfo *VNI) const {
1785   unsigned Reg = this->Reg;
1786
1787   while (!VNI->isPHIDef()) {
1788     SlotIndex Def = VNI->def;
1789     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1790     assert(MI && "No defining instruction");
1791     if (!MI->isFullCopy())
1792       return std::make_pair(VNI, Reg);
1793     unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1794     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1795       return std::make_pair(VNI, Reg);
1796
1797     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SrcReg);
1798     const VNInfo *ValueIn;
1799     // No subrange involved.
1800     if (!SubRangeJoin || !LI.hasSubRanges()) {
1801       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(Def);
1802       ValueIn = LRQ.valueIn();
1803     } else {
1804       // Query subranges. Pick the first matching one.
1805       ValueIn = nullptr;
1806       for (const LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1807         // Transform lanemask to a mask in the joined live interval.
1808         unsigned SMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(SubIdx, S.LaneMask);
1809         if ((SMask & LaneMask) == 0)
1810           continue;
1811         LiveQueryResult LRQ = S.Query(Def);
1812         ValueIn = LRQ.valueIn();
1813         break;
1814       }
1815     }
1816     if (ValueIn == nullptr)
1817       break;
1818     VNI = ValueIn;
1819     Reg = SrcReg;
1820   }
1821   return std::make_pair(VNI, Reg);
1822 }
1823
1824 bool JoinVals::valuesIdentical(VNInfo *Value0, VNInfo *Value1,
1825                                const JoinVals &Other) const {
1826   const VNInfo *Orig0;
1827   unsigned Reg0;
1828   std::tie(Orig0, Reg0) = followCopyChain(Value0);
1829   if (Orig0 == Value1)
1830     return true;
1831
1832   const VNInfo *Orig1;
1833   unsigned Reg1;
1834   std::tie(Orig1, Reg1) = Other.followCopyChain(Value1);
1835
1836   // The values are equal if they are defined at the same place and use the
1837   // same register. Note that we cannot compare VNInfos directly as some of
1838   // them might be from a copy created in mergeSubRangeInto()  while the other
1839   // is from the original LiveInterval.
1840   return Orig0->def == Orig1->def && Reg0 == Reg1;
1841 }
1842
1843 JoinVals::ConflictResolution
1844 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1845   Val &V = Vals[ValNo];
1846   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1847   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
1848   if (VNI->isUnused()) {
1849     V.WriteLanes = ~0u;
1850     return CR_Keep;
1851   }
1852
1853   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1854   const MachineInstr *DefMI = nullptr;
1855   if (VNI->isPHIDef()) {
1856     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1857     unsigned Lanes = SubRangeJoin ? 1 : TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1858     V.ValidLanes = V.WriteLanes = Lanes;
1859   } else {
1860     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1861     assert(DefMI != nullptr);
1862     if (SubRangeJoin) {
1863       // We don't care about the lanes when joining subregister ranges.
1864       V.WriteLanes = V.ValidLanes = 1;
1865       if (DefMI->isImplicitDef()) {
1866         V.ValidLanes = 0;
1867         V.ErasableImplicitDef = true;
1868       }
1869     } else {
1870       bool Redef = false;
1871       V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1872
1873       // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1874       // lanes than the ones written by this instruction.
1875       // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1876       // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1877       //
1878       // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1879       //
1880       //   %src:ssub1<def> = FOO
1881       //
1882       // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1883       //
1884       //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1885       //
1886       // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1887       // not important.
1888       if (Redef) {
1889         V.RedefVNI = LR.Query(VNI->def).valueIn();
1890         assert((TrackSubRegLiveness || V.RedefVNI) &&
1891                "Instruction is reading nonexistent value");
1892         if (V.RedefVNI != nullptr) {
1893           computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1894           V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1895         }
1896       }
1897
1898       // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1899       if (DefMI->isImplicitDef()) {
1900         // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
1901         // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
1902         // another block, this flag is cleared again.
1903         V.ErasableImplicitDef = true;
1904         V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1905       }
1906     }
1907   }
1908
1909   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1910   LiveQueryResult OtherLRQ = Other.LR.Query(VNI->def);
1911
1912   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1913   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1914   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1915   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1916   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1917     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1918
1919     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1920     // one we see.
1921     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1922       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1923     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1924       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1925       // register. Not mergeable.
1926       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1927       return CR_Impossible;
1928     }
1929     V.OtherVNI = OtherVNI;
1930     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1931     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1932     if (!OtherV.isAnalyzed())
1933       return CR_Keep;
1934     // Both sides have been analyzed now.
1935     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1936     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1937     if (VNI->isPHIDef())
1938       return CR_Merge;
1939     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1940       // Overlapping lanes can't be resolved.
1941       return CR_Impossible;
1942     else
1943       return CR_Merge;
1944   }
1945
1946   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1947   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1948   if (!V.OtherVNI)
1949     // No overlap, no conflict.
1950     return CR_Keep;
1951
1952   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1953
1954   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1955   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1956   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1957   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1958
1959   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
1960   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
1961   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
1962   // technically.
1963   //
1964   // WHen it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
1965   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
1966   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
1967       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
1968     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
1969                  << " extends into BB#" << DefMI->getParent()->getNumber()
1970                  << ", keeping it.\n");
1971     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
1972   }
1973
1974   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1975   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1976   if (VNI->isPHIDef())
1977     return CR_Replace;
1978
1979   // Check for simple erasable conflicts.
1980   if (DefMI->isImplicitDef()) {
1981     // We need the def for the subregister if there is nothing else live at the
1982     // subrange at this point.
1983     if (TrackSubRegLiveness
1984         && (V.WriteLanes & (OtherV.ValidLanes | OtherV.WriteLanes)) == 0)
1985       return CR_Replace;
1986     return CR_Erase;
1987   }
1988
1989   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1990   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1991   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1992     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1993     // here too.
1994     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1995     return CR_Erase;
1996   }
1997
1998   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1999   // VNI.
2000   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
2001     return CR_Keep;
2002
2003   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
2004   //
2005   //   %other = COPY %ext
2006   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
2007   //
2008   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial()
2009       && valuesIdentical(VNI, V.OtherVNI, Other))
2010     return CR_Erase;
2011
2012   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
2013   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
2014   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
2015   //
2016   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
2017   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
2018   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
2019   //   4 BAZ %dst<kill>
2020   //   5 QUUX %src<kill>
2021   //
2022   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
2023   // handles this complex value mapping.
2024   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
2025     return CR_Replace;
2026
2027   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
2028   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
2029   //
2030   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
2031   //
2032   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
2033   // clobber def would clobber %src before it was read.
2034   if (OtherLRQ.isKill()) {
2035     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
2036     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
2037            "Only early clobber defs can overlap a kill");
2038     return CR_Impossible;
2039   }
2040
2041   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
2042   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
2043   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
2044   // Otherwise Other.RI wouldn't be live here.
2045   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
2046     return CR_Impossible;
2047
2048   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
2049   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
2050   // value to escape the basic block.
2051   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2052   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
2053     return CR_Impossible;
2054
2055   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
2056   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
2057   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
2058   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
2059   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
2060   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
2061   // dominator tree.
2062   return CR_Unresolved;
2063 }
2064
2065 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2066   Val &V = Vals[ValNo];
2067   if (V.isAnalyzed()) {
2068     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
2069     // supposed to reappear before it has been assigned.
2070     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
2071     return;
2072   }
2073   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
2074   case CR_Erase:
2075   case CR_Merge:
2076     // Merge this ValNo into OtherVNI.
2077     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
2078     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
2079     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
2080     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(Reg) << ':' << ValNo << '@'
2081                  << LR.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
2082                  << PrintReg(Other.Reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
2083                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
2084                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
2085     break;
2086   case CR_Replace:
2087   case CR_Unresolved: {
2088     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
2089     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
2090     Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2091     // We cannot erase an IMPLICIT_DEF if we don't have valid values for all
2092     // its lanes.
2093     if ((OtherV.WriteLanes & ~V.ValidLanes) != 0 && TrackSubRegLiveness)
2094       OtherV.ErasableImplicitDef = false;
2095     OtherV.Pruned = true;
2096   }
2097     // Fall through.
2098   default:
2099     // This value number needs to go in the final joined live range.
2100     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
2101     NewVNInfo.push_back(LR.getValNumInfo(ValNo));
2102     break;
2103   }
2104 }
2105
2106 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
2107   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2108     computeAssignment(i, Other);
2109     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
2110       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(Reg) << ':' << i
2111                    << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2112       return false;
2113     }
2114   }
2115   return true;
2116 }
2117
2118 bool JoinVals::
2119 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
2120             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
2121   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
2122   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2123   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
2124
2125   // Scan Other.LR from VNI.def to MBBEnd.
2126   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LR.find(VNI->def);
2127   assert(OtherI != Other.LR.end() && "No conflict?");
2128   do {
2129     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
2130     // lanes escape the block.
2131     SlotIndex End = OtherI->end;
2132     if (End >= MBBEnd) {
2133       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.Reg) << ':'
2134                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
2135       return false;
2136     }
2137     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.Reg) << ':'
2138                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
2139                  << " to " << End << '\n');
2140     // A dead def is not a problem.
2141     if (End.isDead())
2142       break;
2143     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
2144
2145     // Check for another def in the MBB.
2146     if (++OtherI == Other.LR.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
2147       break;
2148
2149     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
2150     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
2151     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
2152     if (!OV.RedefVNI)
2153       break;
2154   } while (TaintedLanes);
2155   return true;
2156 }
2157
2158 bool JoinVals::usesLanes(const MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
2159                          unsigned Lanes) const {
2160   if (MI->isDebugValue())
2161     return false;
2162   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
2163     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
2164       continue;
2165     if (!MO->readsReg())
2166       continue;
2167     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
2168                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
2169       return true;
2170   }
2171   return false;
2172 }
2173
2174 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
2175   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2176     Val &V = Vals[i];
2177     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
2178     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
2179       continue;
2180     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(Reg) << ':' << i
2181                  << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2182     if (SubRangeJoin)
2183       return false;
2184
2185     ++NumLaneConflicts;
2186     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
2187     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2188     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2189
2190     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
2191     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
2192     // the tainted lanes.
2193     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
2194     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
2195     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
2196       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
2197       return false;
2198
2199     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
2200
2201     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
2202     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2203     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
2204     if (!VNI->isPHIDef()) {
2205       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
2206       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
2207       ++MI;
2208     }
2209     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
2210            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
2211     MachineInstr *LastMI =
2212       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
2213     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2214     unsigned TaintNum = 0;
2215     for(;;) {
2216       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
2217       if (usesLanes(MI, Other.Reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
2218         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
2219         return false;
2220       }
2221       // LastMI is the last instruction to use the current value.
2222       if (&*MI == LastMI) {
2223         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
2224           break;
2225         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
2226         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2227         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
2228       }
2229       ++MI;
2230     }
2231
2232     // The tainted lanes are unused.
2233     V.Resolution = CR_Replace;
2234     ++NumLaneResolves;
2235   }
2236   return true;
2237 }
2238
2239 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2240   Val &V = Vals[ValNo];
2241   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
2242     return V.Pruned;
2243
2244   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
2245     return V.Pruned;
2246
2247   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
2248   // has been pruned.
2249   V.PrunedComputed = true;
2250   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
2251   return V.Pruned;
2252 }
2253
2254 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
2255                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
2256                            bool changeInstrs) {
2257   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2258     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2259     switch (Vals[i].Resolution) {
2260     case CR_Keep:
2261       break;
2262     case CR_Replace: {
2263       // This value takes precedence over the value in Other.LR.
2264       LIS->pruneValue(Other.LR, Def, &EndPoints);
2265       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
2266       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
2267       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
2268       // has been replaced.
2269       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
2270       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
2271                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
2272       if (!Def.isBlock()) {
2273         if (changeInstrs) {
2274           // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
2275           // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
2276           // continue past this instruction.
2277           for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
2278                MO.isValid(); ++MO) {
2279             if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == Reg) {
2280               MO->setIsUndef(EraseImpDef);
2281               MO->setIsDead(false);
2282             }
2283           }
2284         }
2285         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
2286         // the live range also reaches the instruction at Def.
2287         if (!EraseImpDef)
2288           EndPoints.push_back(Def);
2289       }
2290       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.Reg) << " at " << Def
2291                    << ": " << Other.LR << '\n');
2292       break;
2293     }
2294     case CR_Erase:
2295     case CR_Merge:
2296       if (isPrunedValue(i, Other)) {
2297         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LR or Other.LR.
2298         // We can no longer trust the value mapping computed by
2299         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
2300         // been replaced.
2301         LIS->pruneValue(LR, Def, &EndPoints);
2302         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(Reg) << " at "
2303                      << Def << ": " << LR << '\n');
2304       }
2305       break;
2306     case CR_Unresolved:
2307     case CR_Impossible:
2308       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
2309     }
2310   }
2311 }
2312
2313 void JoinVals::pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, unsigned &ShrinkMask)
2314 {
2315   // Look for values being erased.
2316   bool DidPrune = false;
2317   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2318     if (Vals[i].Resolution != CR_Erase)
2319       continue;
2320
2321     // Check subranges at the point where the copy will be removed.
2322     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2323     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2324       LiveQueryResult Q = S.Query(Def);
2325
2326       // If a subrange starts at the copy then an undefined value has been
2327       // copied and we must remove that subrange value as well.
2328       VNInfo *ValueOut = Q.valueOutOrDead();
2329       if (ValueOut != nullptr && Q.valueIn() == nullptr) {
2330         DEBUG(dbgs() << "\t\tPrune sublane " << format("%04X", S.LaneMask)
2331                      << " at " << Def << "\n");
2332         LIS->pruneValue(S, Def, nullptr);
2333         DidPrune = true;
2334         // Mark value number as unused.
2335         ValueOut->markUnused();
2336         continue;
2337       }
2338       // If a subrange ends at the copy, then a value was copied but only
2339       // partially used later. Shrink the subregister range apropriately.
2340       if (Q.valueIn() != nullptr && Q.valueOut() == nullptr) {
2341         DEBUG(dbgs() << "\t\tDead uses at sublane "
2342                      << format("%04X", S.LaneMask) << " at " << Def << "\n");
2343         ShrinkMask |= S.LaneMask;
2344       }
2345     }
2346   }
2347   if (DidPrune)
2348     LI.removeEmptySubRanges();
2349 }
2350
2351 void JoinVals::removeImplicitDefs() {
2352   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2353     Val &V = Vals[i];
2354     if (V.Resolution != CR_Keep || !V.ErasableImplicitDef || !V.Pruned)
2355       continue;
2356
2357     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2358     VNI->markUnused();
2359     LR.removeValNo(VNI);
2360   }
2361 }
2362
2363 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
2364                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
2365   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2366     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
2367     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2368     switch (Vals[i].Resolution) {
2369     case CR_Keep: {
2370       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
2371       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
2372       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
2373       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
2374         break;
2375       // Remove value number i from LR.
2376       VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2377       LR.removeValNo(VNI);
2378       // Note that this VNInfo is reused and still referenced in NewVNInfo,
2379       // make it appear like an unused value number.
2380       VNI->markUnused();
2381       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LR << '\n');
2382       // FALL THROUGH.
2383     }
2384
2385     case CR_Erase: {
2386       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
2387       assert(MI && "No instruction to erase");
2388       if (MI->isCopy()) {
2389         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
2390         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
2391             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
2392           ShrinkRegs.push_back(Reg);
2393       }
2394       ErasedInstrs.insert(MI);
2395       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
2396       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
2397       MI->eraseFromParent();
2398       break;
2399     }
2400     default:
2401       break;
2402     }
2403   }
2404 }
2405
2406 bool RegisterCoalescer::joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, LiveRange &RRange,
2407                                          unsigned LaneMask,
2408                                          const CoalescerPair &CP) {
2409   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2410   JoinVals RHSVals(RRange, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(), LaneMask,
2411                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, true, true);
2412   JoinVals LHSVals(LRange, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(), LaneMask,
2413                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, true, true);
2414
2415   // Compute NewVNInfo and resolve conflicts (see also joinVirtRegs())
2416   // We should be able to resolve all conflicts here as we could successfully do
2417   // it on the mainrange already. There is however a problem when multiple
2418   // ranges get mapped to the "overflow" lane mask bit which creates unexpected
2419   // interferences.
2420   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals)) {
2421     DEBUG(dbgs() << "*** Couldn't join subrange!\n");
2422     return false;
2423   }
2424   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) ||
2425       !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals)) {
2426     DEBUG(dbgs() << "*** Couldn't join subrange!\n");
2427     return false;
2428   }
2429
2430   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2431   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2432   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2433   // restore the live range after joining.
2434   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2435   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, false);
2436   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, false);
2437
2438   LHSVals.removeImplicitDefs();
2439   RHSVals.removeImplicitDefs();
2440
2441   LRange.verify();
2442   RRange.verify();
2443
2444   // Join RRange into LHS.
2445   LRange.join(RRange, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(),
2446               NewVNInfo);
2447
2448   DEBUG(dbgs() << "\t\tjoined lanes: " << LRange << "\n");
2449   if (EndPoints.empty())
2450     return true;
2451
2452   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2453   // CR_Replace conflicts.
2454   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2455                << " points: " << LRange << '\n');
2456   LIS->extendToIndices(LRange, EndPoints);
2457   return true;
2458 }
2459
2460 bool RegisterCoalescer::mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI,
2461                                           const LiveRange &ToMerge,
2462                                           unsigned LaneMask, CoalescerPair &CP) {
2463   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
2464   for (LiveInterval::SubRange &R : LI.subranges()) {
2465     unsigned RMask = R.LaneMask;
2466     // LaneMask of subregisters common to subrange R and ToMerge.
2467     unsigned Common = RMask & LaneMask;
2468     // There is nothing to do without common subregs.
2469     if (Common == 0)
2470       continue;
2471
2472     DEBUG(dbgs() << format("\t\tCopy+Merge %04X into %04X\n", RMask, Common));
2473     // LaneMask of subregisters contained in the R range but not in ToMerge,
2474     // they have to split into their own subrange.
2475     unsigned LRest = RMask & ~LaneMask;
2476     LiveInterval::SubRange *CommonRange;
2477     if (LRest != 0) {
2478       R.LaneMask = LRest;
2479       DEBUG(dbgs() << format("\t\tReduce Lane to %04X\n", LRest));
2480       // Duplicate SubRange for newly merged common stuff.
2481       CommonRange = LI.createSubRangeFrom(Allocator, Common, R);
2482     } else {
2483       // Reuse the existing range.
2484       R.LaneMask = Common;
2485       CommonRange = &R;
2486     }
2487     LiveRange RangeCopy(ToMerge, Allocator);
2488     if (!joinSubRegRanges(*CommonRange, RangeCopy, Common, CP))
2489       return false;
2490     LaneMask &= ~RMask;
2491   }
2492
2493   if (LaneMask != 0) {
2494     DEBUG(dbgs() << format("\t\tNew Lane %04X\n", LaneMask));
2495     LI.createSubRangeFrom(Allocator, LaneMask, ToMerge);
2496   }
2497   return true;
2498 }
2499
2500 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
2501   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2502   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
2503   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
2504   bool TrackSubRegLiveness = MRI->shouldTrackSubRegLiveness(*CP.getNewRC());
2505   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(), 0, NewVNInfo, CP, LIS,
2506                    TRI, false, TrackSubRegLiveness);
2507   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(), 0, NewVNInfo, CP, LIS,
2508                    TRI, false, TrackSubRegLiveness);
2509
2510   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS
2511                << "\n\t\tLHS = " << LHS
2512                << '\n');
2513
2514   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
2515   // Detect impossible conflicts early.
2516   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
2517     return false;
2518
2519   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
2520   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
2521     return false;
2522
2523   // All clear, the live ranges can be merged.
2524   if (RHS.hasSubRanges() || LHS.hasSubRanges()) {
2525     BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
2526
2527     // Transform lanemasks from the LHS to masks in the coalesced register and
2528     // create initial subranges if necessary.
2529     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
2530     if (!LHS.hasSubRanges()) {
2531       unsigned Mask = DstIdx == 0 ? CP.getNewRC()->getLaneMask()
2532                                   : TRI->getSubRegIndexLaneMask(DstIdx);
2533       // LHS must support subregs or we wouldn't be in this codepath.
2534       assert(Mask != 0);
2535       LHS.createSubRangeFrom(Allocator, Mask, LHS);
2536     } else if (DstIdx != 0) {
2537       // Transform LHS lanemasks to new register class if necessary.
2538       for (LiveInterval::SubRange &R : LHS.subranges()) {
2539         unsigned Mask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(DstIdx, R.LaneMask);
2540         R.LaneMask = Mask;
2541       }
2542     }
2543     DEBUG(dbgs() << "\t\tLHST = " << PrintReg(CP.getDstReg())
2544                  << ' ' << LHS << '\n');
2545
2546     // Determine lanemasks of RHS in the coalesced register and merge subranges.
2547     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
2548     bool Abort = false;
2549     if (!RHS.hasSubRanges()) {
2550       unsigned Mask = SrcIdx == 0 ? CP.getNewRC()->getLaneMask()
2551                                   : TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcIdx);
2552       if (!mergeSubRangeInto(LHS, RHS, Mask, CP))
2553         Abort = true;
2554     } else {
2555       // Pair up subranges and merge.
2556       for (LiveInterval::SubRange &R : RHS.subranges()) {
2557         unsigned Mask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(SrcIdx, R.LaneMask);
2558         if (!mergeSubRangeInto(LHS, R, Mask, CP)) {
2559           Abort = true;
2560           break;
2561         }
2562       }
2563     }
2564     if (Abort) {
2565       // This shouldn't have happened :-(
2566       // However we are aware of at least one existing problem where we
2567       // can't merge subranges when multiple ranges end up in the
2568       // "overflow bit" 32. As a workaround we drop all subregister ranges
2569       // which means we loose some precision but are back to a well defined
2570       // state.
2571       assert((CP.getNewRC()->getLaneMask() & 0x80000000u)
2572              && "SubRange merge should only fail when merging into bit 32.");
2573       DEBUG(dbgs() << "\tSubrange join aborted!\n");
2574       LHS.clearSubRanges();
2575       RHS.clearSubRanges();
2576     } else {
2577       DEBUG(dbgs() << "\tJoined SubRanges " << LHS << "\n");
2578
2579       LHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
2580       RHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
2581     }
2582   }
2583
2584   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2585   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2586   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2587   // restore the live range after joining.
2588   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2589   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, true);
2590   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, true);
2591
2592   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
2593   // registers to require trimming.
2594   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
2595   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2596   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
2597   while (!ShrinkRegs.empty())
2598     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
2599
2600   // Join RHS into LHS.
2601   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo);
2602
2603   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
2604   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
2605   // ranges. They are reinserted after register allocation.
2606   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
2607   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
2608
2609   if (!EndPoints.empty()) {
2610     // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2611     // CR_Replace conflicts.
2612     DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2613                  << " points: " << LHS << '\n');
2614     LIS->extendToIndices((LiveRange&)LHS, EndPoints);
2615   }
2616
2617   return true;
2618 }
2619
2620 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
2621   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
2622 }
2623
2624 namespace {
2625 /// Information concerning MBB coalescing priority.
2626 struct MBBPriorityInfo {
2627   MachineBasicBlock *MBB;
2628   unsigned Depth;
2629   bool IsSplit;
2630
2631   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
2632     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
2633 };
2634 }
2635
2636 /// C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
2637 /// block (the unsigned), and then on the MBB number.
2638 ///
2639 /// EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
2640 static int compareMBBPriority(const MBBPriorityInfo *LHS,
2641                               const MBBPriorityInfo *RHS) {
2642   // Deeper loops first
2643   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
2644     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
2645
2646   // Try to unsplit critical edges next.
2647   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
2648     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
2649
2650   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2651   // the most difficult copies first while intervals are short.
2652   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
2653   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
2654   if (cl != cr)
2655     return cl > cr ? -1 : 1;
2656
2657   // As a last resort, sort by block number.
2658   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
2659 }
2660
2661 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
2662 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
2663   if (!Copy->isCopy())
2664     return false;
2665
2666   if (Copy->getOperand(1).isUndef())
2667     return false;
2668
2669   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
2670   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
2671   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
2672       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2673     return false;
2674
2675   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
2676     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
2677 }
2678
2679 bool RegisterCoalescer::
2680 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
2681   bool Progress = false;
2682   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
2683     if (!CurrList[i])
2684       continue;
2685     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
2686     // dead code elimination.
2687     if (ErasedInstrs.erase(CurrList[i])) {
2688       CurrList[i] = nullptr;
2689       continue;
2690     }
2691     bool Again = false;
2692     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
2693     Progress |= Success;
2694     if (Success || !Again)
2695       CurrList[i] = nullptr;
2696   }
2697   return Progress;
2698 }
2699
2700 void
2701 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
2702   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2703
2704   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
2705   // yet, it might invalidate the iterator.
2706   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
2707   if (JoinGlobalCopies) {
2708     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
2709     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
2710     // have local live range splitting. In particular this is required by
2711     // cmp+jmp macro fusion.
2712     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2713          MII != E; ++MII) {
2714       if (!MII->isCopyLike())
2715         continue;
2716       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS))
2717         LocalWorkList.push_back(&(*MII));
2718       else
2719         WorkList.push_back(&(*MII));
2720     }
2721   }
2722   else {
2723      for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2724           MII != E; ++MII)
2725        if (MII->isCopyLike())
2726          WorkList.push_back(MII);
2727   }
2728   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
2729   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
2730   // joinable on the first attempt.
2731   MutableArrayRef<MachineInstr*>
2732     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
2733   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
2734     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
2735                                (MachineInstr*)nullptr), WorkList.end());
2736 }
2737
2738 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
2739   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
2740   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
2741     if (LocalWorkList[j])
2742       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
2743   }
2744   LocalWorkList.clear();
2745 }
2746
2747 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
2748   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2749   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
2750
2751   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
2752   MBBs.reserve(MF->size());
2753   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
2754     MachineBasicBlock *MBB = I;
2755     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
2756                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
2757   }
2758   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
2759
2760   // Coalesce intervals in MBB priority order.
2761   unsigned CurrDepth = UINT_MAX;
2762   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
2763     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
2764     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
2765       coalesceLocals();
2766       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
2767     }
2768     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
2769   }
2770   coalesceLocals();
2771
2772   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2773   // until we make no progress.
2774   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
2775     /* empty */ ;
2776 }
2777
2778 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2779   ErasedInstrs.clear();
2780   WorkList.clear();
2781   DeadDefs.clear();
2782   InflateRegs.clear();
2783 }
2784
2785 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2786   MF = &fn;
2787   MRI = &fn.getRegInfo();
2788   TM = &fn.getTarget();
2789   const TargetSubtargetInfo &STI = fn.getSubtarget();
2790   TRI = STI.getRegisterInfo();
2791   TII = STI.getInstrInfo();
2792   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2793   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2794   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2795   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
2796     JoinGlobalCopies = STI.enableJoinGlobalCopies();
2797   else
2798     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
2799
2800   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
2801   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
2802   // splitting optimization.
2803   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
2804
2805   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2806                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2807
2808   if (VerifyCoalescing)
2809     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2810
2811   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2812
2813   // Join (coalesce) intervals if requested.
2814   if (EnableJoining)
2815     joinAllIntervals();
2816
2817   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2818   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2819   // DPR inflation.
2820   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2821   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2822                     InflateRegs.end());
2823   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2824   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2825     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2826     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2827       continue;
2828     if (MRI->recomputeRegClass(Reg)) {
2829       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2830                    << TRI->getRegClassName(MRI->getRegClass(Reg)) << '\n');
2831       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
2832       unsigned MaxMask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(Reg);
2833       if (MaxMask == 0) {
2834         // If the inflated register class does not support subregisters anymore
2835         // remove the subranges.
2836         LI.clearSubRanges();
2837       } else {
2838 #ifndef NDEBUG
2839         // If subranges are still supported, then the same subregs should still
2840         // be supported.
2841         for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2842           assert ((S.LaneMask & ~MaxMask) == 0);
2843         }
2844 #endif
2845       }
2846       ++NumInflated;
2847     }
2848   }
2849
2850   DEBUG(dump());
2851   if (VerifyCoalescing)
2852     MF->verify(this, "After register coalescing");
2853   return true;
2854 }
2855
2856 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2857    LIS->print(O, m);
2858 }