remove pointless assert
[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 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
17 #include "RegisterCoalescer.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
23 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
30 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
31 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
32 #include "llvm/IR/Value.h"
33 #include "llvm/Pass.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include "llvm/Support/Debug.h"
36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
37 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
38 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
39 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
40 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
41 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
42 #include <algorithm>
43 #include <cmath>
44 using namespace llvm;
45
46 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
47 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
48 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
49 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
50 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
51 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
52 STATISTIC(NumLaneConflicts, "Number of dead lane conflicts tested");
53 STATISTIC(NumLaneResolves,  "Number of dead lane conflicts resolved");
54
55 static cl::opt<bool>
56 EnableJoining("join-liveintervals",
57               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
58               cl::init(true));
59
60 // Temporary flag to test critical edge unsplitting.
61 static cl::opt<bool>
62 EnableJoinSplits("join-splitedges",
63   cl::desc("Coalesce copies on split edges (default=subtarget)"), cl::Hidden);
64
65 // Temporary flag to test global copy optimization.
66 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
67 EnableGlobalCopies("join-globalcopies",
68   cl::desc("Coalesce copies that span blocks (default=subtarget)"),
69   cl::init(cl::BOU_UNSET), cl::Hidden);
70
71 static cl::opt<bool>
72 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
73          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
74          cl::Hidden);
75
76 namespace {
77   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass,
78                             private LiveRangeEdit::Delegate {
79     MachineFunction* MF;
80     MachineRegisterInfo* MRI;
81     const TargetMachine* TM;
82     const TargetRegisterInfo* TRI;
83     const TargetInstrInfo* TII;
84     LiveIntervals *LIS;
85     const MachineLoopInfo* Loops;
86     AliasAnalysis *AA;
87     RegisterClassInfo RegClassInfo;
88
89     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce global copies
90     /// in favor of keeping local copies.
91     bool JoinGlobalCopies;
92
93     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce fall-thru
94     /// blocks exclusively containing copies.
95     bool JoinSplitEdges;
96
97     /// WorkList - Copy instructions yet to be coalesced.
98     SmallVector<MachineInstr*, 8> WorkList;
99     SmallVector<MachineInstr*, 8> LocalWorkList;
100
101     /// ErasedInstrs - Set of instruction pointers that have been erased, and
102     /// that may be present in WorkList.
103     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ErasedInstrs;
104
105     /// Dead instructions that are about to be deleted.
106     SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
107
108     /// Virtual registers to be considered for register class inflation.
109     SmallVector<unsigned, 8> InflateRegs;
110
111     /// Recursively eliminate dead defs in DeadDefs.
112     void eliminateDeadDefs();
113
114     /// LiveRangeEdit callback.
115     void LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI);
116
117     /// coalesceLocals - coalesce the LocalWorkList.
118     void coalesceLocals();
119
120     /// joinAllIntervals - join compatible live intervals
121     void joinAllIntervals();
122
123     /// copyCoalesceInMBB - Coalesce copies in the specified MBB, putting
124     /// copies that cannot yet be coalesced into WorkList.
125     void copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB);
126
127     /// copyCoalesceWorkList - Try to coalesce all copies in CurrList. Return
128     /// true if any progress was made.
129     bool copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList);
130
131     /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
132     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
133     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
134     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
135     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
136     /// 'Again'.
137     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
138
139     /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
140     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
141     /// can use this information below to update aliases.
142     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
143
144     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
145     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
146
147     /// Attempt joining with a reserved physreg.
148     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
149
150     /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy. If
151     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
152     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
153     /// value number, eliminating a copy.
154     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
155
156     /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
157     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
158     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
159                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
160
161     /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy.
162     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
163     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
164     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
165     bool removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
166
167     /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a
168     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
169     bool reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI,
170                                  bool &IsDefCopy);
171
172     /// canJoinPhys - Return true if a physreg copy should be joined.
173     bool canJoinPhys(const CoalescerPair &CP);
174
175     /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
176     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
177     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
178     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
179     /// subregister.
180     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
181
182     /// eliminateUndefCopy - Handle copies of undef values.
183     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI, const CoalescerPair &CP);
184
185   public:
186     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
187     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
188       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
189     }
190
191     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
192
193     virtual void releaseMemory();
194
195     /// runOnMachineFunction - pass entry point
196     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
197
198     /// print - Implement the dump method.
199     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
200   };
201 } /// end anonymous namespace
202
203 char &llvm::RegisterCoalescerID = RegisterCoalescer::ID;
204
205 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
206                       "Simple Register Coalescing", false, false)
207 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
208 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
209 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
210 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
211 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
212                     "Simple Register Coalescing", false, false)
213
214 char RegisterCoalescer::ID = 0;
215
216 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
217                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
218                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
219   if (MI->isCopy()) {
220     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
221     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
222     Src = MI->getOperand(1).getReg();
223     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
224   } else if (MI->isSubregToReg()) {
225     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
226     DstSub = tri.composeSubRegIndices(MI->getOperand(0).getSubReg(),
227                                       MI->getOperand(3).getImm());
228     Src = MI->getOperand(2).getReg();
229     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
230   } else
231     return false;
232   return true;
233 }
234
235 // Return true if this block should be vacated by the coalescer to eliminate
236 // branches. The important cases to handle in the coalescer are critical edges
237 // split during phi elimination which contain only copies. Simple blocks that
238 // contain non-branches should also be vacated, but this can be handled by an
239 // earlier pass similar to early if-conversion.
240 static bool isSplitEdge(const MachineBasicBlock *MBB) {
241   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
242     return false;
243
244   for (MachineBasicBlock::const_iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
245        MII != E; ++MII) {
246     if (!MII->isCopyLike() && !MII->isUnconditionalBranch())
247       return false;
248   }
249   return true;
250 }
251
252 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
253   SrcReg = DstReg = 0;
254   SrcIdx = DstIdx = 0;
255   NewRC = 0;
256   Flipped = CrossClass = false;
257
258   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
259   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
260     return false;
261   Partial = SrcSub || DstSub;
262
263   // If one register is a physreg, it must be Dst.
264   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
265     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
266       return false;
267     std::swap(Src, Dst);
268     std::swap(SrcSub, DstSub);
269     Flipped = true;
270   }
271
272   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
273
274   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
275     // Eliminate DstSub on a physreg.
276     if (DstSub) {
277       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
278       if (!Dst) return false;
279       DstSub = 0;
280     }
281
282     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
283     if (SrcSub) {
284       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
285       if (!Dst) return false;
286       SrcSub = 0;
287     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
288       return false;
289     }
290   } else {
291     // Both registers are virtual.
292     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
293     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
294
295     // Both registers have subreg indices.
296     if (SrcSub && DstSub) {
297       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
298       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
299         return false;
300
301       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
302                                          SrcIdx, DstIdx);
303       if (!NewRC)
304         return false;
305     } else if (DstSub) {
306       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
307       SrcIdx = DstSub;
308       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
309     } else if (SrcSub) {
310       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
311       DstIdx = SrcSub;
312       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
313     } else {
314       // This is a straight copy without sub-registers.
315       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
316     }
317
318     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
319     if (!NewRC)
320       return false;
321
322     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
323     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
324     if (DstIdx && !SrcIdx) {
325       std::swap(Src, Dst);
326       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
327       Flipped = !Flipped;
328     }
329
330     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
331   }
332   // Check our invariants
333   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
334   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
335          "Cannot have a physical SubIdx");
336   SrcReg = Src;
337   DstReg = Dst;
338   return true;
339 }
340
341 bool CoalescerPair::flip() {
342   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
343     return false;
344   std::swap(SrcReg, DstReg);
345   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
346   Flipped = !Flipped;
347   return true;
348 }
349
350 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
351   if (!MI)
352     return false;
353   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
354   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
355     return false;
356
357   // Find the virtual register that is SrcReg.
358   if (Dst == SrcReg) {
359     std::swap(Src, Dst);
360     std::swap(SrcSub, DstSub);
361   } else if (Src != SrcReg) {
362     return false;
363   }
364
365   // Now check that Dst matches DstReg.
366   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
367     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
368       return false;
369     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
370     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
371     if (DstSub)
372       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
373     // Full copy of Src.
374     if (!SrcSub)
375       return DstReg == Dst;
376     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
377     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
378   } else {
379     // DstReg is virtual.
380     if (DstReg != Dst)
381       return false;
382     // Registers match, do the subregisters line up?
383     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
384            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
385   }
386 }
387
388 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
389   AU.setPreservesCFG();
390   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
391   AU.addRequired<LiveIntervals>();
392   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
393   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
394   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
395   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
396   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
397   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
398 }
399
400 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
401   SmallVector<unsigned, 8> NewRegs;
402   LiveRangeEdit(0, NewRegs, *MF, *LIS, 0, this).eliminateDeadDefs(DeadDefs);
403 }
404
405 // Callback from eliminateDeadDefs().
406 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
407   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
408   ErasedInstrs.insert(MI);
409 }
410
411 /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
412 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
413 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
414 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
415 /// eliminating a copy.  For example:
416 ///
417 ///  A3 = B0
418 ///    ...
419 ///  B1 = A3      <- this copy
420 ///
421 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
422 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
423 ///
424 /// This returns true if an interval was modified.
425 ///
426 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
427                                              MachineInstr *CopyMI) {
428   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
429   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
430
431   LiveInterval &IntA =
432     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
433   LiveInterval &IntB =
434     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
435   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
436
437   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
438   // the example above.
439   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
440   if (BLR == IntB.end()) return false;
441   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
442
443   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
444   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
445   // can't process it.
446   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
447
448   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
449   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
450   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
451   // The live range might not exist after fun with physreg coalescing.
452   if (ALR == IntA.end()) return false;
453   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
454
455   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
456   // Get the instruction that defines this value number.
457   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
458   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
459   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
460     return false;
461
462   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
463   LiveInterval::iterator ValLR =
464     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
465   if (ValLR == IntB.end())
466     return false;
467
468   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
469   // CopyMI.
470   MachineInstr *ValLREndInst =
471     LIS->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
472   if (!ValLREndInst || ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
473     return false;
474
475   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
476   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
477   // IntB, we can merge them.
478   if (ValLR+1 != BLR) return false;
479
480   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
481
482   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
483   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
484   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
485   // instruction #.
486   BValNo->def = FillerStart;
487
488   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
489   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
490   // two value numbers.
491   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
492
493   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
494   if (BValNo != ValLR->valno)
495     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
496   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
497
498   // If the source instruction was killing the source register before the
499   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
500   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
501   if (UIdx != -1) {
502     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
503   }
504
505   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
506   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
507   // will also add the isKill marker.
508   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
509   if (ALR->end == CopyIdx)
510     LIS->shrinkToUses(&IntA);
511
512   ++numExtends;
513   return true;
514 }
515
516 /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
517 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
518 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
519                                              LiveInterval &IntB,
520                                              VNInfo *AValNo,
521                                              VNInfo *BValNo) {
522   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
523   // the PHI values.
524   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
525     return true;
526
527   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
528        AI != AE; ++AI) {
529     if (AI->valno != AValNo) continue;
530     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
531       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
532     if (BI != IntB.ranges.begin())
533       --BI;
534     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
535       if (BI->valno == BValNo)
536         continue;
537       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
538         return true;
539       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
540         return true;
541     }
542   }
543   return false;
544 }
545
546 /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
547 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
548 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
549 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
550 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
551 /// definition. For example,
552 ///
553 ///  A3 = op A2 B0<kill>
554 ///    ...
555 ///  B1 = A3      <- this copy
556 ///    ...
557 ///     = op A3   <- more uses
558 ///
559 /// ==>
560 ///
561 ///  B2 = op B0 A2<kill>
562 ///    ...
563 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
564 ///    ...
565 ///     = op B2   <- more uses
566 ///
567 /// This returns true if an interval was modified.
568 ///
569 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
570                                                  MachineInstr *CopyMI) {
571   assert (!CP.isPhys());
572
573   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
574
575   LiveInterval &IntA =
576     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
577   LiveInterval &IntB =
578     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
579
580   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B1' in
581   // the example above.
582   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
583   if (!BValNo || BValNo->def != CopyIdx)
584     return false;
585
586   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
587   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
588   assert(AValNo && "COPY source not live");
589   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused())
590     return false;
591   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
592   if (!DefMI)
593     return false;
594   if (!DefMI->isCommutable())
595     return false;
596   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
597   // destination register.
598   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
599   assert(DefIdx != -1);
600   unsigned UseOpIdx;
601   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
602     return false;
603   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
604   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
605     return false;
606   if (Op1 == UseOpIdx)
607     NewDstIdx = Op2;
608   else if (Op2 == UseOpIdx)
609     NewDstIdx = Op1;
610   else
611     return false;
612
613   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
614   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
615   if (NewReg != IntB.reg || !LiveRangeQuery(IntB, AValNo->def).isKill())
616     return false;
617
618   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
619   // uses which the new definition can reach.
620   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
621     return false;
622
623   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
624   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
625   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI =
626          MRI->use_nodbg_begin(IntA.reg),
627        UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
628     MachineInstr *UseMI = &*UI;
629     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
630     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
631     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
632       continue;
633     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
634     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(UI.getOperandNo()))
635       return false;
636   }
637
638   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
639                << *DefMI);
640
641   // At this point we have decided that it is legal to do this
642   // transformation.  Start by commuting the instruction.
643   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
644   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
645   if (!NewMI)
646     return false;
647   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
648       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
649       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
650     return false;
651   if (NewMI != DefMI) {
652     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
653     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
654     MBB->insert(Pos, NewMI);
655     MBB->erase(DefMI);
656   }
657   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
658   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
659
660   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
661   // A = or A, B
662   // ...
663   // B = A
664   // ...
665   // C = A<kill>
666   // ...
667   //   = B
668
669   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
670   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
671          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
672     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
673     MachineInstr *UseMI = &*UI;
674     ++UI;
675     if (UseMI->isDebugValue()) {
676       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
677       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
678       UseMO.setReg(NewReg);
679       continue;
680     }
681     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
682     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
683     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
684       continue;
685     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
686     UseMO.setIsKill(false);
687     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
688       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
689     else
690       UseMO.setReg(NewReg);
691     if (UseMI == CopyMI)
692       continue;
693     if (!UseMI->isCopy())
694       continue;
695     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
696         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
697       continue;
698
699     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
700     // BValNo.
701     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
702     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
703     if (!DVNI)
704       continue;
705     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
706     assert(DVNI->def == DefIdx);
707     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
708     ErasedInstrs.insert(UseMI);
709     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
710     UseMI->eraseFromParent();
711   }
712
713   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
714   // is updated.
715   VNInfo *ValNo = BValNo;
716   ValNo->def = AValNo->def;
717   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
718        AI != AE; ++AI) {
719     if (AI->valno != AValNo) continue;
720     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, AI->end, ValNo));
721   }
722   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
723
724   IntA.removeValNo(AValNo);
725   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
726   ++numCommutes;
727   return true;
728 }
729
730 /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
731 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
732 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(CoalescerPair &CP,
733                                                 MachineInstr *CopyMI,
734                                                 bool &IsDefCopy) {
735   IsDefCopy = false;
736   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
737   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
738   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
739   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
740   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
741     return false;
742
743   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
744   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
745   VNInfo *ValNo = LiveRangeQuery(SrcInt, CopyIdx).valueIn();
746   assert(ValNo && "CopyMI input register not live");
747   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
748     return false;
749   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
750   if (!DefMI)
751     return false;
752   if (DefMI->isCopyLike()) {
753     IsDefCopy = true;
754     return false;
755   }
756   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
757     return false;
758   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
759     return false;
760   bool SawStore = false;
761   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
762     return false;
763   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
764   if (MCID.getNumDefs() != 1)
765     return false;
766   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
767   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
768   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
769   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
770     return false;
771
772   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
773   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
774     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
775       unsigned NewDstReg = DstReg;
776
777       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
778                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
779       if (NewDstIdx)
780         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
781
782       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
783       // constructed later is permitted for the instruction.
784       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
785         return false;
786     } else {
787       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
788       // it hasn't actually happened.
789       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
790              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
791     }
792   }
793
794   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
795   MachineBasicBlock::iterator MII =
796     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
797   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, DefMI, *TRI);
798   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
799
800   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
801   CopyMI->eraseFromParent();
802   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
803
804   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
805   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
806   // NewMI into SlotIndexes.
807   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
808   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
809          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
810     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
811     if (MO.isReg()) {
812       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
813              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
814       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
815     }
816   }
817
818   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
819     unsigned NewIdx = NewMI->getOperand(0).getSubReg();
820     const TargetRegisterClass *RCForInst;
821     if (NewIdx)
822       RCForInst = TRI->getMatchingSuperRegClass(MRI->getRegClass(DstReg), DefRC,
823                                                 NewIdx);
824
825     if (MRI->constrainRegClass(DstReg, DefRC)) {
826       // The materialized instruction is quite capable of setting DstReg
827       // directly, but it may still have a now-trivial subregister index which
828       // we should clear.
829       NewMI->getOperand(0).setSubReg(0);
830     } else if (NewIdx && RCForInst) {
831       // The subreg index on NewMI is essential; we still have to make sure
832       // DstReg:idx is in a class that NewMI can use.
833       MRI->constrainRegClass(DstReg, RCForInst);
834     } else {
835       // DstReg is actually incompatible with NewMI, we have to move to a
836       // super-reg's class. This could come from a sequence like:
837       //     GR32 = MOV32r0
838       //     GR8 = COPY GR32:sub_8
839       MRI->setRegClass(DstReg, CP.getNewRC());
840       updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
841       NewMI->getOperand(0).setSubReg(
842           TRI->composeSubRegIndices(SrcIdx, DefMI->getOperand(0).getSubReg()));
843     }
844   } else if (NewMI->getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
845     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
846     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
847     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
848            "Only expect virtual or physical registers in remat");
849     NewMI->getOperand(0).setIsDead(true);
850     NewMI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(CopyDstReg,
851                                                 true  /*IsDef*/,
852                                                 true  /*IsImp*/,
853                                                 false /*IsKill*/));
854   }
855
856   if (NewMI->getOperand(0).getSubReg())
857     NewMI->getOperand(0).setIsUndef();
858
859   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
860   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
861   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
862          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
863     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
864     if (MO.isReg()) {
865       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
866       // Discard VReg implicit defs.
867       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
868         NewMI->addOperand(MO);
869       }
870     }
871   }
872
873   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
874   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
875     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
876     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
877       if (LiveInterval *LI = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
878         LI->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
879   }
880
881   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
882   ++NumReMats;
883
884   // The source interval can become smaller because we removed a use.
885   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
886   if (!DeadDefs.empty())
887     eliminateDeadDefs();
888
889   return true;
890 }
891
892 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
893 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
894 ///
895 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
896 ///
897 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
898 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
899 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
900                                            const CoalescerPair &CP) {
901   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
902   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
903   if (SrcInt->liveAt(Idx))
904     return false;
905   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
906   if (DstInt->liveAt(Idx))
907     return false;
908
909   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
910   if (CP.isFlipped())
911     DstInt = SrcInt;
912   SrcInt = 0;
913
914   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
915   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
916   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
917
918   // Find new undef uses.
919   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
920          I = MRI->reg_nodbg_begin(DstInt->reg), E = MRI->reg_nodbg_end();
921        I != E; ++I) {
922     MachineOperand &MO = I.getOperand();
923     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
924       continue;
925     MachineInstr *MI = MO.getParent();
926     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
927     if (DstInt->liveAt(Idx))
928       continue;
929     MO.setIsUndef(true);
930     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
931   }
932   return true;
933 }
934
935 /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
936 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
937 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
938 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
939 /// subregister.
940 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
941                                           unsigned DstReg,
942                                           unsigned SubIdx) {
943   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
944   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? 0 : &LIS->getInterval(DstReg);
945
946   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
947   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(SrcReg);
948        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
949     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
950     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
951     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
952     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
953     // operands mentioning the virtual register.
954     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI))
955       continue;
956
957     SmallVector<unsigned,8> Ops;
958     bool Reads, Writes;
959     tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
960
961     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
962     // because SrcReg is a sub-register.
963     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
964       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
965
966     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
967     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
968       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
969
970       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
971       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
972       // versa.
973       if (SubIdx && MO.isDef())
974         MO.setIsUndef(!Reads);
975
976       if (DstIsPhys)
977         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
978       else
979         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
980     }
981
982     DEBUG({
983         dbgs() << "\t\tupdated: ";
984         if (!UseMI->isDebugValue())
985           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
986         dbgs() << *UseMI;
987       });
988   }
989 }
990
991 /// canJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
992 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
993   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
994   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
995   /// always beneficial.
996   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
997     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
998     return false;
999   }
1000
1001   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1002   if (CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
1003     return true;
1004
1005   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join defs into reserved register.\n");
1006   return false;
1007 }
1008
1009 /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
1010 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
1011 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
1012 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
1013 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
1014 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1015
1016   Again = false;
1017   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1018
1019   CoalescerPair CP(*TRI);
1020   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1021     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1022     return false;
1023   }
1024
1025   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1026   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1027   // ranges.
1028   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1029     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1030     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1031     eliminateDeadDefs();
1032     return true;
1033   }
1034
1035   // Eliminate undefs.
1036   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
1037     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
1038     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1039     CopyMI->eraseFromParent();
1040     return false;  // Not coalescable.
1041   }
1042
1043   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1044   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1045   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1046   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1047     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1048     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1049     LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(CopyMI));
1050     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1051       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1052       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1053       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1054       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1055       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1056     }
1057     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1058     CopyMI->eraseFromParent();
1059     return true;
1060   }
1061
1062   // Enforce policies.
1063   if (CP.isPhys()) {
1064     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1065                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1066                  << '\n');
1067     if (!canJoinPhys(CP)) {
1068       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1069       // trivial computation, try rematerializing it.
1070       bool IsDefCopy;
1071       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1072         return true;
1073       if (IsDefCopy)
1074         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1075       return false;
1076     }
1077   } else {
1078     DEBUG({
1079       dbgs() << "\tConsidering merging to " << CP.getNewRC()->getName()
1080              << " with ";
1081       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1082         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
1083                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1084                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1085                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1086       else
1087         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1088                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1089     });
1090
1091     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1092     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).ranges.size() >
1093                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size())
1094       CP.flip();
1095   }
1096
1097   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1098   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1099   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1100   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1101   if (!joinIntervals(CP)) {
1102     // Coalescing failed.
1103
1104     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1105     // rematerializing it.
1106     bool IsDefCopy;
1107     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1108       return true;
1109
1110     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1111     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1112       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1113           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1114         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1115         CopyMI->eraseFromParent();
1116         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1117         return true;
1118       }
1119     }
1120
1121     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1122     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1123     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1124     return false;
1125   }
1126
1127   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1128   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1129   if (CP.isCrossClass()) {
1130     ++numCrossRCs;
1131     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1132   }
1133
1134   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1135   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1136   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1137     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1138
1139   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1140   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1141   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1142   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1143
1144   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1145   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1146   if (CP.getDstIdx())
1147     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1148   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1149
1150   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1151   // being merged.
1152   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1153
1154   // Update regalloc hint.
1155   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1156
1157   DEBUG({
1158     dbgs() << "\tJoined. Result = " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1159     if (!CP.isPhys())
1160       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1161      dbgs() << '\n';
1162   });
1163
1164   ++numJoins;
1165   return true;
1166 }
1167
1168 /// Attempt joining with a reserved physreg.
1169 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1170   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1171   assert(MRI->isReserved(CP.getDstReg()) && "Not a reserved register");
1172   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1173   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1174                << '\n');
1175
1176   assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1177          "Invalid join with reserved register");
1178
1179   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1180   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of CP.DstReg().
1181   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1182   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1183
1184   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1185   // register live ranges to look like dead defs.
1186   for (MCRegUnitIterator UI(CP.getDstReg(), TRI); UI.isValid(); ++UI)
1187     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1188       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1189       return false;
1190     }
1191
1192   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1193   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1194   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1195   // defs are there.
1196
1197   // Delete the identity copy.
1198   MachineInstr *CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1199   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1200   CopyMI->eraseFromParent();
1201
1202   // We don't track kills for reserved registers.
1203   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1204
1205   return true;
1206 }
1207
1208 //===----------------------------------------------------------------------===//
1209 //                 Interference checking and interval joining
1210 //===----------------------------------------------------------------------===//
1211 //
1212 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1213 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1214 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1215 // resolved.
1216 //
1217 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1218 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1219 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1220 // overlapping values can be defined at the same index.
1221 //
1222 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1223 //
1224 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1225 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1226 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1227 //
1228 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1229 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1230 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1231 //
1232 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1233 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1234 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1235 //    can be erased after joining.
1236 //
1237 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1238 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1239 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1240 //    copy instruction:
1241 //
1242 //      %src = COPY %ext
1243 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1244 //
1245 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1246 //    defining one lane at a time:
1247 //
1248 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1249 //      %src = BAR
1250 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1251 //
1252 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1253 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1254 //    which was undef anyway.
1255 //
1256 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1257 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1258 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1259 //    new PHI values.
1260 //
1261 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1262 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1263 //    individual live ranges per lane.
1264 //
1265 //      %dst<def> = FOO
1266 //      %src = BAR
1267 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1268 //
1269 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1270 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1271
1272 namespace {
1273 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1274 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1275 /// side of the CoalescerPair.
1276 class JoinVals {
1277   LiveInterval &LI;
1278
1279   // Location of this register in the final joined register.
1280   // Either CP.DstIdx or CP.SrcIdx.
1281   unsigned SubIdx;
1282
1283   // Values that will be present in the final live range.
1284   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1285
1286   const CoalescerPair &CP;
1287   LiveIntervals *LIS;
1288   SlotIndexes *Indexes;
1289   const TargetRegisterInfo *TRI;
1290
1291   // Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in NewVNInfo.
1292   // This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1293   SmallVector<int, 8> Assignments;
1294
1295   // Conflict resolution for overlapping values.
1296   enum ConflictResolution {
1297     // No overlap, simply keep this value.
1298     CR_Keep,
1299
1300     // Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1301     // Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1302     // values.
1303     CR_Erase,
1304
1305     // Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1306     // This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1307     // instruction.
1308     CR_Merge,
1309
1310     // Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1311     // complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1312     // before and after this def.
1313     // Used when clobbering undefined or dead lanes.
1314     CR_Replace,
1315
1316     // Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1317     CR_Unresolved,
1318
1319     // Unresolvable conflict. Abort the join.
1320     CR_Impossible
1321   };
1322
1323   // Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1324   // joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1325   // DstReg.
1326   struct Val {
1327     ConflictResolution Resolution;
1328
1329     // Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1330     unsigned WriteLanes;
1331
1332     // Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1333     // safe to clobber.
1334     unsigned ValidLanes;
1335
1336     // Value in LI being redefined by this def.
1337     VNInfo *RedefVNI;
1338
1339     // Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1340     VNInfo *OtherVNI;
1341
1342     // Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
1343     //
1344     // IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
1345     // is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
1346     // safely erased if they are overlapping a live value in the other live
1347     // interval.
1348     //
1349     // Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
1350     // ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
1351     // longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
1352     // normal values.
1353     bool ErasableImplicitDef;
1354
1355     // True when the live range of this value will be pruned because of an
1356     // overlapping CR_Replace value in the other live range.
1357     bool Pruned;
1358
1359     // True once Pruned above has been computed.
1360     bool PrunedComputed;
1361
1362     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1363             RedefVNI(0), OtherVNI(0), ErasableImplicitDef(false),
1364             Pruned(false), PrunedComputed(false) {}
1365
1366     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1367   };
1368
1369   // One entry per value number in LI.
1370   SmallVector<Val, 8> Vals;
1371
1372   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef);
1373   VNInfo *stripCopies(VNInfo *VNI);
1374   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1375   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1376   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1377                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1378   bool usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned);
1379   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1380
1381 public:
1382   JoinVals(LiveInterval &li, unsigned subIdx,
1383            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo,
1384            const CoalescerPair &cp,
1385            LiveIntervals *lis,
1386            const TargetRegisterInfo *tri)
1387     : LI(li), SubIdx(subIdx), NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis),
1388       Indexes(LIS->getSlotIndexes()), TRI(tri),
1389       Assignments(LI.getNumValNums(), -1), Vals(LI.getNumValNums())
1390   {}
1391
1392   /// Analyze defs in LI and compute a value mapping in NewVNInfo.
1393   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1394   bool mapValues(JoinVals &Other);
1395
1396   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1397   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1398   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1399
1400   /// Prune the live range of values in Other.LI where they would conflict with
1401   /// CR_Replace values in LI. Collect end points for restoring the live range
1402   /// after joining.
1403   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints);
1404
1405   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1406   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1407   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1408   /// the erased instrs.
1409   void eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1410                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1411
1412   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1413   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1414 };
1415 } // end anonymous namespace
1416
1417 /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1418 /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1419 /// previous value of the register.
1420 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) {
1421   unsigned L = 0;
1422   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1423     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != LI.reg || !MO->isDef())
1424       continue;
1425     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1426            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1427     if (MO->readsReg())
1428       Redef = true;
1429   }
1430   return L;
1431 }
1432
1433 /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1434 VNInfo *JoinVals::stripCopies(VNInfo *VNI) {
1435   while (!VNI->isPHIDef()) {
1436     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1437     assert(MI && "No defining instruction");
1438     if (!MI->isFullCopy())
1439       break;
1440     unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1441     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1442       break;
1443     LiveRangeQuery LRQ(LIS->getInterval(Reg), VNI->def);
1444     if (!LRQ.valueIn())
1445       break;
1446     VNI = LRQ.valueIn();
1447   }
1448   return VNI;
1449 }
1450
1451 /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1452 /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1453 /// CR_Unresolved.
1454 /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1455 /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1456 /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1457 /// impossible.
1458 JoinVals::ConflictResolution
1459 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1460   Val &V = Vals[ValNo];
1461   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1462   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1463   if (VNI->isUnused()) {
1464     V.WriteLanes = ~0u;
1465     return CR_Keep;
1466   }
1467
1468   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1469   const MachineInstr *DefMI = 0;
1470   if (VNI->isPHIDef()) {
1471     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1472     V.ValidLanes = V.WriteLanes = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1473   } else {
1474     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1475     bool Redef = false;
1476     V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1477
1478     // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1479     // lanes than the ones written by this instruction.
1480     // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1481     // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1482     //
1483     // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1484     //
1485     //   %src:ssub1<def> = FOO
1486     //
1487     // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1488     //
1489     //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1490     //
1491     // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1492     // not important.
1493     if (Redef) {
1494       V.RedefVNI = LiveRangeQuery(LI, VNI->def).valueIn();
1495       assert(V.RedefVNI && "Instruction is reading nonexistent value");
1496       computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1497       V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1498     }
1499
1500     // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1501     if (DefMI->isImplicitDef()) {
1502       // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
1503       // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
1504       // another block, this flag is cleared again.
1505       V.ErasableImplicitDef = true;
1506       V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1507     }
1508   }
1509
1510   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1511   LiveRangeQuery OtherLRQ(Other.LI, VNI->def);
1512
1513   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1514   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1515   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1516   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1517   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1518     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1519
1520     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1521     // one we see.
1522     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1523       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1524     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1525       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1526       // register. Not mergeable.
1527       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1528       return CR_Impossible;
1529     }
1530     V.OtherVNI = OtherVNI;
1531     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1532     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1533     if (!OtherV.isAnalyzed())
1534       return CR_Keep;
1535     // Both sides have been analyzed now.
1536     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1537     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1538     if (VNI->isPHIDef())
1539       return CR_Merge;
1540     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1541       // Overlapping lanes can't be resolved.
1542       return CR_Impossible;
1543     else
1544       return CR_Merge;
1545   }
1546
1547   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1548   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1549   if (!V.OtherVNI)
1550     // No overlap, no conflict.
1551     return CR_Keep;
1552
1553   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1554
1555   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1556   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1557   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1558   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1559
1560   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
1561   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
1562   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
1563   // technically.
1564   //
1565   // WHen it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
1566   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
1567   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
1568       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
1569     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
1570                  << " extends into BB#" << DefMI->getParent()->getNumber()
1571                  << ", keeping it.\n");
1572     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
1573   }
1574
1575   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1576   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1577   if (VNI->isPHIDef())
1578     return CR_Replace;
1579
1580   // Check for simple erasable conflicts.
1581   if (DefMI->isImplicitDef())
1582     return CR_Erase;
1583
1584   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1585   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1586   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1587     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1588     // here too.
1589     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1590     return CR_Erase;
1591   }
1592
1593   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1594   // VNI.
1595   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
1596     return CR_Keep;
1597
1598   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
1599   //
1600   //   %other = COPY %ext
1601   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
1602   //
1603   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial() &&
1604       stripCopies(VNI) == stripCopies(V.OtherVNI))
1605     return CR_Erase;
1606
1607   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
1608   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
1609   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
1610   //
1611   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
1612   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
1613   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
1614   //   4 BAZ %dst<kill>
1615   //   5 QUUX %src<kill>
1616   //
1617   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
1618   // handles this complex value mapping.
1619   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
1620     return CR_Replace;
1621
1622   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
1623   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
1624   //
1625   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
1626   //
1627   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
1628   // clobber def would clobber %src before it was read.
1629   if (OtherLRQ.isKill()) {
1630     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
1631     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
1632            "Only early clobber defs can overlap a kill");
1633     return CR_Impossible;
1634   }
1635
1636   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
1637   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
1638   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
1639   // Otherwise Other.LI wouldn't be live here.
1640   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
1641     return CR_Impossible;
1642
1643   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
1644   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
1645   // value to escape the basic block.
1646   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1647   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
1648     return CR_Impossible;
1649
1650   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
1651   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
1652   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
1653   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
1654   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
1655   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
1656   // dominator tree.
1657   return CR_Unresolved;
1658 }
1659
1660 /// Compute the value assignment for ValNo in LI.
1661 /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1662 /// the stack.
1663 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1664   Val &V = Vals[ValNo];
1665   if (V.isAnalyzed()) {
1666     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
1667     // supposed to reappear before it has been assigned.
1668     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
1669     return;
1670   }
1671   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
1672   case CR_Erase:
1673   case CR_Merge:
1674     // Merge this ValNo into OtherVNI.
1675     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
1676     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
1677     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
1678     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(LI.reg) << ':' << ValNo << '@'
1679                  << LI.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
1680                  << PrintReg(Other.LI.reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
1681                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
1682                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
1683     break;
1684   case CR_Replace:
1685   case CR_Unresolved:
1686     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
1687     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
1688     Other.Vals[V.OtherVNI->id].Pruned = true;
1689     // Fall through.
1690   default:
1691     // This value number needs to go in the final joined live range.
1692     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
1693     NewVNInfo.push_back(LI.getValNumInfo(ValNo));
1694     break;
1695   }
1696 }
1697
1698 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
1699   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1700     computeAssignment(i, Other);
1701     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
1702       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1703                    << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1704       return false;
1705     }
1706   }
1707   return true;
1708 }
1709
1710 /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LI, compute
1711 /// the extent of the tainted lanes in the block.
1712 ///
1713 /// Multiple values in Other.LI can be affected since partial redefinitions can
1714 /// preserve previously tainted lanes.
1715 ///
1716 ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
1717 ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
1718 ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
1719 ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
1720 ///
1721 /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
1722 /// entry to TaintedVals.
1723 ///
1724 /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
1725 bool JoinVals::
1726 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
1727             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
1728   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1729   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1730   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
1731
1732   // Scan Other.LI from VNI.def to MBBEnd.
1733   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LI.find(VNI->def);
1734   assert(OtherI != Other.LI.end() && "No conflict?");
1735   do {
1736     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
1737     // lanes escape the block.
1738     SlotIndex End = OtherI->end;
1739     if (End >= MBBEnd) {
1740       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1741                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
1742       return false;
1743     }
1744     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1745                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
1746                  << " to " << End << '\n');
1747     // A dead def is not a problem.
1748     if (End.isDead())
1749       break;
1750     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
1751
1752     // Check for another def in the MBB.
1753     if (++OtherI == Other.LI.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
1754       break;
1755
1756     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
1757     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
1758     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
1759     if (!OV.RedefVNI)
1760       break;
1761   } while (TaintedLanes);
1762   return true;
1763 }
1764
1765 /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
1766 /// This does not include partial redefinitions of Reg.
1767 bool JoinVals::usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
1768                          unsigned Lanes) {
1769   if (MI->isDebugValue())
1770     return false;
1771   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
1772     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
1773       continue;
1774     if (!MO->readsReg())
1775       continue;
1776     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1777                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
1778       return true;
1779   }
1780   return false;
1781 }
1782
1783 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
1784   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1785     Val &V = Vals[i];
1786     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
1787     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
1788       continue;
1789     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1790                  << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1791     ++NumLaneConflicts;
1792     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
1793     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
1794     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1795
1796     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
1797     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
1798     // the tainted lanes.
1799     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
1800     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
1801     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
1802       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
1803       return false;
1804
1805     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
1806
1807     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
1808     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1809     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
1810     if (!VNI->isPHIDef()) {
1811       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1812       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
1813       ++MI;
1814     }
1815     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
1816            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
1817     MachineInstr *LastMI =
1818       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
1819     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1820     unsigned TaintNum = 0;
1821     for(;;) {
1822       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
1823       if (usesLanes(MI, Other.LI.reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
1824         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
1825         return false;
1826       }
1827       // LastMI is the last instruction to use the current value.
1828       if (&*MI == LastMI) {
1829         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
1830           break;
1831         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
1832         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1833         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
1834       }
1835       ++MI;
1836     }
1837
1838     // The tainted lanes are unused.
1839     V.Resolution = CR_Replace;
1840     ++NumLaneResolves;
1841   }
1842   return true;
1843 }
1844
1845 // Determine if ValNo is a copy of a value number in LI or Other.LI that will
1846 // be pruned:
1847 //
1848 //   %dst = COPY %src
1849 //   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
1850 //   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
1851 //
1852 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1853   Val &V = Vals[ValNo];
1854   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
1855     return V.Pruned;
1856
1857   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
1858     return V.Pruned;
1859
1860   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
1861   // has been pruned.
1862   V.PrunedComputed = true;
1863   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
1864   return V.Pruned;
1865 }
1866
1867 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
1868                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints) {
1869   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1870     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1871     switch (Vals[i].Resolution) {
1872     case CR_Keep:
1873       break;
1874     case CR_Replace: {
1875       // This value takes precedence over the value in Other.LI.
1876       LIS->pruneValue(&Other.LI, Def, &EndPoints);
1877       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
1878       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
1879       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
1880       // has been replaced.
1881       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
1882       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
1883                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
1884       if (!Def.isBlock()) {
1885         // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
1886         // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
1887         // continue past this instruction.
1888         for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
1889              MO.isValid(); ++MO)
1890           if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == LI.reg) {
1891             MO->setIsUndef(EraseImpDef);
1892             MO->setIsDead(false);
1893           }
1894         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
1895         // the live range also reaches the instruction at Def.
1896         if (!EraseImpDef)
1897           EndPoints.push_back(Def);
1898       }
1899       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.LI.reg) << " at " << Def
1900                    << ": " << Other.LI << '\n');
1901       break;
1902     }
1903     case CR_Erase:
1904     case CR_Merge:
1905       if (isPrunedValue(i, Other)) {
1906         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LI or Other.LI.
1907         // We can no longer trust the value mapping computed by
1908         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
1909         // been replaced.
1910         LIS->pruneValue(&LI, Def, &EndPoints);
1911         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(LI.reg) << " at "
1912                      << Def << ": " << LI << '\n');
1913       }
1914       break;
1915     case CR_Unresolved:
1916     case CR_Impossible:
1917       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
1918     }
1919   }
1920 }
1921
1922 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1923                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
1924   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1925     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
1926     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1927     switch (Vals[i].Resolution) {
1928     case CR_Keep:
1929       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
1930       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
1931       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
1932       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
1933         break;
1934       // Remove value number i from LI. Note that this VNInfo is still present
1935       // in NewVNInfo, so it will appear as an unused value number in the final
1936       // joined interval.
1937       LI.getValNumInfo(i)->markUnused();
1938       LI.removeValNo(LI.getValNumInfo(i));
1939       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LI << '\n');
1940       // FALL THROUGH.
1941
1942     case CR_Erase: {
1943       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1944       assert(MI && "No instruction to erase");
1945       if (MI->isCopy()) {
1946         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1947         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1948             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
1949           ShrinkRegs.push_back(Reg);
1950       }
1951       ErasedInstrs.insert(MI);
1952       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
1953       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1954       MI->eraseFromParent();
1955       break;
1956     }
1957     default:
1958       break;
1959     }
1960   }
1961 }
1962
1963 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
1964   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1965   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1966   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1967   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1968   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1969
1970   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1971                << "\n\t\tLHS = " << PrintReg(CP.getDstReg()) << ' ' << LHS
1972                << '\n');
1973
1974   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
1975   // Detect impossible conflicts early.
1976   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
1977     return false;
1978
1979   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
1980   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
1981     return false;
1982
1983   // All clear, the live ranges can be merged.
1984
1985   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
1986   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
1987   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
1988   // restore the live range after joining.
1989   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
1990   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints);
1991   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints);
1992
1993   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
1994   // registers to require trimming.
1995   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
1996   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
1997   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
1998   while (!ShrinkRegs.empty())
1999     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
2000
2001   // Join RHS into LHS.
2002   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo,
2003            MRI);
2004
2005   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
2006   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
2007   // ranges. They are reinserted after register allocation.
2008   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
2009   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
2010
2011   if (EndPoints.empty())
2012     return true;
2013
2014   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2015   // CR_Replace conflicts.
2016   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
2017                << " points: " << LHS << '\n');
2018   LIS->extendToIndices(&LHS, EndPoints);
2019   return true;
2020 }
2021
2022 /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
2023 /// returns false.
2024 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
2025   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
2026 }
2027
2028 namespace {
2029 // Information concerning MBB coalescing priority.
2030 struct MBBPriorityInfo {
2031   MachineBasicBlock *MBB;
2032   unsigned Depth;
2033   bool IsSplit;
2034
2035   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
2036     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
2037 };
2038 }
2039
2040 // C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
2041 // block (the unsigned), and then on the MBB number.
2042 //
2043 // EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
2044 static int compareMBBPriority(const void *L, const void *R) {
2045   const MBBPriorityInfo *LHS = static_cast<const MBBPriorityInfo*>(L);
2046   const MBBPriorityInfo *RHS = static_cast<const MBBPriorityInfo*>(R);
2047   // Deeper loops first
2048   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
2049     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
2050
2051   // Try to unsplit critical edges next.
2052   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
2053     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
2054
2055   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
2056   // the most difficult copies first while intervals are short.
2057   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
2058   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
2059   if (cl != cr)
2060     return cl > cr ? -1 : 1;
2061
2062   // As a last resort, sort by block number.
2063   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
2064 }
2065
2066 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
2067 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
2068   if (!Copy->isCopy())
2069     return false;
2070
2071   if (Copy->getOperand(1).isUndef())
2072     return false;
2073
2074   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
2075   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
2076   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
2077       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
2078     return false;
2079
2080   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
2081     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
2082 }
2083
2084 // Try joining WorkList copies starting from index From.
2085 // Null out any successful joins.
2086 bool RegisterCoalescer::
2087 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
2088   bool Progress = false;
2089   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
2090     if (!CurrList[i])
2091       continue;
2092     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
2093     // dead code elimination.
2094     if (ErasedInstrs.erase(CurrList[i])) {
2095       CurrList[i] = 0;
2096       continue;
2097     }
2098     bool Again = false;
2099     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
2100     Progress |= Success;
2101     if (Success || !Again)
2102       CurrList[i] = 0;
2103   }
2104   return Progress;
2105 }
2106
2107 void
2108 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
2109   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
2110
2111   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
2112   // yet, it might invalidate the iterator.
2113   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
2114   if (JoinGlobalCopies) {
2115     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
2116     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
2117     // have local live range splitting. In particular this is required by
2118     // cmp+jmp macro fusion.
2119     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2120          MII != E; ++MII) {
2121       if (!MII->isCopyLike())
2122         continue;
2123       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS))
2124         LocalWorkList.push_back(&(*MII));
2125       else
2126         WorkList.push_back(&(*MII));
2127     }
2128   }
2129   else {
2130      for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
2131           MII != E; ++MII)
2132        if (MII->isCopyLike())
2133          WorkList.push_back(MII);
2134   }
2135   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
2136   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
2137   // joinable on the first attempt.
2138   MutableArrayRef<MachineInstr*>
2139     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
2140   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
2141     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
2142                                (MachineInstr*)0), WorkList.end());
2143 }
2144
2145 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
2146   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
2147   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
2148     if (LocalWorkList[j])
2149       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
2150   }
2151   LocalWorkList.clear();
2152 }
2153
2154 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
2155   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
2156   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
2157
2158   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
2159   MBBs.reserve(MF->size());
2160   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
2161     MachineBasicBlock *MBB = I;
2162     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
2163                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
2164   }
2165   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
2166
2167   // Coalesce intervals in MBB priority order.
2168   unsigned CurrDepth = UINT_MAX;
2169   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
2170     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
2171     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
2172       coalesceLocals();
2173       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
2174     }
2175     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
2176   }
2177   coalesceLocals();
2178
2179   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2180   // until we make no progress.
2181   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
2182     /* empty */ ;
2183 }
2184
2185 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2186   ErasedInstrs.clear();
2187   WorkList.clear();
2188   DeadDefs.clear();
2189   InflateRegs.clear();
2190 }
2191
2192 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2193   MF = &fn;
2194   MRI = &fn.getRegInfo();
2195   TM = &fn.getTarget();
2196   TRI = TM->getRegisterInfo();
2197   TII = TM->getInstrInfo();
2198   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2199   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2200   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2201
2202   const TargetSubtargetInfo &ST = TM->getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
2203   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
2204     JoinGlobalCopies = ST.enableMachineScheduler();
2205   else
2206     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
2207
2208   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
2209   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
2210   // splitting optimization.
2211   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
2212
2213   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2214                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2215
2216   if (VerifyCoalescing)
2217     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2218
2219   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2220
2221   // Join (coalesce) intervals if requested.
2222   if (EnableJoining)
2223     joinAllIntervals();
2224
2225   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2226   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2227   // DPR inflation.
2228   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2229   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2230                     InflateRegs.end());
2231   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2232   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2233     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2234     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2235       continue;
2236     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2237       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2238                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
2239       ++NumInflated;
2240     }
2241   }
2242
2243   DEBUG(dump());
2244   if (VerifyCoalescing)
2245     MF->verify(this, "After register coalescing");
2246   return true;
2247 }
2248
2249 /// print - Implement the dump method.
2250 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2251    LIS->print(O, m);
2252 }