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