lib/CodeGen/RegisterPressure.cpp

   1 //===-- RegisterPressure.cpp - Dynamic Register Pressure ------------------===//
   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 RegisterPressure class which can be used to track
  11 // MachineInstr level register pressure.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 /// Increase register pressure for each set impacted by this register class.
  27 static void increaseSetPressure(std::vector<unsigned> &CurrSetPressure,
  28                                 std::vector<unsigned> &MaxSetPressure,
  29                                 const TargetRegisterClass *RC,
  30                                 const TargetRegisterInfo *TRI) {
  31   unsigned Weight = TRI->getRegClassWeight(RC).RegWeight;
  32   for (const int *PSet = TRI->getRegClassPressureSets(RC);
  33        *PSet != -1; ++PSet) {
  34     CurrSetPressure[*PSet] += Weight;
  35     if (&CurrSetPressure != &MaxSetPressure
  36         && CurrSetPressure[*PSet] > MaxSetPressure[*PSet]) {
  37       MaxSetPressure[*PSet] = CurrSetPressure[*PSet];
  38     }
  39   }
  40 }
  41
  42 /// Decrease register pressure for each set impacted by this register class.
  43 static void decreaseSetPressure(std::vector<unsigned> &CurrSetPressure,
  44                                 const TargetRegisterClass *RC,
  45                                 const TargetRegisterInfo *TRI) {
  46   unsigned Weight = TRI->getRegClassWeight(RC).RegWeight;
  47   for (const int *PSet = TRI->getRegClassPressureSets(RC);
  48        *PSet != -1; ++PSet) {
  49     assert(CurrSetPressure[*PSet] >= Weight && "register pressure underflow");
  50     CurrSetPressure[*PSet] -= Weight;
  51   }
  52 }
  53
  54 /// Directly increase pressure only within this RegisterPressure result.
  55 void RegisterPressure::increase(const TargetRegisterClass *RC,
  56                                 const TargetRegisterInfo *TRI) {
  57   increaseSetPressure(MaxSetPressure, MaxSetPressure, RC, TRI);
  58 }
  59
  60 /// Directly decrease pressure only within this RegisterPressure result.
  61 void RegisterPressure::decrease(const TargetRegisterClass *RC,
  62                                 const TargetRegisterInfo *TRI) {
  63   decreaseSetPressure(MaxSetPressure, RC, TRI);
  64 }
  65
  66 void RegisterPressure::dump(const TargetRegisterInfo *TRI) {
  67   dbgs() << "Live In: ";
  68   for (unsigned i = 0, e = LiveInRegs.size(); i < e; ++i)
  69     dbgs() << PrintReg(LiveInRegs[i], TRI) << " ";
  70   dbgs() << '\n';
  71   dbgs() << "Live Out: ";
  72   for (unsigned i = 0, e = LiveOutRegs.size(); i < e; ++i)
  73     dbgs() << PrintReg(LiveOutRegs[i], TRI) << " ";
  74   dbgs() << '\n';
  75   for (unsigned i = 0, e = MaxSetPressure.size(); i < e; ++i) {
  76     if (MaxSetPressure[i] != 0)
  77       dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i) << "=" << MaxSetPressure[i]
  78              << '\n';
  79   }
  80 }
  81
  82 /// Increase the current pressure as impacted by these physical registers and
  83 /// bump the high water mark if needed.
  84 void RegPressureTracker::increasePhysRegPressure(ArrayRef<unsigned> Regs) {
  85   for (unsigned I = 0, E = Regs.size(); I != E; ++I)
  86     increaseSetPressure(CurrSetPressure, P.MaxSetPressure,
  87                         TRI->getMinimalPhysRegClass(Regs[I]), TRI);
  88 }
  89
  90 /// Simply decrease the current pressure as impacted by these physcial
  91 /// registers.
  92 void RegPressureTracker::decreasePhysRegPressure(ArrayRef<unsigned> Regs) {
  93   for (unsigned I = 0, E = Regs.size(); I != E; ++I)
  94     decreaseSetPressure(CurrSetPressure, TRI->getMinimalPhysRegClass(Regs[I]),
  95                         TRI);
  96 }
  97
  98 /// Increase the current pressure as impacted by these virtual registers and
  99 /// bump the high water mark if needed.
 100 void RegPressureTracker::increaseVirtRegPressure(ArrayRef<unsigned> Regs) {
 101   for (unsigned I = 0, E = Regs.size(); I != E; ++I)
 102     increaseSetPressure(CurrSetPressure, P.MaxSetPressure,
 103                         MRI->getRegClass(Regs[I]), TRI);
 104 }
 105
 106 /// Simply decrease the current pressure as impacted by these virtual registers.
 107 void RegPressureTracker::decreaseVirtRegPressure(ArrayRef<unsigned> Regs) {
 108   for (unsigned I = 0, E = Regs.size(); I != E; ++I)
 109     decreaseSetPressure(CurrSetPressure, MRI->getRegClass(Regs[I]), TRI);
 110 }
 111
 112 /// Clear the result so it can be used for another round of pressure tracking.
 113 void IntervalPressure::reset() {
 114   TopIdx = BottomIdx = SlotIndex();
 115   MaxSetPressure.clear();
 116   LiveInRegs.clear();
 117   LiveOutRegs.clear();
 118 }
 119
 120 /// Clear the result so it can be used for another round of pressure tracking.
 121 void RegionPressure::reset() {
 122   TopPos = BottomPos = MachineBasicBlock::const_iterator();
 123   MaxSetPressure.clear();
 124   LiveInRegs.clear();
 125   LiveOutRegs.clear();
 126 }
 127
 128 /// If the current top is not less than or equal to the next index, open it.
 129 /// We happen to need the SlotIndex for the next top for pressure update.
 130 void IntervalPressure::openTop(SlotIndex NextTop) {
 131   if (TopIdx <= NextTop)
 132     return;
 133   TopIdx = SlotIndex();
 134   LiveInRegs.clear();
 135 }
 136
 137 /// If the current top is the previous instruction (before receding), open it.
 138 void RegionPressure::openTop(MachineBasicBlock::const_iterator PrevTop) {
 139   if (TopPos != PrevTop)
 140     return;
 141   TopPos = MachineBasicBlock::const_iterator();
 142   LiveInRegs.clear();
 143 }
 144
 145 /// If the current bottom is not greater than the previous index, open it.
 146 void IntervalPressure::openBottom(SlotIndex PrevBottom) {
 147   if (BottomIdx > PrevBottom)
 148     return;
 149   BottomIdx = SlotIndex();
 150   LiveInRegs.clear();
 151 }
 152
 153 /// If the current bottom is the previous instr (before advancing), open it.
 154 void RegionPressure::openBottom(MachineBasicBlock::const_iterator PrevBottom) {
 155   if (BottomPos != PrevBottom)
 156     return;
 157   BottomPos = MachineBasicBlock::const_iterator();
 158   LiveInRegs.clear();
 159 }
 160
 161 /// Setup the RegPressureTracker.
 162 ///
 163 /// TODO: Add support for pressure without LiveIntervals.
 164 void RegPressureTracker::init(const MachineFunction *mf,
 165                               const RegisterClassInfo *rci,
 166                               const LiveIntervals *lis,
 167                               const MachineBasicBlock *mbb,
 168                               MachineBasicBlock::const_iterator pos)
 169 {
 170   MF = mf;
 171   TRI = MF->getTarget().getRegisterInfo();
 172   RCI = rci;
 173   MRI = &MF->getRegInfo();
 174   MBB = mbb;
 175
 176   if (RequireIntervals) {
 177     assert(lis && "IntervalPressure requires LiveIntervals");
 178     LIS = lis;
 179   }
 180
 181   CurrPos = pos;
 182   while (CurrPos != MBB->end() && CurrPos->isDebugValue())
 183     ++CurrPos;
 184
 185   CurrSetPressure.assign(TRI->getNumRegPressureSets(), 0);
 186
 187   if (RequireIntervals)
 188     static_cast<IntervalPressure&>(P).reset();
 189   else
 190     static_cast<RegionPressure&>(P).reset();
 191   P.MaxSetPressure = CurrSetPressure;
 192
 193   LivePhysRegs.clear();
 194   LivePhysRegs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
 195   LiveVirtRegs.clear();
 196   LiveVirtRegs.setUniverse(MRI->getNumVirtRegs());
 197 }
 198
 199 /// Does this pressure result have a valid top position and live ins.
 200 bool RegPressureTracker::isTopClosed() const {
 201   if (RequireIntervals)
 202     return static_cast<IntervalPressure&>(P).TopIdx.isValid();
 203   return (static_cast<RegionPressure&>(P).TopPos ==
 204           MachineBasicBlock::const_iterator());
 205 }
 206
 207 /// Does this pressure result have a valid bottom position and live outs.
 208 bool RegPressureTracker::isBottomClosed() const {
 209   if (RequireIntervals)
 210     return static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx.isValid();
 211   return (static_cast<RegionPressure&>(P).BottomPos ==
 212           MachineBasicBlock::const_iterator());
 213 }
 214
 215 /// Set the boundary for the top of the region and summarize live ins.
 216 void RegPressureTracker::closeTop() {
 217   if (RequireIntervals)
 218     static_cast<IntervalPressure&>(P).TopIdx =
 219       LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
 220   else
 221     static_cast<RegionPressure&>(P).TopPos = CurrPos;
 222
 223   assert(P.LiveInRegs.empty() && "inconsistent max pressure result");
 224   P.LiveInRegs.reserve(LivePhysRegs.size() + LiveVirtRegs.size());
 225   P.LiveInRegs.append(LivePhysRegs.begin(), LivePhysRegs.end());
 226   for (SparseSet<unsigned>::const_iterator I =
 227          LiveVirtRegs.begin(), E = LiveVirtRegs.end(); I != E; ++I)
 228     P.LiveInRegs.push_back(*I);
 229   std::sort(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end());
 230   P.LiveInRegs.erase(std::unique(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end()),
 231                      P.LiveInRegs.end());
 232 }
 233
 234 /// Set the boundary for the bottom of the region and summarize live outs.
 235 void RegPressureTracker::closeBottom() {
 236   if (RequireIntervals)
 237     if (CurrPos == MBB->end())
 238       static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB);
 239     else
 240       static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx =
 241         LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
 242   else
 243     static_cast<RegionPressure&>(P).BottomPos = CurrPos;
 244
 245   assert(P.LiveOutRegs.empty() && "inconsistent max pressure result");
 246   P.LiveOutRegs.reserve(LivePhysRegs.size() + LiveVirtRegs.size());
 247   P.LiveOutRegs.append(LivePhysRegs.begin(), LivePhysRegs.end());
 248   for (SparseSet<unsigned>::const_iterator I =
 249          LiveVirtRegs.begin(), E = LiveVirtRegs.end(); I != E; ++I)
 250     P.LiveOutRegs.push_back(*I);
 251   std::sort(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end());
 252   P.LiveOutRegs.erase(std::unique(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end()),
 253                       P.LiveOutRegs.end());
 254 }
 255
 256 /// Finalize the region boundaries and record live ins and live outs.
 257 void RegPressureTracker::closeRegion() {
 258   if (!isTopClosed() && !isBottomClosed()) {
 259     assert(LivePhysRegs.empty() && LiveVirtRegs.empty() &&
 260            "no region boundary");
 261     return;
 262   }
 263   if (!isBottomClosed())
 264     closeBottom();
 265   else if (!isTopClosed())
 266     closeTop();
 267   // If both top and bottom are closed, do nothing.
 268 }
 269
 270 /// Return true if Reg aliases a register in Regs SparseSet.
 271 static bool hasRegAlias(unsigned Reg, SparseSet<unsigned> &Regs,
 272                         const TargetRegisterInfo *TRI) {
 273   assert(!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "only for physregs");
 274   for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
 275     if (Regs.count(*AI))
 276       return true;
 277   return false;
 278 }
 279
 280 /// Return true if Reg aliases a register in unsorted Regs SmallVector.
 281 /// This is only valid for physical registers.
 282 static SmallVectorImpl<unsigned>::iterator
 283 findRegAlias(unsigned Reg, SmallVectorImpl<unsigned> &Regs,
 284              const TargetRegisterInfo *TRI) {
 285   for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI) {
 286     SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I =
 287       std::find(Regs.begin(), Regs.end(), *AI);
 288     if (I != Regs.end())
 289       return I;
 290   }
 291   return Regs.end();
 292 }
 293
 294 /// Return true if Reg can be inserted into Regs SmallVector. For virtual
 295 /// register, do a linear search. For physical registers check for aliases.
 296 static SmallVectorImpl<unsigned>::iterator
 297 findReg(unsigned Reg, bool isVReg, SmallVectorImpl<unsigned> &Regs,
 298         const TargetRegisterInfo *TRI) {
 299   if(isVReg)
 300     return std::find(Regs.begin(), Regs.end(), Reg);
 301   return findRegAlias(Reg, Regs, TRI);
 302 }
 303
 304 /// Collect this instruction's unique uses and defs into SmallVectors for
 305 /// processing defs and uses in order.
 306 template<bool isVReg>
 307 struct RegisterOperands {
 308   SmallVector<unsigned, 8> Uses;
 309   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 310   SmallVector<unsigned, 8> DeadDefs;
 311
 312   /// Push this operand's register onto the correct vector.
 313   void collect(const MachineOperand &MO, const TargetRegisterInfo *TRI) {
 314     if (MO.readsReg()) {
 315       if (findReg(MO.getReg(), isVReg, Uses, TRI) == Uses.end())
 316       Uses.push_back(MO.getReg());
 317     }
 318     if (MO.isDef()) {
 319       if (MO.isDead()) {
 320         if (findReg(MO.getReg(), isVReg, DeadDefs, TRI) == DeadDefs.end())
 321           DeadDefs.push_back(MO.getReg());
 322       }
 323       else {
 324         if (findReg(MO.getReg(), isVReg, Defs, TRI) == Defs.end())
 325           Defs.push_back(MO.getReg());
 326       }
 327     }
 328   }
 329 };
 330 typedef RegisterOperands<false> PhysRegOperands;
 331 typedef RegisterOperands<true> VirtRegOperands;
 332
 333 /// Collect physical and virtual register operands.
 334 static void collectOperands(const MachineInstr *MI,
 335                             PhysRegOperands &PhysRegOpers,
 336                             VirtRegOperands &VirtRegOpers,
 337                             const TargetRegisterInfo *TRI,
 338                             const RegisterClassInfo *RCI) {
 339   for(ConstMIBundleOperands OperI(MI); OperI.isValid(); ++OperI) {
 340     const MachineOperand &MO = *OperI;
 341     if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
 342       continue;
 343
 344     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 345       VirtRegOpers.collect(MO, TRI);
 346     else if (RCI->isAllocatable(MO.getReg()))
 347       PhysRegOpers.collect(MO, TRI);
 348   }
 349   // Remove redundant physreg dead defs.
 350   for (unsigned i = PhysRegOpers.DeadDefs.size(); i > 0; --i) {
 351     unsigned Reg = PhysRegOpers.DeadDefs[i-1];
 352     if (findRegAlias(Reg, PhysRegOpers.Defs, TRI) != PhysRegOpers.Defs.end())
 353       PhysRegOpers.DeadDefs.erase(&PhysRegOpers.DeadDefs[i-1]);
 354   }
 355 }
 356
 357 /// Force liveness of registers.
 358 void RegPressureTracker::addLiveRegs(ArrayRef<unsigned> Regs) {
 359   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
 360     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Regs[i])) {
 361       if (LiveVirtRegs.insert(Regs[i]).second)
 362         increaseVirtRegPressure(Regs[i]);
 363     }
 364     else  {
 365       if (!hasRegAlias(Regs[i], LivePhysRegs, TRI)) {
 366         LivePhysRegs.insert(Regs[i]);
 367         increasePhysRegPressure(Regs[i]);
 368       }
 369     }
 370   }
 371 }
 372
 373 /// Add PhysReg to the live in set and increase max pressure.
 374 void RegPressureTracker::discoverPhysLiveIn(unsigned Reg) {
 375   assert(!LivePhysRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
 376   if (findRegAlias(Reg, P.LiveInRegs, TRI) != P.LiveInRegs.end())
 377     return;
 378
 379   // At live in discovery, unconditionally increase the high water mark.
 380   P.LiveInRegs.push_back(Reg);
 381   P.increase(TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
 382 }
 383
 384 /// Add PhysReg to the live out set and increase max pressure.
 385 void RegPressureTracker::discoverPhysLiveOut(unsigned Reg) {
 386   assert(!LivePhysRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
 387   if (findRegAlias(Reg, P.LiveOutRegs, TRI) != P.LiveOutRegs.end())
 388     return;
 389
 390   // At live out discovery, unconditionally increase the high water mark.
 391   P.LiveOutRegs.push_back(Reg);
 392   P.increase(TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
 393 }
 394
 395 /// Add VirtReg to the live in set and increase max pressure.
 396 void RegPressureTracker::discoverVirtLiveIn(unsigned Reg) {
 397   assert(!LiveVirtRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
 398   if (std::find(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end(), Reg) !=
 399       P.LiveInRegs.end())
 400     return;
 401
 402   // At live in discovery, unconditionally increase the high water mark.
 403   P.LiveInRegs.push_back(Reg);
 404   P.increase(MRI->getRegClass(Reg), TRI);
 405 }
 406
 407 /// Add VirtReg to the live out set and increase max pressure.
 408 void RegPressureTracker::discoverVirtLiveOut(unsigned Reg) {
 409   assert(!LiveVirtRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
 410   if (std::find(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end(), Reg) !=
 411       P.LiveOutRegs.end())
 412     return;
 413
 414   // At live out discovery, unconditionally increase the high water mark.
 415   P.LiveOutRegs.push_back(Reg);
 416   P.increase(MRI->getRegClass(Reg), TRI);
 417 }
 418
 419 /// Recede across the previous instruction.
 420 bool RegPressureTracker::recede() {
 421   // Check for the top of the analyzable region.
 422   if (CurrPos == MBB->begin()) {
 423     closeRegion();
 424     return false;
 425   }
 426   if (!isBottomClosed())
 427     closeBottom();
 428
 429   // Open the top of the region using block iterators.
 430   if (!RequireIntervals && isTopClosed())
 431     static_cast<RegionPressure&>(P).openTop(CurrPos);
 432
 433   // Find the previous instruction.
 434   do
 435     --CurrPos;
 436   while (CurrPos != MBB->begin() && CurrPos->isDebugValue());
 437
 438   if (CurrPos->isDebugValue()) {
 439     closeRegion();
 440     return false;
 441   }
 442   SlotIndex SlotIdx;
 443   if (RequireIntervals)
 444     SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
 445
 446   // Open the top of the region using slot indexes.
 447   if (RequireIntervals && isTopClosed())
 448     static_cast<IntervalPressure&>(P).openTop(SlotIdx);
 449
 450   PhysRegOperands PhysRegOpers;
 451   VirtRegOperands VirtRegOpers;
 452   collectOperands(CurrPos, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
 453
 454   // Boost pressure for all dead defs together.
 455   increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 456   increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 457   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 458   decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 459
 460   // Kill liveness at live defs.
 461   // TODO: consider earlyclobbers?
 462   for (unsigned i = 0, e = PhysRegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
 463     unsigned Reg = PhysRegOpers.Defs[i];
 464     if (LivePhysRegs.erase(Reg))
 465       decreasePhysRegPressure(Reg);
 466     else
 467       discoverPhysLiveOut(Reg);
 468   }
 469   for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
 470     unsigned Reg = VirtRegOpers.Defs[i];
 471     if (LiveVirtRegs.erase(Reg))
 472       decreaseVirtRegPressure(Reg);
 473     else
 474       discoverVirtLiveOut(Reg);
 475   }
 476
 477   // Generate liveness for uses.
 478   for (unsigned i = 0, e = PhysRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 479     unsigned Reg = PhysRegOpers.Uses[i];
 480     if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI)) {
 481       increasePhysRegPressure(Reg);
 482       LivePhysRegs.insert(Reg);
 483     }
 484   }
 485   for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 486     unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
 487     if (!LiveVirtRegs.count(Reg)) {
 488       // Adjust liveouts if LiveIntervals are available.
 489       if (RequireIntervals) {
 490         const LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
 491         if (!LI->killedAt(SlotIdx))
 492           discoverVirtLiveOut(Reg);
 493       }
 494       increaseVirtRegPressure(Reg);
 495       LiveVirtRegs.insert(Reg);
 496     }
 497   }
 498   return true;
 499 }
 500
 501 /// Advance across the current instruction.
 502 bool RegPressureTracker::advance() {
 503   // Check for the bottom of the analyzable region.
 504   if (CurrPos == MBB->end()) {
 505     closeRegion();
 506     return false;
 507   }
 508   if (!isTopClosed())
 509     closeTop();
 510
 511   SlotIndex SlotIdx;
 512   if (RequireIntervals)
 513     SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
 514
 515   // Open the bottom of the region using slot indexes.
 516   if (isBottomClosed()) {
 517     if (RequireIntervals)
 518       static_cast<IntervalPressure&>(P).openBottom(SlotIdx);
 519     else
 520       static_cast<RegionPressure&>(P).openBottom(CurrPos);
 521   }
 522
 523   PhysRegOperands PhysRegOpers;
 524   VirtRegOperands VirtRegOpers;
 525   collectOperands(CurrPos, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
 526
 527   // Kill liveness at last uses.
 528   for (unsigned i = 0, e = PhysRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 529     unsigned Reg = PhysRegOpers.Uses[i];
 530     if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI))
 531       discoverPhysLiveIn(Reg);
 532     else {
 533       // Allocatable physregs are always single-use before regalloc.
 534       decreasePhysRegPressure(Reg);
 535       LivePhysRegs.erase(Reg);
 536     }
 537   }
 538   for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 539     unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
 540     if (RequireIntervals) {
 541       const LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
 542       if (LI->killedAt(SlotIdx)) {
 543         if (LiveVirtRegs.erase(Reg))
 544           decreaseVirtRegPressure(Reg);
 545         else
 546           discoverVirtLiveIn(Reg);
 547       }
 548     }
 549     else if (!LiveVirtRegs.count(Reg)) {
 550       discoverVirtLiveIn(Reg);
 551       increaseVirtRegPressure(Reg);
 552     }
 553   }
 554
 555   // Generate liveness for defs.
 556   for (unsigned i = 0, e = PhysRegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
 557     unsigned Reg = PhysRegOpers.Defs[i];
 558     if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI)) {
 559       increasePhysRegPressure(Reg);
 560       LivePhysRegs.insert(Reg);
 561     }
 562   }
 563   for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
 564     unsigned Reg = VirtRegOpers.Defs[i];
 565     if (LiveVirtRegs.insert(Reg).second)
 566       increaseVirtRegPressure(Reg);
 567   }
 568
 569   // Boost pressure for all dead defs together.
 570   increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 571   increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 572   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 573   decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 574
 575   // Find the next instruction.
 576   do
 577     ++CurrPos;
 578   while (CurrPos != MBB->end() && CurrPos->isDebugValue());
 579   return true;
 580 }
 581
 582 /// Find the max change in excess pressure across all sets.
 583 static void computeExcessPressureDelta(ArrayRef<unsigned> OldPressureVec,
 584                                        ArrayRef<unsigned> NewPressureVec,
 585                                        RegPressureDelta &Delta,
 586                                        const TargetRegisterInfo *TRI) {
 587   int ExcessUnits = 0;
 588   unsigned PSetID = ~0U;
 589   for (unsigned i = 0, e = OldPressureVec.size(); i < e; ++i) {
 590     unsigned POld = OldPressureVec[i];
 591     unsigned PNew = NewPressureVec[i];
 592     int PDiff = (int)PNew - (int)POld;
 593     if (!PDiff) // No change in this set in the common case.
 594       continue;
 595     // Only consider change beyond the limit.
 596     unsigned Limit = TRI->getRegPressureSetLimit(i);
 597     if (Limit > POld) {
 598       if (Limit > PNew)
 599         PDiff = 0;            // Under the limit
 600       else
 601         PDiff = PNew - Limit; // Just exceeded limit.
 602     }
 603     else if (Limit > PNew)
 604       PDiff = Limit - POld;   // Just obeyed limit.
 605
 606     if (std::abs(PDiff) > std::abs(ExcessUnits)) {
 607       ExcessUnits = PDiff;
 608       PSetID = i;
 609     }
 610   }
 611   Delta.Excess.PSetID = PSetID;
 612   Delta.Excess.UnitIncrease = ExcessUnits;
 613 }
 614
 615 /// Find the max change in max pressure that either surpasses a critical PSet
 616 /// limit or exceeds the current MaxPressureLimit.
 617 ///
 618 /// FIXME: comparing each element of the old and new MaxPressure vectors here is
 619 /// silly. It's done now to demonstrate the concept but will go away with a
 620 /// RegPressureTracker API change to work with pressure differences.
 621 static void computeMaxPressureDelta(ArrayRef<unsigned> OldMaxPressureVec,
 622                                     ArrayRef<unsigned> NewMaxPressureVec,
 623                                     ArrayRef<PressureElement> CriticalPSets,
 624                                     ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit,
 625                                     RegPressureDelta &Delta) {
 626   Delta.CriticalMax = PressureElement();
 627   Delta.CurrentMax = PressureElement();
 628
 629   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = CriticalPSets.size();
 630   for (unsigned i = 0, e = OldMaxPressureVec.size(); i < e; ++i) {
 631     unsigned POld = OldMaxPressureVec[i];
 632     unsigned PNew = NewMaxPressureVec[i];
 633     if (PNew == POld) // No change in this set in the common case.
 634       continue;
 635
 636     while (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].PSetID < i)
 637       ++CritIdx;
 638
 639     if (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].PSetID == i) {
 640       int PDiff = (int)PNew - (int)CriticalPSets[CritIdx].UnitIncrease;
 641       if (PDiff > Delta.CriticalMax.UnitIncrease) {
 642         Delta.CriticalMax.PSetID = i;
 643         Delta.CriticalMax.UnitIncrease = PDiff;
 644       }
 645     }
 646
 647     // Find the greatest increase above MaxPressureLimit.
 648     // (Ignores negative MDiff).
 649     int MDiff = (int)PNew - (int)MaxPressureLimit[i];
 650     if (MDiff > Delta.CurrentMax.UnitIncrease) {
 651       Delta.CurrentMax.PSetID = i;
 652       Delta.CurrentMax.UnitIncrease = PNew;
 653     }
 654   }
 655 }
 656
 657 /// Record the upward impact of a single instruction on current register
 658 /// pressure. Unlike the advance/recede pressure tracking interface, this does
 659 /// not discover live in/outs.
 660 ///
 661 /// This is intended for speculative queries. It leaves pressure inconsistent
 662 /// with the current position, so must be restored by the caller.
 663 void RegPressureTracker::bumpUpwardPressure(const MachineInstr *MI) {
 664   // Account for register pressure similar to RegPressureTracker::recede().
 665   PhysRegOperands PhysRegOpers;
 666   VirtRegOperands VirtRegOpers;
 667   collectOperands(MI, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
 668
 669   // Boost max pressure for all dead defs together.
 670   // Since CurrSetPressure and MaxSetPressure
 671   increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 672   increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 673   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 674   decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 675
 676   // Kill liveness at live defs.
 677   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.Defs);
 678   decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.Defs);
 679
 680   // Generate liveness for uses.
 681   for (unsigned i = 0, e = PhysRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 682     unsigned Reg = PhysRegOpers.Uses[i];
 683     if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI))
 684       increasePhysRegPressure(Reg);
 685   }
 686   for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 687     unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
 688     if (!LiveVirtRegs.count(Reg))
 689       increaseVirtRegPressure(Reg);
 690   }
 691 }
 692
 693 /// Consider the pressure increase caused by traversing this instruction
 694 /// bottom-up. Find the pressure set with the most change beyond its pressure
 695 /// limit based on the tracker's current pressure, and return the change in
 696 /// number of register units of that pressure set introduced by this
 697 /// instruction.
 698 ///
 699 /// This assumes that the current LiveOut set is sufficient.
 700 ///
 701 /// FIXME: This is expensive for an on-the-fly query. We need to cache the
 702 /// result per-SUnit with enough information to adjust for the current
 703 /// scheduling position. But this works as a proof of concept.
 704 void RegPressureTracker::
 705 getMaxUpwardPressureDelta(const MachineInstr *MI, RegPressureDelta &Delta,
 706                           ArrayRef<PressureElement> CriticalPSets,
 707                           ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit) {
 708   // Snapshot Pressure.
 709   // FIXME: The snapshot heap space should persist. But I'm planning to
 710   // summarize the pressure effect so we don't need to snapshot at all.
 711   std::vector<unsigned> SavedPressure = CurrSetPressure;
 712   std::vector<unsigned> SavedMaxPressure = P.MaxSetPressure;
 713
 714   bumpUpwardPressure(MI);
 715
 716   computeExcessPressureDelta(SavedPressure, CurrSetPressure, Delta, TRI);
 717   computeMaxPressureDelta(SavedMaxPressure, P.MaxSetPressure, CriticalPSets,
 718                           MaxPressureLimit, Delta);
 719   assert(Delta.CriticalMax.UnitIncrease >= 0 &&
 720          Delta.CurrentMax.UnitIncrease >= 0 && "cannot decrease max pressure");
 721
 722   // Restore the tracker's state.
 723   P.MaxSetPressure.swap(SavedMaxPressure);
 724   CurrSetPressure.swap(SavedPressure);
 725 }
 726
 727 /// Helper to find a vreg use between two indices [PriorUseIdx, NextUseIdx).
 728 static bool findUseBetween(unsigned Reg,
 729                            SlotIndex PriorUseIdx, SlotIndex NextUseIdx,
 730                            const MachineRegisterInfo *MRI,
 731                            const LiveIntervals *LIS) {
 732   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
 733          UI = MRI->use_nodbg_begin(Reg), UE = MRI->use_nodbg_end();
 734          UI != UE; UI.skipInstruction()) {
 735       const MachineInstr* MI = &*UI;
 736       SlotIndex InstSlot = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
 737       if (InstSlot >= PriorUseIdx && InstSlot < NextUseIdx)
 738         return true;
 739   }
 740   return false;
 741 }
 742
 743 /// Record the downward impact of a single instruction on current register
 744 /// pressure. Unlike the advance/recede pressure tracking interface, this does
 745 /// not discover live in/outs.
 746 ///
 747 /// This is intended for speculative queries. It leaves pressure inconsistent
 748 /// with the current position, so must be restored by the caller.
 749 void RegPressureTracker::bumpDownwardPressure(const MachineInstr *MI) {
 750   // Account for register pressure similar to RegPressureTracker::recede().
 751   PhysRegOperands PhysRegOpers;
 752   VirtRegOperands VirtRegOpers;
 753   collectOperands(MI, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
 754
 755   // Kill liveness at last uses. Assume allocatable physregs are single-use
 756   // rather than checking LiveIntervals.
 757   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.Uses);
 758   if (RequireIntervals) {
 759     SlotIndex SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
 760     for (unsigned i = 0, e = VirtRegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
 761       unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
 762       const LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
 763       // FIXME: allow the caller to pass in the list of vreg uses that remain to
 764       // be bottom-scheduled to avoid searching uses at each query.
 765       SlotIndex CurrIdx = LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
 766       if (LI->killedAt(SlotIdx)
 767           && !findUseBetween(Reg, CurrIdx, SlotIdx, MRI, LIS)) {
 768         decreaseVirtRegPressure(Reg);
 769       }
 770     }
 771   }
 772
 773   // Generate liveness for defs.
 774   increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.Defs);
 775   increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.Defs);
 776
 777   // Boost pressure for all dead defs together.
 778   increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 779   increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 780   decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs);
 781   decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs);
 782 }
 783
 784 /// Consider the pressure increase caused by traversing this instruction
 785 /// top-down. Find the register class with the most change in its pressure limit
 786 /// based on the tracker's current pressure, and return the number of excess
 787 /// register units of that pressure set introduced by this instruction.
 788 ///
 789 /// This assumes that the current LiveIn set is sufficient.
 790 void RegPressureTracker::
 791 getMaxDownwardPressureDelta(const MachineInstr *MI, RegPressureDelta &Delta,
 792                             ArrayRef<PressureElement> CriticalPSets,
 793                             ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit) {
 794   // Snapshot Pressure.
 795   std::vector<unsigned> SavedPressure = CurrSetPressure;
 796   std::vector<unsigned> SavedMaxPressure = P.MaxSetPressure;
 797
 798   bumpDownwardPressure(MI);
 799
 800   computeExcessPressureDelta(SavedPressure, CurrSetPressure, Delta, TRI);
 801   computeMaxPressureDelta(SavedMaxPressure, P.MaxSetPressure, CriticalPSets,
 802                           MaxPressureLimit, Delta);
 803   assert(Delta.CriticalMax.UnitIncrease >= 0 &&
 804          Delta.CurrentMax.UnitIncrease >= 0 && "cannot decrease max pressure");
 805
 806   // Restore the tracker's state.
 807   P.MaxSetPressure.swap(SavedMaxPressure);
 808   CurrSetPressure.swap(SavedPressure);
 809 }
 810
 811 /// Get the pressure of each PSet after traversing this instruction bottom-up.
 812 void RegPressureTracker::
 813 getUpwardPressure(const MachineInstr *MI,
 814                   std::vector<unsigned> &PressureResult,
 815                   std::vector<unsigned> &MaxPressureResult) {
 816   // Snapshot pressure.
 817   PressureResult = CurrSetPressure;
 818   MaxPressureResult = P.MaxSetPressure;
 819
 820   bumpUpwardPressure(MI);
 821
 822   // Current pressure becomes the result. Restore current pressure.
 823   P.MaxSetPressure.swap(MaxPressureResult);
 824   CurrSetPressure.swap(PressureResult);
 825 }
 826
 827 /// Get the pressure of each PSet after traversing this instruction top-down.
 828 void RegPressureTracker::
 829 getDownwardPressure(const MachineInstr *MI,
 830                     std::vector<unsigned> &PressureResult,
 831                     std::vector<unsigned> &MaxPressureResult) {
 832   // Snapshot pressure.
 833   PressureResult = CurrSetPressure;
 834   MaxPressureResult = P.MaxSetPressure;
 835
 836   bumpDownwardPressure(MI);
 837
 838   // Current pressure becomes the result. Restore current pressure.
 839   P.MaxSetPressure.swap(MaxPressureResult);
 840   CurrSetPressure.swap(PressureResult);
 841 }