Rework r233647, "llvm/examples: Suppress building a few JIT examples."
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ScheduleDAGInstrs.cpp
1 //===---- ScheduleDAGInstrs.cpp - MachineInstr Rescheduling ---------------===//
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 implements the ScheduleDAGInstrs class, which implements re-scheduling
11 // of MachineInstrs.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
16 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
27 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
28 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
29 #include "llvm/IR/Operator.h"
30 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include "llvm/Support/Format.h"
34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
35 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
36 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
37 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
38 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
39 #include <queue>
40
41 using namespace llvm;
42
43 #define DEBUG_TYPE "misched"
44
45 static cl::opt<bool> EnableAASchedMI("enable-aa-sched-mi", cl::Hidden,
46     cl::ZeroOrMore, cl::init(false),
47     cl::desc("Enable use of AA during MI DAG construction"));
48
49 static cl::opt<bool> UseTBAA("use-tbaa-in-sched-mi", cl::Hidden,
50     cl::init(true), cl::desc("Enable use of TBAA during MI DAG construction"));
51
52 ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineFunction &mf,
53                                      const MachineLoopInfo *mli,
54                                      bool IsPostRAFlag, bool RemoveKillFlags,
55                                      LiveIntervals *lis)
56     : ScheduleDAG(mf), MLI(mli), MFI(mf.getFrameInfo()), LIS(lis),
57       IsPostRA(IsPostRAFlag), RemoveKillFlags(RemoveKillFlags),
58       CanHandleTerminators(false), FirstDbgValue(nullptr) {
59   assert((IsPostRA || LIS) && "PreRA scheduling requires LiveIntervals");
60   DbgValues.clear();
61   assert(!(IsPostRA && MRI.getNumVirtRegs()) &&
62          "Virtual registers must be removed prior to PostRA scheduling");
63
64   const TargetSubtargetInfo &ST = mf.getSubtarget();
65   SchedModel.init(ST.getSchedModel(), &ST, TII);
66 }
67
68 /// getUnderlyingObjectFromInt - This is the function that does the work of
69 /// looking through basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
70 static const Value *getUnderlyingObjectFromInt(const Value *V) {
71   do {
72     if (const Operator *U = dyn_cast<Operator>(V)) {
73       // If we find a ptrtoint, we can transfer control back to the
74       // regular getUnderlyingObjectFromInt.
75       if (U->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
76         return U->getOperand(0);
77       // If we find an add of a constant, a multiplied value, or a phi, it's
78       // likely that the other operand will lead us to the base
79       // object. We don't have to worry about the case where the
80       // object address is somehow being computed by the multiply,
81       // because our callers only care when the result is an
82       // identifiable object.
83       if (U->getOpcode() != Instruction::Add ||
84           (!isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
85            Operator::getOpcode(U->getOperand(1)) != Instruction::Mul &&
86            !isa<PHINode>(U->getOperand(1))))
87         return V;
88       V = U->getOperand(0);
89     } else {
90       return V;
91     }
92     assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Unexpected operand type!");
93   } while (1);
94 }
95
96 /// getUnderlyingObjects - This is a wrapper around GetUnderlyingObjects
97 /// and adds support for basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
98 static void getUnderlyingObjects(const Value *V,
99                                  SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
100                                  const DataLayout &DL) {
101   SmallPtrSet<const Value *, 16> Visited;
102   SmallVector<const Value *, 4> Working(1, V);
103   do {
104     V = Working.pop_back_val();
105
106     SmallVector<Value *, 4> Objs;
107     GetUnderlyingObjects(const_cast<Value *>(V), Objs, DL);
108
109     for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
110          I != IE; ++I) {
111       V = *I;
112       if (!Visited.insert(V).second)
113         continue;
114       if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::IntToPtr) {
115         const Value *O =
116           getUnderlyingObjectFromInt(cast<User>(V)->getOperand(0));
117         if (O->getType()->isPointerTy()) {
118           Working.push_back(O);
119           continue;
120         }
121       }
122       Objects.push_back(const_cast<Value *>(V));
123     }
124   } while (!Working.empty());
125 }
126
127 typedef PointerUnion<const Value *, const PseudoSourceValue *> ValueType;
128 typedef SmallVector<PointerIntPair<ValueType, 1, bool>, 4>
129 UnderlyingObjectsVector;
130
131 /// getUnderlyingObjectsForInstr - If this machine instr has memory reference
132 /// information and it can be tracked to a normal reference to a known
133 /// object, return the Value for that object.
134 static void getUnderlyingObjectsForInstr(const MachineInstr *MI,
135                                          const MachineFrameInfo *MFI,
136                                          UnderlyingObjectsVector &Objects,
137                                          const DataLayout &DL) {
138   if (!MI->hasOneMemOperand() ||
139       (!(*MI->memoperands_begin())->getValue() &&
140        !(*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) ||
141       (*MI->memoperands_begin())->isVolatile())
142     return;
143
144   if (const PseudoSourceValue *PSV =
145       (*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
146     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
147     // because the code that uses this function has no way to cope with
148     // such aliases.
149     if (!PSV->isAliased(MFI)) {
150       bool MayAlias = PSV->mayAlias(MFI);
151       Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(PSV, MayAlias));
152     }
153     return;
154   }
155
156   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
157   if (!V)
158     return;
159
160   SmallVector<Value *, 4> Objs;
161   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
162
163   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(), IE = Objs.end();
164          I != IE; ++I) {
165     V = *I;
166
167     if (!isIdentifiedObject(V)) {
168       Objects.clear();
169       return;
170     }
171
172     Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(V, true));
173   }
174 }
175
176 void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
177   BB = bb;
178 }
179
180 void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
181   // Subclasses should no longer refer to the old block.
182   BB = nullptr;
183 }
184
185 /// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
186 /// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
187 /// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
188 /// region.
189 void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
190                                     MachineBasicBlock::iterator begin,
191                                     MachineBasicBlock::iterator end,
192                                     unsigned regioninstrs) {
193   assert(bb == BB && "startBlock should set BB");
194   RegionBegin = begin;
195   RegionEnd = end;
196   NumRegionInstrs = regioninstrs;
197 }
198
199 /// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
200 /// driver wants to refer to the previous scheduling region.
201 void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
202   // Nothing to do.
203 }
204
205 /// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
206 /// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
207 /// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
208 /// make sure instructions which define registers that are either used by
209 /// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
210 /// especially important when the definition latency of the return value(s)
211 /// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
212 /// used by instructions in the fallthrough block.
213 void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
214   MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : nullptr;
215   ExitSU.setInstr(ExitMI);
216   bool AllDepKnown = ExitMI &&
217     (ExitMI->isCall() || ExitMI->isBarrier());
218   if (ExitMI && AllDepKnown) {
219     // If it's a call or a barrier, add dependencies on the defs and uses of
220     // instruction.
221     for (unsigned i = 0, e = ExitMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
222       const MachineOperand &MO = ExitMI->getOperand(i);
223       if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
224       unsigned Reg = MO.getReg();
225       if (Reg == 0) continue;
226
227       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
228         Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
229       else {
230         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered after regalloc.");
231         if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
232           addVRegUseDeps(&ExitSU, i);
233       }
234     }
235   } else {
236     // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
237     // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
238     assert(Uses.empty() && "Uses in set before adding deps?");
239     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
240            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
241       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
242              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
243         unsigned Reg = *I;
244         if (!Uses.contains(Reg))
245           Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
246       }
247   }
248 }
249
250 /// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
251 /// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
252 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
253   const MachineOperand &MO = SU->getInstr()->getOperand(OperIdx);
254   assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
255
256   // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
257   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
258
259   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
260        Alias.isValid(); ++Alias) {
261     if (!Uses.contains(*Alias))
262       continue;
263     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Uses.find(*Alias); I != Uses.end(); ++I) {
264       SUnit *UseSU = I->SU;
265       if (UseSU == SU)
266         continue;
267
268       // Adjust the dependence latency using operand def/use information,
269       // then allow the target to perform its own adjustments.
270       int UseOp = I->OpIdx;
271       MachineInstr *RegUse = nullptr;
272       SDep Dep;
273       if (UseOp < 0)
274         Dep = SDep(SU, SDep::Artificial);
275       else {
276         // Set the hasPhysRegDefs only for physreg defs that have a use within
277         // the scheduling region.
278         SU->hasPhysRegDefs = true;
279         Dep = SDep(SU, SDep::Data, *Alias);
280         RegUse = UseSU->getInstr();
281       }
282       Dep.setLatency(
283         SchedModel.computeOperandLatency(SU->getInstr(), OperIdx, RegUse,
284                                          UseOp));
285
286       ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
287       UseSU->addPred(Dep);
288     }
289   }
290 }
291
292 /// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
293 /// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
294 /// depend the physical register referenced at OperIdx.
295 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
296   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
297   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
298
299   // Optionally add output and anti dependencies. For anti
300   // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
301   // target we want to allow the defining instruction to issue
302   // in the same cycle as the using instruction.
303   // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
304   //       there's no cost for reusing registers.
305   SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
306   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
307        Alias.isValid(); ++Alias) {
308     if (!Defs.contains(*Alias))
309       continue;
310     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Defs.find(*Alias); I != Defs.end(); ++I) {
311       SUnit *DefSU = I->SU;
312       if (DefSU == &ExitSU)
313         continue;
314       if (DefSU != SU &&
315           (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
316            !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
317         if (Kind == SDep::Anti)
318           DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias));
319         else {
320           SDep Dep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias);
321           Dep.setLatency(
322             SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
323           DefSU->addPred(Dep);
324         }
325       }
326     }
327   }
328
329   if (!MO.isDef()) {
330     SU->hasPhysRegUses = true;
331     // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
332     // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
333     // Push this SUnit on the use list.
334     Uses.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, MO.getReg()));
335     if (RemoveKillFlags)
336       MO.setIsKill(false);
337   }
338   else {
339     addPhysRegDataDeps(SU, OperIdx);
340     unsigned Reg = MO.getReg();
341
342     // clear this register's use list
343     if (Uses.contains(Reg))
344       Uses.eraseAll(Reg);
345
346     if (!MO.isDead()) {
347       Defs.eraseAll(Reg);
348     } else if (SU->isCall) {
349       // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
350       // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
351       // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
352       // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
353       // DefList.
354       Reg2SUnitsMap::RangePair P = Defs.equal_range(Reg);
355       Reg2SUnitsMap::iterator B = P.first;
356       Reg2SUnitsMap::iterator I = P.second;
357       for (bool isBegin = I == B; !isBegin; /* empty */) {
358         isBegin = (--I) == B;
359         if (!I->SU->isCall)
360           break;
361         I = Defs.erase(I);
362       }
363     }
364
365     // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
366     Defs.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
367   }
368 }
369
370 /// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
371 /// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
372 /// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
373 ///
374 /// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
375 /// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
376 void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
377   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
378   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
379
380   // Singly defined vregs do not have output/anti dependencies.
381   // The current operand is a def, so we have at least one.
382   // Check here if there are any others...
383   if (MRI.hasOneDef(Reg))
384     return;
385
386   // Add output dependence to the next nearest def of this vreg.
387   //
388   // Unless this definition is dead, the output dependence should be
389   // transitively redundant with antidependencies from this definition's
390   // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
391   // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
392   // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
393   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
394   if (DefI == VRegDefs.end())
395     VRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
396   else {
397     SUnit *DefSU = DefI->SU;
398     if (DefSU != SU && DefSU != &ExitSU) {
399       SDep Dep(SU, SDep::Output, Reg);
400       Dep.setLatency(
401         SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
402       DefSU->addPred(Dep);
403     }
404     DefI->SU = SU;
405   }
406 }
407
408 /// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
409 /// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
410 /// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
411 /// the same scheduling region if they write the virtual register.
412 ///
413 /// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
414 void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
415   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
416   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
417
418   // Record this local VReg use.
419   VReg2UseMap::iterator UI = VRegUses.find(Reg);
420   for (; UI != VRegUses.end(); ++UI) {
421     if (UI->SU == SU)
422       break;
423   }
424   if (UI == VRegUses.end())
425     VRegUses.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
426
427   // Lookup this operand's reaching definition.
428   assert(LIS && "vreg dependencies requires LiveIntervals");
429   LiveQueryResult LRQ
430     = LIS->getInterval(Reg).Query(LIS->getInstructionIndex(MI));
431   VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
432
433   // VNI will be valid because MachineOperand::readsReg() is checked by caller.
434   assert(VNI && "No value to read by operand");
435   MachineInstr *Def = LIS->getInstructionFromIndex(VNI->def);
436   // Phis and other noninstructions (after coalescing) have a NULL Def.
437   if (Def) {
438     SUnit *DefSU = getSUnit(Def);
439     if (DefSU) {
440       // The reaching Def lives within this scheduling region.
441       // Create a data dependence.
442       SDep dep(DefSU, SDep::Data, Reg);
443       // Adjust the dependence latency using operand def/use information, then
444       // allow the target to perform its own adjustments.
445       int DefOp = Def->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
446       dep.setLatency(SchedModel.computeOperandLatency(Def, DefOp, MI, OperIdx));
447
448       const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
449       ST.adjustSchedDependency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
450       SU->addPred(dep);
451     }
452   }
453
454   // Add antidependence to the following def of the vreg it uses.
455   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
456   if (DefI != VRegDefs.end() && DefI->SU != SU)
457     DefI->SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, Reg));
458 }
459
460 /// Return true if MI is an instruction we are unable to reason about
461 /// (like a call or something with unmodeled side effects).
462 static inline bool isGlobalMemoryObject(AliasAnalysis *AA, MachineInstr *MI) {
463   if (MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
464       (MI->hasOrderedMemoryRef() &&
465        (!MI->mayLoad() || !MI->isInvariantLoad(AA))))
466     return true;
467   return false;
468 }
469
470 // This MI might have either incomplete info, or known to be unsafe
471 // to deal with (i.e. volatile object).
472 static inline bool isUnsafeMemoryObject(MachineInstr *MI,
473                                         const MachineFrameInfo *MFI,
474                                         const DataLayout &DL) {
475   if (!MI || MI->memoperands_empty())
476     return true;
477   // We purposefully do no check for hasOneMemOperand() here
478   // in hope to trigger an assert downstream in order to
479   // finish implementation.
480   if ((*MI->memoperands_begin())->isVolatile() ||
481        MI->hasUnmodeledSideEffects())
482     return true;
483
484   if ((*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
485     // Similarly to getUnderlyingObjectForInstr:
486     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
487     // because the code that uses this function has no way to cope with
488     // such aliases.
489     return true;
490   }
491
492   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
493   if (!V)
494     return true;
495
496   SmallVector<Value *, 4> Objs;
497   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
498   for (SmallVectorImpl<Value *>::iterator I = Objs.begin(),
499          IE = Objs.end(); I != IE; ++I) {
500     // Does this pointer refer to a distinct and identifiable object?
501     if (!isIdentifiedObject(*I))
502       return true;
503   }
504
505   return false;
506 }
507
508 /// This returns true if the two MIs need a chain edge betwee them.
509 /// If these are not even memory operations, we still may need
510 /// chain deps between them. The question really is - could
511 /// these two MIs be reordered during scheduling from memory dependency
512 /// point of view.
513 static bool MIsNeedChainEdge(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
514                              const DataLayout &DL, MachineInstr *MIa,
515                              MachineInstr *MIb) {
516   const MachineFunction *MF = MIa->getParent()->getParent();
517   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
518
519   // Cover a trivial case - no edge is need to itself.
520   if (MIa == MIb)
521     return false;
522  
523   // Let the target decide if memory accesses cannot possibly overlap.
524   if ((MIa->mayLoad() || MIa->mayStore()) &&
525       (MIb->mayLoad() || MIb->mayStore()))
526     if (TII->areMemAccessesTriviallyDisjoint(MIa, MIb, AA))
527       return false;
528
529   // FIXME: Need to handle multiple memory operands to support all targets.
530   if (!MIa->hasOneMemOperand() || !MIb->hasOneMemOperand())
531     return true;
532
533   if (isUnsafeMemoryObject(MIa, MFI, DL) || isUnsafeMemoryObject(MIb, MFI, DL))
534     return true;
535
536   // If we are dealing with two "normal" loads, we do not need an edge
537   // between them - they could be reordered.
538   if (!MIa->mayStore() && !MIb->mayStore())
539     return false;
540
541   // To this point analysis is generic. From here on we do need AA.
542   if (!AA)
543     return true;
544
545   MachineMemOperand *MMOa = *MIa->memoperands_begin();
546   MachineMemOperand *MMOb = *MIb->memoperands_begin();
547
548   if (!MMOa->getValue() || !MMOb->getValue())
549     return true;
550
551   // The following interface to AA is fashioned after DAGCombiner::isAlias
552   // and operates with MachineMemOperand offset with some important
553   // assumptions:
554   //   - LLVM fundamentally assumes flat address spaces.
555   //   - MachineOperand offset can *only* result from legalization and
556   //     cannot affect queries other than the trivial case of overlap
557   //     checking.
558   //   - These offsets never wrap and never step outside
559   //     of allocated objects.
560   //   - There should never be any negative offsets here.
561   //
562   // FIXME: Modify API to hide this math from "user"
563   // FIXME: Even before we go to AA we can reason locally about some
564   // memory objects. It can save compile time, and possibly catch some
565   // corner cases not currently covered.
566
567   assert ((MMOa->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
568   assert ((MMOb->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
569
570   int64_t MinOffset = std::min(MMOa->getOffset(), MMOb->getOffset());
571   int64_t Overlapa = MMOa->getSize() + MMOa->getOffset() - MinOffset;
572   int64_t Overlapb = MMOb->getSize() + MMOb->getOffset() - MinOffset;
573
574   AliasAnalysis::AliasResult AAResult = AA->alias(
575       AliasAnalysis::Location(MMOa->getValue(), Overlapa,
576                               UseTBAA ? MMOa->getAAInfo() : AAMDNodes()),
577       AliasAnalysis::Location(MMOb->getValue(), Overlapb,
578                               UseTBAA ? MMOb->getAAInfo() : AAMDNodes()));
579
580   return (AAResult != AliasAnalysis::NoAlias);
581 }
582
583 /// This recursive function iterates over chain deps of SUb looking for
584 /// "latest" node that needs a chain edge to SUa.
585 static unsigned iterateChainSucc(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
586                                  const DataLayout &DL, SUnit *SUa, SUnit *SUb,
587                                  SUnit *ExitSU, unsigned *Depth,
588                                  SmallPtrSetImpl<const SUnit *> &Visited) {
589   if (!SUa || !SUb || SUb == ExitSU)
590     return *Depth;
591
592   // Remember visited nodes.
593   if (!Visited.insert(SUb).second)
594       return *Depth;
595   // If there is _some_ dependency already in place, do not
596   // descend any further.
597   // TODO: Need to make sure that if that dependency got eliminated or ignored
598   // for any reason in the future, we would not violate DAG topology.
599   // Currently it does not happen, but makes an implicit assumption about
600   // future implementation.
601   //
602   // Independently, if we encounter node that is some sort of global
603   // object (like a call) we already have full set of dependencies to it
604   // and we can stop descending.
605   if (SUa->isSucc(SUb) ||
606       isGlobalMemoryObject(AA, SUb->getInstr()))
607     return *Depth;
608
609   // If we do need an edge, or we have exceeded depth budget,
610   // add that edge to the predecessors chain of SUb,
611   // and stop descending.
612   if (*Depth > 200 ||
613       MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
614     SUb->addPred(SDep(SUa, SDep::MayAliasMem));
615     return *Depth;
616   }
617   // Track current depth.
618   (*Depth)++;
619   // Iterate over memory dependencies only.
620   for (SUnit::const_succ_iterator I = SUb->Succs.begin(), E = SUb->Succs.end();
621        I != E; ++I)
622     if (I->isNormalMemoryOrBarrier())
623       iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SUa, I->getSUnit(), ExitSU, Depth, Visited);
624   return *Depth;
625 }
626
627 /// This function assumes that "downward" from SU there exist
628 /// tail/leaf of already constructed DAG. It iterates downward and
629 /// checks whether SU can be aliasing any node dominated
630 /// by it.
631 static void adjustChainDeps(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
632                             const DataLayout &DL, SUnit *SU, SUnit *ExitSU,
633                             std::set<SUnit *> &CheckList,
634                             unsigned LatencyToLoad) {
635   if (!SU)
636     return;
637
638   SmallPtrSet<const SUnit*, 16> Visited;
639   unsigned Depth = 0;
640
641   for (std::set<SUnit *>::iterator I = CheckList.begin(), IE = CheckList.end();
642        I != IE; ++I) {
643     if (SU == *I)
644       continue;
645     if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SU->getInstr(), (*I)->getInstr())) {
646       SDep Dep(SU, SDep::MayAliasMem);
647       Dep.setLatency(((*I)->getInstr()->mayLoad()) ? LatencyToLoad : 0);
648       (*I)->addPred(Dep);
649     }
650
651     // Iterate recursively over all previously added memory chain
652     // successors. Keep track of visited nodes.
653     for (SUnit::const_succ_iterator J = (*I)->Succs.begin(),
654          JE = (*I)->Succs.end(); J != JE; ++J)
655       if (J->isNormalMemoryOrBarrier())
656         iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SU, J->getSUnit(), ExitSU, &Depth,
657                          Visited);
658   }
659 }
660
661 /// Check whether two objects need a chain edge, if so, add it
662 /// otherwise remember the rejected SU.
663 static inline void addChainDependency(AliasAnalysis *AA,
664                                       const MachineFrameInfo *MFI,
665                                       const DataLayout &DL, SUnit *SUa,
666                                       SUnit *SUb, std::set<SUnit *> &RejectList,
667                                       unsigned TrueMemOrderLatency = 0,
668                                       bool isNormalMemory = false) {
669   // If this is a false dependency,
670   // do not add the edge, but rememeber the rejected node.
671   if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
672     SDep Dep(SUa, isNormalMemory ? SDep::MayAliasMem : SDep::Barrier);
673     Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
674     SUb->addPred(Dep);
675   }
676   else {
677     // Duplicate entries should be ignored.
678     RejectList.insert(SUb);
679     DEBUG(dbgs() << "\tReject chain dep between SU("
680           << SUa->NodeNum << ") and SU("
681           << SUb->NodeNum << ")\n");
682   }
683 }
684
685 /// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down toplological
686 /// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
687 ///
688 /// Map each real instruction to its SUnit.
689 ///
690 /// After initSUnits, the SUnits vector cannot be resized and the scheduler may
691 /// hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit IDs
692 /// instead of pointers.
693 ///
694 /// MachineScheduler relies on initSUnits numbering the nodes by their order in
695 /// the original instruction list.
696 void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
697   // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
698   // which is contained within a basic block.
699   SUnits.reserve(NumRegionInstrs);
700
701   for (MachineBasicBlock::iterator I = RegionBegin; I != RegionEnd; ++I) {
702     MachineInstr *MI = I;
703     if (MI->isDebugValue())
704       continue;
705
706     SUnit *SU = newSUnit(MI);
707     MISUnitMap[MI] = SU;
708
709     SU->isCall = MI->isCall();
710     SU->isCommutable = MI->isCommutable();
711
712     // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
713     SU->Latency = SchedModel.computeInstrLatency(SU->getInstr());
714
715     // If this SUnit uses a reserved or unbuffered resource, mark it as such.
716     //
717     // Reserved resources block an instruction from issuing and stall the
718     // entire pipeline. These are identified by BufferSize=0.
719     //
720     // Unbuffered resources prevent execution of subsequent instructions that
721     // require the same resources. This is used for in-order execution pipelines
722     // within an out-of-order core. These are identified by BufferSize=1.
723     if (SchedModel.hasInstrSchedModel()) {
724       const MCSchedClassDesc *SC = getSchedClass(SU);
725       for (TargetSchedModel::ProcResIter
726              PI = SchedModel.getWriteProcResBegin(SC),
727              PE = SchedModel.getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
728         switch (SchedModel.getProcResource(PI->ProcResourceIdx)->BufferSize) {
729         case 0:
730           SU->hasReservedResource = true;
731           break;
732         case 1:
733           SU->isUnbuffered = true;
734           break;
735         default:
736           break;
737         }
738       }
739     }
740   }
741 }
742
743 /// If RegPressure is non-null, compute register pressure as a side effect. The
744 /// DAG builder is an efficient place to do it because it already visits
745 /// operands.
746 void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA,
747                                         RegPressureTracker *RPTracker,
748                                         PressureDiffs *PDiffs) {
749   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
750   bool UseAA = EnableAASchedMI.getNumOccurrences() > 0 ? EnableAASchedMI
751                                                        : ST.useAA();
752   AliasAnalysis *AAForDep = UseAA ? AA : nullptr;
753
754   MISUnitMap.clear();
755   ScheduleDAG::clearDAG();
756
757   // Create an SUnit for each real instruction.
758   initSUnits();
759
760   if (PDiffs)
761     PDiffs->init(SUnits.size());
762
763   // We build scheduling units by walking a block's instruction list from bottom
764   // to top.
765
766   // Remember where a generic side-effecting instruction is as we procede.
767   SUnit *BarrierChain = nullptr, *AliasChain = nullptr;
768
769   // Memory references to specific known memory locations are tracked
770   // so that they can be given more precise dependencies. We track
771   // separately the known memory locations that may alias and those
772   // that are known not to alias
773   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemDefs, NonAliasMemDefs;
774   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemUses, NonAliasMemUses;
775   std::set<SUnit*> RejectMemNodes;
776
777   // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
778   // without emitting the info from the previous call.
779   DbgValues.clear();
780   FirstDbgValue = nullptr;
781
782   assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
783          "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
784   Defs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
785   Uses.setUniverse(TRI->getNumRegs());
786
787   assert(VRegDefs.empty() && "Only BuildSchedGraph may access VRegDefs");
788   VRegUses.clear();
789   VRegDefs.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
790   VRegUses.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
791
792   // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
793   // ExitSU.
794   addSchedBarrierDeps();
795
796   // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
797   MachineInstr *DbgMI = nullptr;
798   for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
799        MII != MIE; --MII) {
800     MachineInstr *MI = std::prev(MII);
801     if (MI && DbgMI) {
802       DbgValues.push_back(std::make_pair(DbgMI, MI));
803       DbgMI = nullptr;
804     }
805
806     if (MI->isDebugValue()) {
807       DbgMI = MI;
808       continue;
809     }
810     SUnit *SU = MISUnitMap[MI];
811     assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
812
813     if (RPTracker) {
814       PressureDiff *PDiff = PDiffs ? &(*PDiffs)[SU->NodeNum] : nullptr;
815       RPTracker->recede(/*LiveUses=*/nullptr, PDiff);
816       assert(RPTracker->getPos() == std::prev(MII) &&
817              "RPTracker can't find MI");
818     }
819
820     assert(
821         (CanHandleTerminators || (!MI->isTerminator() && !MI->isPosition())) &&
822         "Cannot schedule terminators or labels!");
823
824     // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
825     bool HasVRegDef = false;
826     for (unsigned j = 0, n = MI->getNumOperands(); j != n; ++j) {
827       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
828       if (!MO.isReg()) continue;
829       unsigned Reg = MO.getReg();
830       if (Reg == 0) continue;
831
832       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
833         addPhysRegDeps(SU, j);
834       else {
835         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered!");
836         if (MO.isDef()) {
837           HasVRegDef = true;
838           addVRegDefDeps(SU, j);
839         }
840         else if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
841           addVRegUseDeps(SU, j);
842       }
843     }
844     // If we haven't seen any uses in this scheduling region, create a
845     // dependence edge to ExitSU to model the live-out latency. This is required
846     // for vreg defs with no in-region use, and prefetches with no vreg def.
847     //
848     // FIXME: NumDataSuccs would be more precise than NumSuccs here. This
849     // check currently relies on being called before adding chain deps.
850     if (SU->NumSuccs == 0 && SU->Latency > 1
851         && (HasVRegDef || MI->mayLoad())) {
852       SDep Dep(SU, SDep::Artificial);
853       Dep.setLatency(SU->Latency - 1);
854       ExitSU.addPred(Dep);
855     }
856
857     // Add chain dependencies.
858     // Chain dependencies used to enforce memory order should have
859     // latency of 0 (except for true dependency of Store followed by
860     // aliased Load... we estimate that with a single cycle of latency
861     // assuming the hardware will bypass)
862     // Note that isStoreToStackSlot and isLoadFromStackSLot are not usable
863     // after stack slots are lowered to actual addresses.
864     // TODO: Use an AliasAnalysis and do real alias-analysis queries, and
865     // produce more precise dependence information.
866     unsigned TrueMemOrderLatency = MI->mayStore() ? 1 : 0;
867     if (isGlobalMemoryObject(AA, MI)) {
868       // Be conservative with these and add dependencies on all memory
869       // references, even those that are known to not alias.
870       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
871              NonAliasMemDefs.begin(), E = NonAliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
872         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
873           I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
874         }
875       }
876       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
877              NonAliasMemUses.begin(), E = NonAliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
878         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
879           SDep Dep(SU, SDep::Barrier);
880           Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
881           I->second[i]->addPred(Dep);
882         }
883       }
884       // Add SU to the barrier chain.
885       if (BarrierChain)
886         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
887       BarrierChain = SU;
888       // This is a barrier event that acts as a pivotal node in the DAG,
889       // so it is safe to clear list of exposed nodes.
890       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
891                       TrueMemOrderLatency);
892       RejectMemNodes.clear();
893       NonAliasMemDefs.clear();
894       NonAliasMemUses.clear();
895
896       // fall-through
897     new_alias_chain:
898       // Chain all possibly aliasing memory references through SU.
899       if (AliasChain) {
900         unsigned ChainLatency = 0;
901         if (AliasChain->getInstr()->mayLoad())
902           ChainLatency = TrueMemOrderLatency;
903         addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
904                            RejectMemNodes, ChainLatency);
905       }
906       AliasChain = SU;
907       for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
908         addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
909                            PendingLoads[k], RejectMemNodes,
910                            TrueMemOrderLatency);
911       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
912            AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
913         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
914           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
915                              I->second[i], RejectMemNodes);
916       }
917       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
918            AliasMemUses.begin(), E = AliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
919         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
920           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
921                              I->second[i], RejectMemNodes, TrueMemOrderLatency);
922       }
923       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
924                       TrueMemOrderLatency);
925       PendingLoads.clear();
926       AliasMemDefs.clear();
927       AliasMemUses.clear();
928     } else if (MI->mayStore()) {
929       // Add dependence on barrier chain, if needed.
930       // There is no point to check aliasing on barrier event. Even if
931       // SU and barrier _could_ be reordered, they should not. In addition,
932       // we have lost all RejectMemNodes below barrier.
933       if (BarrierChain)
934         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
935
936       UnderlyingObjectsVector Objs;
937       getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, *TM.getDataLayout());
938
939       if (Objs.empty()) {
940         // Treat all other stores conservatively.
941         goto new_alias_chain;
942       }
943
944       bool MayAlias = false;
945       for (UnderlyingObjectsVector::iterator K = Objs.begin(), KE = Objs.end();
946            K != KE; ++K) {
947         ValueType V = K->getPointer();
948         bool ThisMayAlias = K->getInt();
949         if (ThisMayAlias)
950           MayAlias = true;
951
952         // A store to a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
953         // Record the def in MemDefs, first adding a dep if there is
954         // an existing def.
955         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
956           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
957         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
958           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
959         if (I != IE) {
960           for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
961             addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
962                                I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
963
964           // If we're not using AA, then we only need one store per object.
965           if (!AAForDep)
966             I->second.clear();
967           I->second.push_back(SU);
968         } else {
969           if (ThisMayAlias) {
970             if (!AAForDep)
971               AliasMemDefs[V].clear();
972             AliasMemDefs[V].push_back(SU);
973           } else {
974             if (!AAForDep)
975               NonAliasMemDefs[V].clear();
976             NonAliasMemDefs[V].push_back(SU);
977           }
978         }
979         // Handle the uses in MemUses, if there are any.
980         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator J =
981           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.find(V) : NonAliasMemUses.find(V));
982         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator JE =
983           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.end() : NonAliasMemUses.end());
984         if (J != JE) {
985           for (unsigned i = 0, e = J->second.size(); i != e; ++i)
986             addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
987                                J->second[i], RejectMemNodes,
988                                TrueMemOrderLatency, true);
989           J->second.clear();
990         }
991       }
992       if (MayAlias) {
993         // Add dependencies from all the PendingLoads, i.e. loads
994         // with no underlying object.
995         for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
996           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
997                              PendingLoads[k], RejectMemNodes,
998                              TrueMemOrderLatency);
999         // Add dependence on alias chain, if needed.
1000         if (AliasChain)
1001           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1002                              RejectMemNodes);
1003       }
1004       adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
1005                       TrueMemOrderLatency);
1006     } else if (MI->mayLoad()) {
1007       bool MayAlias = true;
1008       if (MI->isInvariantLoad(AA)) {
1009         // Invariant load, no chain dependencies needed!
1010       } else {
1011         UnderlyingObjectsVector Objs;
1012         getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, *TM.getDataLayout());
1013
1014         if (Objs.empty()) {
1015           // A load with no underlying object. Depend on all
1016           // potentially aliasing stores.
1017           for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1018                  AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I)
1019             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1020               addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
1021                                  I->second[i], RejectMemNodes);
1022
1023           PendingLoads.push_back(SU);
1024           MayAlias = true;
1025         } else {
1026           MayAlias = false;
1027         }
1028
1029         for (UnderlyingObjectsVector::iterator
1030              J = Objs.begin(), JE = Objs.end(); J != JE; ++J) {
1031           ValueType V = J->getPointer();
1032           bool ThisMayAlias = J->getInt();
1033
1034           if (ThisMayAlias)
1035             MayAlias = true;
1036
1037           // A load from a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
1038           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1039             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
1040           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
1041             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
1042           if (I != IE)
1043             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1044               addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU,
1045                                  I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
1046           if (ThisMayAlias)
1047             AliasMemUses[V].push_back(SU);
1048           else
1049             NonAliasMemUses[V].push_back(SU);
1050         }
1051         if (MayAlias)
1052           adjustChainDeps(AA, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, &ExitSU,
1053                           RejectMemNodes, /*Latency=*/0);
1054         // Add dependencies on alias and barrier chains, if needed.
1055         if (MayAlias && AliasChain)
1056           addChainDependency(AAForDep, MFI, *TM.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1057                              RejectMemNodes);
1058         if (BarrierChain)
1059           BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
1060       }
1061     }
1062   }
1063   if (DbgMI)
1064     FirstDbgValue = DbgMI;
1065
1066   Defs.clear();
1067   Uses.clear();
1068   VRegDefs.clear();
1069   PendingLoads.clear();
1070 }
1071
1072 /// \brief Initialize register live-range state for updating kills.
1073 void ScheduleDAGInstrs::startBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
1074   // Start with no live registers.
1075   LiveRegs.reset();
1076
1077   // Examine the live-in regs of all successors.
1078   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
1079        SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1080     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
1081          E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
1082       unsigned Reg = *I;
1083       // Repeat, for reg and all subregs.
1084       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1085            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1086         LiveRegs.set(*SubRegs);
1087     }
1088   }
1089 }
1090
1091 bool ScheduleDAGInstrs::toggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO) {
1092   // Setting kill flag...
1093   if (!MO.isKill()) {
1094     MO.setIsKill(true);
1095     return false;
1096   }
1097
1098   // If MO itself is live, clear the kill flag...
1099   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
1100     MO.setIsKill(false);
1101     return false;
1102   }
1103
1104   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
1105   // subreg and keep MO marked as killed.
1106   MO.setIsKill(false);
1107   bool AllDead = true;
1108   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
1109   MachineInstrBuilder MIB(MF, MI);
1110   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1111     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1112       MIB.addReg(*SubRegs, RegState::ImplicitDefine);
1113       AllDead = false;
1114     }
1115   }
1116
1117   if(AllDead)
1118     MO.setIsKill(true);
1119   return false;
1120 }
1121
1122 // FIXME: Reuse the LivePhysRegs utility for this.
1123 void ScheduleDAGInstrs::fixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
1124   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
1125
1126   LiveRegs.resize(TRI->getNumRegs());
1127   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
1128
1129   startBlockForKills(MBB);
1130
1131   // Examine block from end to start...
1132   unsigned Count = MBB->size();
1133   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
1134        I != E; --Count) {
1135     MachineInstr *MI = --I;
1136     if (MI->isDebugValue())
1137       continue;
1138
1139     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
1140     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
1141     // are completely defined.
1142     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1143       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1144       if (MO.isRegMask())
1145         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
1146       if (!MO.isReg()) continue;
1147       unsigned Reg = MO.getReg();
1148       if (Reg == 0) continue;
1149       if (!MO.isDef()) continue;
1150       // Ignore two-addr defs.
1151       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
1152
1153       // Repeat for reg and all subregs.
1154       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1155            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1156         LiveRegs.reset(*SubRegs);
1157     }
1158
1159     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
1160     // register is used multiple times we only set the kill flag on
1161     // the first use. Don't set kill flags on undef operands.
1162     killedRegs.reset();
1163     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1164       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1165       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1166       unsigned Reg = MO.getReg();
1167       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1168
1169       bool kill = false;
1170       if (!killedRegs.test(Reg)) {
1171         kill = true;
1172         // A register is not killed if any subregs are live...
1173         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1174           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1175             kill = false;
1176             break;
1177           }
1178         }
1179
1180         // If subreg is not live, then register is killed if it became
1181         // live in this instruction
1182         if (kill)
1183           kill = !LiveRegs.test(Reg);
1184       }
1185
1186       if (MO.isKill() != kill) {
1187         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
1188         // Warning: toggleKillFlag may invalidate MO.
1189         toggleKillFlag(MI, MO);
1190         DEBUG(MI->dump());
1191       }
1192
1193       killedRegs.set(Reg);
1194     }
1195
1196     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
1197     // now live...
1198     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1199       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1200       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1201       unsigned Reg = MO.getReg();
1202       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1203
1204       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1205            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1206         LiveRegs.set(*SubRegs);
1207     }
1208   }
1209 }
1210
1211 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
1212 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1213   SU->getInstr()->dump();
1214 #endif
1215 }
1216
1217 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
1218   std::string s;
1219   raw_string_ostream oss(s);
1220   if (SU == &EntrySU)
1221     oss << "<entry>";
1222   else if (SU == &ExitSU)
1223     oss << "<exit>";
1224   else
1225     SU->getInstr()->print(oss, /*SkipOpers=*/true);
1226   return oss.str();
1227 }
1228
1229 /// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
1230 /// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
1231 std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
1232   return "dag." + BB->getFullName();
1233 }
1234
1235 //===----------------------------------------------------------------------===//
1236 // SchedDFSResult Implementation
1237 //===----------------------------------------------------------------------===//
1238
1239 namespace llvm {
1240 /// \brief Internal state used to compute SchedDFSResult.
1241 class SchedDFSImpl {
1242   SchedDFSResult &R;
1243
1244   /// Join DAG nodes into equivalence classes by their subtree.
1245   IntEqClasses SubtreeClasses;
1246   /// List PredSU, SuccSU pairs that represent data edges between subtrees.
1247   std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> > ConnectionPairs;
1248
1249   struct RootData {
1250     unsigned NodeID;
1251     unsigned ParentNodeID;  // Parent node (member of the parent subtree).
1252     unsigned SubInstrCount; // Instr count in this tree only, not children.
1253
1254     RootData(unsigned id): NodeID(id),
1255                            ParentNodeID(SchedDFSResult::InvalidSubtreeID),
1256                            SubInstrCount(0) {}
1257
1258     unsigned getSparseSetIndex() const { return NodeID; }
1259   };
1260
1261   SparseSet<RootData> RootSet;
1262
1263 public:
1264   SchedDFSImpl(SchedDFSResult &r): R(r), SubtreeClasses(R.DFSNodeData.size()) {
1265     RootSet.setUniverse(R.DFSNodeData.size());
1266   }
1267
1268   /// Return true if this node been visited by the DFS traversal.
1269   ///
1270   /// During visitPostorderNode the Node's SubtreeID is assigned to the Node
1271   /// ID. Later, SubtreeID is updated but remains valid.
1272   bool isVisited(const SUnit *SU) const {
1273     return R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID
1274       != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID;
1275   }
1276
1277   /// Initialize this node's instruction count. We don't need to flag the node
1278   /// visited until visitPostorder because the DAG cannot have cycles.
1279   void visitPreorder(const SUnit *SU) {
1280     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount =
1281       SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1282   }
1283
1284   /// Called once for each node after all predecessors are visited. Revisit this
1285   /// node's predecessors and potentially join them now that we know the ILP of
1286   /// the other predecessors.
1287   void visitPostorderNode(const SUnit *SU) {
1288     // Mark this node as the root of a subtree. It may be joined with its
1289     // successors later.
1290     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID = SU->NodeNum;
1291     RootData RData(SU->NodeNum);
1292     RData.SubInstrCount = SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1293
1294     // If any predecessors are still in their own subtree, they either cannot be
1295     // joined or are large enough to remain separate. If this parent node's
1296     // total instruction count is not greater than a child subtree by at least
1297     // the subtree limit, then try to join it now since splitting subtrees is
1298     // only useful if multiple high-pressure paths are possible.
1299     unsigned InstrCount = R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount;
1300     for (SUnit::const_pred_iterator
1301            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1302       if (PI->getKind() != SDep::Data)
1303         continue;
1304       unsigned PredNum = PI->getSUnit()->NodeNum;
1305       if ((InstrCount - R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount) < R.SubtreeLimit)
1306         joinPredSubtree(*PI, SU, /*CheckLimit=*/false);
1307
1308       // Either link or merge the TreeData entry from the child to the parent.
1309       if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID == PredNum) {
1310         // If the predecessor's parent is invalid, this is a tree edge and the
1311         // current node is the parent.
1312         if (RootSet[PredNum].ParentNodeID == SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1313           RootSet[PredNum].ParentNodeID = SU->NodeNum;
1314       }
1315       else if (RootSet.count(PredNum)) {
1316         // The predecessor is not a root, but is still in the root set. This
1317         // must be the new parent that it was just joined to. Note that
1318         // RootSet[PredNum].ParentNodeID may either be invalid or may still be
1319         // set to the original parent.
1320         RData.SubInstrCount += RootSet[PredNum].SubInstrCount;
1321         RootSet.erase(PredNum);
1322       }
1323     }
1324     RootSet[SU->NodeNum] = RData;
1325   }
1326
1327   /// Called once for each tree edge after calling visitPostOrderNode on the
1328   /// predecessor. Increment the parent node's instruction count and
1329   /// preemptively join this subtree to its parent's if it is small enough.
1330   void visitPostorderEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1331     R.DFSNodeData[Succ->NodeNum].InstrCount
1332       += R.DFSNodeData[PredDep.getSUnit()->NodeNum].InstrCount;
1333     joinPredSubtree(PredDep, Succ);
1334   }
1335
1336   /// Add a connection for cross edges.
1337   void visitCrossEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1338     ConnectionPairs.push_back(std::make_pair(PredDep.getSUnit(), Succ));
1339   }
1340
1341   /// Set each node's subtree ID to the representative ID and record connections
1342   /// between trees.
1343   void finalize() {
1344     SubtreeClasses.compress();
1345     R.DFSTreeData.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1346     assert(SubtreeClasses.getNumClasses() == RootSet.size()
1347            && "number of roots should match trees");
1348     for (SparseSet<RootData>::const_iterator
1349            RI = RootSet.begin(), RE = RootSet.end(); RI != RE; ++RI) {
1350       unsigned TreeID = SubtreeClasses[RI->NodeID];
1351       if (RI->ParentNodeID != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1352         R.DFSTreeData[TreeID].ParentTreeID = SubtreeClasses[RI->ParentNodeID];
1353       R.DFSTreeData[TreeID].SubInstrCount = RI->SubInstrCount;
1354       // Note that SubInstrCount may be greater than InstrCount if we joined
1355       // subtrees across a cross edge. InstrCount will be attributed to the
1356       // original parent, while SubInstrCount will be attributed to the joined
1357       // parent.
1358     }
1359     R.SubtreeConnections.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1360     R.SubtreeConnectLevels.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1361     DEBUG(dbgs() << R.getNumSubtrees() << " subtrees:\n");
1362     for (unsigned Idx = 0, End = R.DFSNodeData.size(); Idx != End; ++Idx) {
1363       R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID = SubtreeClasses[Idx];
1364       DEBUG(dbgs() << "  SU(" << Idx << ") in tree "
1365             << R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID << '\n');
1366     }
1367     for (std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> >::const_iterator
1368            I = ConnectionPairs.begin(), E = ConnectionPairs.end();
1369          I != E; ++I) {
1370       unsigned PredTree = SubtreeClasses[I->first->NodeNum];
1371       unsigned SuccTree = SubtreeClasses[I->second->NodeNum];
1372       if (PredTree == SuccTree)
1373         continue;
1374       unsigned Depth = I->first->getDepth();
1375       addConnection(PredTree, SuccTree, Depth);
1376       addConnection(SuccTree, PredTree, Depth);
1377     }
1378   }
1379
1380 protected:
1381   /// Join the predecessor subtree with the successor that is its DFS
1382   /// parent. Apply some heuristics before joining.
1383   bool joinPredSubtree(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ,
1384                        bool CheckLimit = true) {
1385     assert(PredDep.getKind() == SDep::Data && "Subtrees are for data edges");
1386
1387     // Check if the predecessor is already joined.
1388     const SUnit *PredSU = PredDep.getSUnit();
1389     unsigned PredNum = PredSU->NodeNum;
1390     if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID != PredNum)
1391       return false;
1392
1393     // Four is the magic number of successors before a node is considered a
1394     // pinch point.
1395     unsigned NumDataSucs = 0;
1396     for (SUnit::const_succ_iterator SI = PredSU->Succs.begin(),
1397            SE = PredSU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1398       if (SI->getKind() == SDep::Data) {
1399         if (++NumDataSucs >= 4)
1400           return false;
1401       }
1402     }
1403     if (CheckLimit && R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount > R.SubtreeLimit)
1404       return false;
1405     R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID = Succ->NodeNum;
1406     SubtreeClasses.join(Succ->NodeNum, PredNum);
1407     return true;
1408   }
1409
1410   /// Called by finalize() to record a connection between trees.
1411   void addConnection(unsigned FromTree, unsigned ToTree, unsigned Depth) {
1412     if (!Depth)
1413       return;
1414
1415     do {
1416       SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection> &Connections =
1417         R.SubtreeConnections[FromTree];
1418       for (SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection>::iterator
1419              I = Connections.begin(), E = Connections.end(); I != E; ++I) {
1420         if (I->TreeID == ToTree) {
1421           I->Level = std::max(I->Level, Depth);
1422           return;
1423         }
1424       }
1425       Connections.push_back(SchedDFSResult::Connection(ToTree, Depth));
1426       FromTree = R.DFSTreeData[FromTree].ParentTreeID;
1427     } while (FromTree != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID);
1428   }
1429 };
1430 } // namespace llvm
1431
1432 namespace {
1433 /// \brief Manage the stack used by a reverse depth-first search over the DAG.
1434 class SchedDAGReverseDFS {
1435   std::vector<std::pair<const SUnit*, SUnit::const_pred_iterator> > DFSStack;
1436 public:
1437   bool isComplete() const { return DFSStack.empty(); }
1438
1439   void follow(const SUnit *SU) {
1440     DFSStack.push_back(std::make_pair(SU, SU->Preds.begin()));
1441   }
1442   void advance() { ++DFSStack.back().second; }
1443
1444   const SDep *backtrack() {
1445     DFSStack.pop_back();
1446     return DFSStack.empty() ? nullptr : std::prev(DFSStack.back().second);
1447   }
1448
1449   const SUnit *getCurr() const { return DFSStack.back().first; }
1450
1451   SUnit::const_pred_iterator getPred() const { return DFSStack.back().second; }
1452
1453   SUnit::const_pred_iterator getPredEnd() const {
1454     return getCurr()->Preds.end();
1455   }
1456 };
1457 } // anonymous
1458
1459 static bool hasDataSucc(const SUnit *SU) {
1460   for (SUnit::const_succ_iterator
1461          SI = SU->Succs.begin(), SE = SU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1462     if (SI->getKind() == SDep::Data && !SI->getSUnit()->isBoundaryNode())
1463       return true;
1464   }
1465   return false;
1466 }
1467
1468 /// Compute an ILP metric for all nodes in the subDAG reachable via depth-first
1469 /// search from this root.
1470 void SchedDFSResult::compute(ArrayRef<SUnit> SUnits) {
1471   if (!IsBottomUp)
1472     llvm_unreachable("Top-down ILP metric is unimplemnted");
1473
1474   SchedDFSImpl Impl(*this);
1475   for (ArrayRef<SUnit>::const_iterator
1476          SI = SUnits.begin(), SE = SUnits.end(); SI != SE; ++SI) {
1477     const SUnit *SU = &*SI;
1478     if (Impl.isVisited(SU) || hasDataSucc(SU))
1479       continue;
1480
1481     SchedDAGReverseDFS DFS;
1482     Impl.visitPreorder(SU);
1483     DFS.follow(SU);
1484     for (;;) {
1485       // Traverse the leftmost path as far as possible.
1486       while (DFS.getPred() != DFS.getPredEnd()) {
1487         const SDep &PredDep = *DFS.getPred();
1488         DFS.advance();
1489         // Ignore non-data edges.
1490         if (PredDep.getKind() != SDep::Data
1491             || PredDep.getSUnit()->isBoundaryNode()) {
1492           continue;
1493         }
1494         // An already visited edge is a cross edge, assuming an acyclic DAG.
1495         if (Impl.isVisited(PredDep.getSUnit())) {
1496           Impl.visitCrossEdge(PredDep, DFS.getCurr());
1497           continue;
1498         }
1499         Impl.visitPreorder(PredDep.getSUnit());
1500         DFS.follow(PredDep.getSUnit());
1501       }
1502       // Visit the top of the stack in postorder and backtrack.
1503       const SUnit *Child = DFS.getCurr();
1504       const SDep *PredDep = DFS.backtrack();
1505       Impl.visitPostorderNode(Child);
1506       if (PredDep)
1507         Impl.visitPostorderEdge(*PredDep, DFS.getCurr());
1508       if (DFS.isComplete())
1509         break;
1510     }
1511   }
1512   Impl.finalize();
1513 }
1514
1515 /// The root of the given SubtreeID was just scheduled. For all subtrees
1516 /// connected to this tree, record the depth of the connection so that the
1517 /// nearest connected subtrees can be prioritized.
1518 void SchedDFSResult::scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
1519   for (SmallVectorImpl<Connection>::const_iterator
1520          I = SubtreeConnections[SubtreeID].begin(),
1521          E = SubtreeConnections[SubtreeID].end(); I != E; ++I) {
1522     SubtreeConnectLevels[I->TreeID] =
1523       std::max(SubtreeConnectLevels[I->TreeID], I->Level);
1524     DEBUG(dbgs() << "  Tree: " << I->TreeID
1525           << " @" << SubtreeConnectLevels[I->TreeID] << '\n');
1526   }
1527 }
1528
1529 LLVM_DUMP_METHOD
1530 void ILPValue::print(raw_ostream &OS) const {
1531   OS << InstrCount << " / " << Length << " = ";
1532   if (!Length)
1533     OS << "BADILP";
1534   else
1535     OS << format("%g", ((double)InstrCount / Length));
1536 }
1537
1538 LLVM_DUMP_METHOD
1539 void ILPValue::dump() const {
1540   dbgs() << *this << '\n';
1541 }
1542
1543 namespace llvm {
1544
1545 LLVM_DUMP_METHOD
1546 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ILPValue &Val) {
1547   Val.print(OS);
1548   return OS;
1549 }
1550
1551 } // namespace llvm