7ce2e0d3bebfbe5bf5c90d4231fd64b51b93a5d5
[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/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
29 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
30 #include "llvm/IR/Operator.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     // Function that contain tail calls don't have unique PseudoSourceValue
147     // objects. Two PseudoSourceValues might refer to the same or overlapping
148     // locations. The client code calling this function assumes this is not the
149     // case. So return a conservative answer of no known object.
150     if (MFI->hasTailCall())
151       return;
152
153     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
154     // because the code that uses this function has no way to cope with
155     // such aliases.
156     if (!PSV->isAliased(MFI)) {
157       bool MayAlias = PSV->mayAlias(MFI);
158       Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(PSV, MayAlias));
159     }
160     return;
161   }
162
163   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
164   if (!V)
165     return;
166
167   SmallVector<Value *, 4> Objs;
168   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
169
170   for (Value *V : Objs) {
171     if (!isIdentifiedObject(V)) {
172       Objects.clear();
173       return;
174     }
175
176     Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(V, true));
177   }
178 }
179
180 void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
181   BB = bb;
182 }
183
184 void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
185   // Subclasses should no longer refer to the old block.
186   BB = nullptr;
187 }
188
189 /// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
190 /// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
191 /// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
192 /// region.
193 void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
194                                     MachineBasicBlock::iterator begin,
195                                     MachineBasicBlock::iterator end,
196                                     unsigned regioninstrs) {
197   assert(bb == BB && "startBlock should set BB");
198   RegionBegin = begin;
199   RegionEnd = end;
200   NumRegionInstrs = regioninstrs;
201 }
202
203 /// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
204 /// driver wants to refer to the previous scheduling region.
205 void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
206   // Nothing to do.
207 }
208
209 /// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
210 /// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
211 /// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
212 /// make sure instructions which define registers that are either used by
213 /// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
214 /// especially important when the definition latency of the return value(s)
215 /// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
216 /// used by instructions in the fallthrough block.
217 void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
218   MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : nullptr;
219   ExitSU.setInstr(ExitMI);
220   bool AllDepKnown = ExitMI &&
221     (ExitMI->isCall() || ExitMI->isBarrier());
222   if (ExitMI && AllDepKnown) {
223     // If it's a call or a barrier, add dependencies on the defs and uses of
224     // instruction.
225     for (unsigned i = 0, e = ExitMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
226       const MachineOperand &MO = ExitMI->getOperand(i);
227       if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
228       unsigned Reg = MO.getReg();
229       if (Reg == 0) continue;
230
231       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
232         Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
233       else {
234         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered after regalloc.");
235         if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
236           addVRegUseDeps(&ExitSU, i);
237       }
238     }
239   } else {
240     // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
241     // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
242     assert(Uses.empty() && "Uses in set before adding deps?");
243     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
244            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
245       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
246              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
247         unsigned Reg = *I;
248         if (!Uses.contains(Reg))
249           Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
250       }
251   }
252 }
253
254 /// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
255 /// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
256 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
257   const MachineOperand &MO = SU->getInstr()->getOperand(OperIdx);
258   assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
259
260   // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
261   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
262
263   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
264        Alias.isValid(); ++Alias) {
265     if (!Uses.contains(*Alias))
266       continue;
267     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Uses.find(*Alias); I != Uses.end(); ++I) {
268       SUnit *UseSU = I->SU;
269       if (UseSU == SU)
270         continue;
271
272       // Adjust the dependence latency using operand def/use information,
273       // then allow the target to perform its own adjustments.
274       int UseOp = I->OpIdx;
275       MachineInstr *RegUse = nullptr;
276       SDep Dep;
277       if (UseOp < 0)
278         Dep = SDep(SU, SDep::Artificial);
279       else {
280         // Set the hasPhysRegDefs only for physreg defs that have a use within
281         // the scheduling region.
282         SU->hasPhysRegDefs = true;
283         Dep = SDep(SU, SDep::Data, *Alias);
284         RegUse = UseSU->getInstr();
285       }
286       Dep.setLatency(
287         SchedModel.computeOperandLatency(SU->getInstr(), OperIdx, RegUse,
288                                          UseOp));
289
290       ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
291       UseSU->addPred(Dep);
292     }
293   }
294 }
295
296 /// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
297 /// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
298 /// depend the physical register referenced at OperIdx.
299 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
300   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
301   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
302
303   // Optionally add output and anti dependencies. For anti
304   // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
305   // target we want to allow the defining instruction to issue
306   // in the same cycle as the using instruction.
307   // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
308   //       there's no cost for reusing registers.
309   SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
310   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
311        Alias.isValid(); ++Alias) {
312     if (!Defs.contains(*Alias))
313       continue;
314     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Defs.find(*Alias); I != Defs.end(); ++I) {
315       SUnit *DefSU = I->SU;
316       if (DefSU == &ExitSU)
317         continue;
318       if (DefSU != SU &&
319           (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
320            !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
321         if (Kind == SDep::Anti)
322           DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias));
323         else {
324           SDep Dep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias);
325           Dep.setLatency(
326             SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
327           DefSU->addPred(Dep);
328         }
329       }
330     }
331   }
332
333   if (!MO.isDef()) {
334     SU->hasPhysRegUses = true;
335     // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
336     // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
337     // Push this SUnit on the use list.
338     Uses.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, MO.getReg()));
339     if (RemoveKillFlags)
340       MO.setIsKill(false);
341   }
342   else {
343     addPhysRegDataDeps(SU, OperIdx);
344     unsigned Reg = MO.getReg();
345
346     // clear this register's use list
347     if (Uses.contains(Reg))
348       Uses.eraseAll(Reg);
349
350     if (!MO.isDead()) {
351       Defs.eraseAll(Reg);
352     } else if (SU->isCall) {
353       // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
354       // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
355       // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
356       // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
357       // DefList.
358       Reg2SUnitsMap::RangePair P = Defs.equal_range(Reg);
359       Reg2SUnitsMap::iterator B = P.first;
360       Reg2SUnitsMap::iterator I = P.second;
361       for (bool isBegin = I == B; !isBegin; /* empty */) {
362         isBegin = (--I) == B;
363         if (!I->SU->isCall)
364           break;
365         I = Defs.erase(I);
366       }
367     }
368
369     // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
370     Defs.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
371   }
372 }
373
374 /// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
375 /// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
376 /// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
377 ///
378 /// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
379 /// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
380 void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
381   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
382   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
383
384   // Singly defined vregs do not have output/anti dependencies.
385   // The current operand is a def, so we have at least one.
386   // Check here if there are any others...
387   if (MRI.hasOneDef(Reg))
388     return;
389
390   // Add output dependence to the next nearest def of this vreg.
391   //
392   // Unless this definition is dead, the output dependence should be
393   // transitively redundant with antidependencies from this definition's
394   // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
395   // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
396   // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
397   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
398   if (DefI == VRegDefs.end())
399     VRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
400   else {
401     SUnit *DefSU = DefI->SU;
402     if (DefSU != SU && DefSU != &ExitSU) {
403       SDep Dep(SU, SDep::Output, Reg);
404       Dep.setLatency(
405         SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
406       DefSU->addPred(Dep);
407     }
408     DefI->SU = SU;
409   }
410 }
411
412 /// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
413 /// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
414 /// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
415 /// the same scheduling region if they write the virtual register.
416 ///
417 /// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
418 void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
419   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
420   unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
421
422   // Record this local VReg use.
423   VReg2UseMap::iterator UI = VRegUses.find(Reg);
424   for (; UI != VRegUses.end(); ++UI) {
425     if (UI->SU == SU)
426       break;
427   }
428   if (UI == VRegUses.end())
429     VRegUses.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
430
431   // Lookup this operand's reaching definition.
432   assert(LIS && "vreg dependencies requires LiveIntervals");
433   LiveQueryResult LRQ
434     = LIS->getInterval(Reg).Query(LIS->getInstructionIndex(MI));
435   VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
436
437   // VNI will be valid because MachineOperand::readsReg() is checked by caller.
438   assert(VNI && "No value to read by operand");
439   MachineInstr *Def = LIS->getInstructionFromIndex(VNI->def);
440   // Phis and other noninstructions (after coalescing) have a NULL Def.
441   if (Def) {
442     SUnit *DefSU = getSUnit(Def);
443     if (DefSU) {
444       // The reaching Def lives within this scheduling region.
445       // Create a data dependence.
446       SDep dep(DefSU, SDep::Data, Reg);
447       // Adjust the dependence latency using operand def/use information, then
448       // allow the target to perform its own adjustments.
449       int DefOp = Def->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
450       dep.setLatency(SchedModel.computeOperandLatency(Def, DefOp, MI, OperIdx));
451
452       const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
453       ST.adjustSchedDependency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
454       SU->addPred(dep);
455     }
456   }
457
458   // Add antidependence to the following def of the vreg it uses.
459   VReg2SUnitMap::iterator DefI = VRegDefs.find(Reg);
460   if (DefI != VRegDefs.end() && DefI->SU != SU)
461     DefI->SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, Reg));
462 }
463
464 /// Return true if MI is an instruction we are unable to reason about
465 /// (like a call or something with unmodeled side effects).
466 static inline bool isGlobalMemoryObject(AliasAnalysis *AA, MachineInstr *MI) {
467   if (MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
468       (MI->hasOrderedMemoryRef() &&
469        (!MI->mayLoad() || !MI->isInvariantLoad(AA))))
470     return true;
471   return false;
472 }
473
474 // This MI might have either incomplete info, or known to be unsafe
475 // to deal with (i.e. volatile object).
476 static inline bool isUnsafeMemoryObject(MachineInstr *MI,
477                                         const MachineFrameInfo *MFI,
478                                         const DataLayout &DL) {
479   if (!MI || MI->memoperands_empty())
480     return true;
481   // We purposefully do no check for hasOneMemOperand() here
482   // in hope to trigger an assert downstream in order to
483   // finish implementation.
484   if ((*MI->memoperands_begin())->isVolatile() ||
485        MI->hasUnmodeledSideEffects())
486     return true;
487
488   if ((*MI->memoperands_begin())->getPseudoValue()) {
489     // Similarly to getUnderlyingObjectForInstr:
490     // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
491     // because the code that uses this function has no way to cope with
492     // such aliases.
493     return true;
494   }
495
496   const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
497   if (!V)
498     return true;
499
500   SmallVector<Value *, 4> Objs;
501   getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
502   for (Value *V : Objs) {
503     // Does this pointer refer to a distinct and identifiable object?
504     if (!isIdentifiedObject(V))
505       return true;
506   }
507
508   return false;
509 }
510
511 /// This returns true if the two MIs need a chain edge between them.
512 /// If these are not even memory operations, we still may need
513 /// chain deps between them. The question really is - could
514 /// these two MIs be reordered during scheduling from memory dependency
515 /// point of view.
516 static bool MIsNeedChainEdge(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
517                              const DataLayout &DL, MachineInstr *MIa,
518                              MachineInstr *MIb) {
519   const MachineFunction *MF = MIa->getParent()->getParent();
520   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
521
522   // Cover a trivial case - no edge is need to itself.
523   if (MIa == MIb)
524     return false;
525  
526   // Let the target decide if memory accesses cannot possibly overlap.
527   if ((MIa->mayLoad() || MIa->mayStore()) &&
528       (MIb->mayLoad() || MIb->mayStore()))
529     if (TII->areMemAccessesTriviallyDisjoint(MIa, MIb, AA))
530       return false;
531
532   // FIXME: Need to handle multiple memory operands to support all targets.
533   if (!MIa->hasOneMemOperand() || !MIb->hasOneMemOperand())
534     return true;
535
536   if (isUnsafeMemoryObject(MIa, MFI, DL) || isUnsafeMemoryObject(MIb, MFI, DL))
537     return true;
538
539   // If we are dealing with two "normal" loads, we do not need an edge
540   // between them - they could be reordered.
541   if (!MIa->mayStore() && !MIb->mayStore())
542     return false;
543
544   // To this point analysis is generic. From here on we do need AA.
545   if (!AA)
546     return true;
547
548   MachineMemOperand *MMOa = *MIa->memoperands_begin();
549   MachineMemOperand *MMOb = *MIb->memoperands_begin();
550
551   if (!MMOa->getValue() || !MMOb->getValue())
552     return true;
553
554   // The following interface to AA is fashioned after DAGCombiner::isAlias
555   // and operates with MachineMemOperand offset with some important
556   // assumptions:
557   //   - LLVM fundamentally assumes flat address spaces.
558   //   - MachineOperand offset can *only* result from legalization and
559   //     cannot affect queries other than the trivial case of overlap
560   //     checking.
561   //   - These offsets never wrap and never step outside
562   //     of allocated objects.
563   //   - There should never be any negative offsets here.
564   //
565   // FIXME: Modify API to hide this math from "user"
566   // FIXME: Even before we go to AA we can reason locally about some
567   // memory objects. It can save compile time, and possibly catch some
568   // corner cases not currently covered.
569
570   assert ((MMOa->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
571   assert ((MMOb->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
572
573   int64_t MinOffset = std::min(MMOa->getOffset(), MMOb->getOffset());
574   int64_t Overlapa = MMOa->getSize() + MMOa->getOffset() - MinOffset;
575   int64_t Overlapb = MMOb->getSize() + MMOb->getOffset() - MinOffset;
576
577   AliasResult AAResult =
578       AA->alias(MemoryLocation(MMOa->getValue(), Overlapa,
579                                UseTBAA ? MMOa->getAAInfo() : AAMDNodes()),
580                 MemoryLocation(MMOb->getValue(), Overlapb,
581                                UseTBAA ? MMOb->getAAInfo() : AAMDNodes()));
582
583   return (AAResult != NoAlias);
584 }
585
586 /// This recursive function iterates over chain deps of SUb looking for
587 /// "latest" node that needs a chain edge to SUa.
588 static unsigned iterateChainSucc(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
589                                  const DataLayout &DL, SUnit *SUa, SUnit *SUb,
590                                  SUnit *ExitSU, unsigned *Depth,
591                                  SmallPtrSetImpl<const SUnit *> &Visited) {
592   if (!SUa || !SUb || SUb == ExitSU)
593     return *Depth;
594
595   // Remember visited nodes.
596   if (!Visited.insert(SUb).second)
597       return *Depth;
598   // If there is _some_ dependency already in place, do not
599   // descend any further.
600   // TODO: Need to make sure that if that dependency got eliminated or ignored
601   // for any reason in the future, we would not violate DAG topology.
602   // Currently it does not happen, but makes an implicit assumption about
603   // future implementation.
604   //
605   // Independently, if we encounter node that is some sort of global
606   // object (like a call) we already have full set of dependencies to it
607   // and we can stop descending.
608   if (SUa->isSucc(SUb) ||
609       isGlobalMemoryObject(AA, SUb->getInstr()))
610     return *Depth;
611
612   // If we do need an edge, or we have exceeded depth budget,
613   // add that edge to the predecessors chain of SUb,
614   // and stop descending.
615   if (*Depth > 200 ||
616       MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
617     SUb->addPred(SDep(SUa, SDep::MayAliasMem));
618     return *Depth;
619   }
620   // Track current depth.
621   (*Depth)++;
622   // Iterate over memory dependencies only.
623   for (SUnit::const_succ_iterator I = SUb->Succs.begin(), E = SUb->Succs.end();
624        I != E; ++I)
625     if (I->isNormalMemoryOrBarrier())
626       iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SUa, I->getSUnit(), ExitSU, Depth, Visited);
627   return *Depth;
628 }
629
630 /// This function assumes that "downward" from SU there exist
631 /// tail/leaf of already constructed DAG. It iterates downward and
632 /// checks whether SU can be aliasing any node dominated
633 /// by it.
634 static void adjustChainDeps(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
635                             const DataLayout &DL, SUnit *SU, SUnit *ExitSU,
636                             std::set<SUnit *> &CheckList,
637                             unsigned LatencyToLoad) {
638   if (!SU)
639     return;
640
641   SmallPtrSet<const SUnit*, 16> Visited;
642   unsigned Depth = 0;
643
644   for (std::set<SUnit *>::iterator I = CheckList.begin(), IE = CheckList.end();
645        I != IE; ++I) {
646     if (SU == *I)
647       continue;
648     if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SU->getInstr(), (*I)->getInstr())) {
649       SDep Dep(SU, SDep::MayAliasMem);
650       Dep.setLatency(((*I)->getInstr()->mayLoad()) ? LatencyToLoad : 0);
651       (*I)->addPred(Dep);
652     }
653
654     // Iterate recursively over all previously added memory chain
655     // successors. Keep track of visited nodes.
656     for (SUnit::const_succ_iterator J = (*I)->Succs.begin(),
657          JE = (*I)->Succs.end(); J != JE; ++J)
658       if (J->isNormalMemoryOrBarrier())
659         iterateChainSucc(AA, MFI, DL, SU, J->getSUnit(), ExitSU, &Depth,
660                          Visited);
661   }
662 }
663
664 /// Check whether two objects need a chain edge, if so, add it
665 /// otherwise remember the rejected SU.
666 static inline void addChainDependency(AliasAnalysis *AA,
667                                       const MachineFrameInfo *MFI,
668                                       const DataLayout &DL, SUnit *SUa,
669                                       SUnit *SUb, std::set<SUnit *> &RejectList,
670                                       unsigned TrueMemOrderLatency = 0,
671                                       bool isNormalMemory = false) {
672   // If this is a false dependency,
673   // do not add the edge, but remember the rejected node.
674   if (MIsNeedChainEdge(AA, MFI, DL, SUa->getInstr(), SUb->getInstr())) {
675     SDep Dep(SUa, isNormalMemory ? SDep::MayAliasMem : SDep::Barrier);
676     Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
677     SUb->addPred(Dep);
678   }
679   else {
680     // Duplicate entries should be ignored.
681     RejectList.insert(SUb);
682     DEBUG(dbgs() << "\tReject chain dep between SU("
683           << SUa->NodeNum << ") and SU("
684           << SUb->NodeNum << ")\n");
685   }
686 }
687
688 /// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down topological
689 /// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
690 ///
691 /// Map each real instruction to its SUnit.
692 ///
693 /// After initSUnits, the SUnits vector cannot be resized and the scheduler may
694 /// hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit IDs
695 /// instead of pointers.
696 ///
697 /// MachineScheduler relies on initSUnits numbering the nodes by their order in
698 /// the original instruction list.
699 void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
700   // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
701   // which is contained within a basic block.
702   SUnits.reserve(NumRegionInstrs);
703
704   for (MachineBasicBlock::iterator I = RegionBegin; I != RegionEnd; ++I) {
705     MachineInstr *MI = I;
706     if (MI->isDebugValue())
707       continue;
708
709     SUnit *SU = newSUnit(MI);
710     MISUnitMap[MI] = SU;
711
712     SU->isCall = MI->isCall();
713     SU->isCommutable = MI->isCommutable();
714
715     // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
716     SU->Latency = SchedModel.computeInstrLatency(SU->getInstr());
717
718     // If this SUnit uses a reserved or unbuffered resource, mark it as such.
719     //
720     // Reserved resources block an instruction from issuing and stall the
721     // entire pipeline. These are identified by BufferSize=0.
722     //
723     // Unbuffered resources prevent execution of subsequent instructions that
724     // require the same resources. This is used for in-order execution pipelines
725     // within an out-of-order core. These are identified by BufferSize=1.
726     if (SchedModel.hasInstrSchedModel()) {
727       const MCSchedClassDesc *SC = getSchedClass(SU);
728       for (TargetSchedModel::ProcResIter
729              PI = SchedModel.getWriteProcResBegin(SC),
730              PE = SchedModel.getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
731         switch (SchedModel.getProcResource(PI->ProcResourceIdx)->BufferSize) {
732         case 0:
733           SU->hasReservedResource = true;
734           break;
735         case 1:
736           SU->isUnbuffered = true;
737           break;
738         default:
739           break;
740         }
741       }
742     }
743   }
744 }
745
746 /// If RegPressure is non-null, compute register pressure as a side effect. The
747 /// DAG builder is an efficient place to do it because it already visits
748 /// operands.
749 void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA,
750                                         RegPressureTracker *RPTracker,
751                                         PressureDiffs *PDiffs) {
752   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
753   bool UseAA = EnableAASchedMI.getNumOccurrences() > 0 ? EnableAASchedMI
754                                                        : ST.useAA();
755   AliasAnalysis *AAForDep = UseAA ? AA : nullptr;
756
757   MISUnitMap.clear();
758   ScheduleDAG::clearDAG();
759
760   // Create an SUnit for each real instruction.
761   initSUnits();
762
763   if (PDiffs)
764     PDiffs->init(SUnits.size());
765
766   // We build scheduling units by walking a block's instruction list from bottom
767   // to top.
768
769   // Remember where a generic side-effecting instruction is as we proceed.
770   SUnit *BarrierChain = nullptr, *AliasChain = nullptr;
771
772   // Memory references to specific known memory locations are tracked
773   // so that they can be given more precise dependencies. We track
774   // separately the known memory locations that may alias and those
775   // that are known not to alias
776   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemDefs, NonAliasMemDefs;
777   MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> > AliasMemUses, NonAliasMemUses;
778   std::set<SUnit*> RejectMemNodes;
779
780   // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
781   // without emitting the info from the previous call.
782   DbgValues.clear();
783   FirstDbgValue = nullptr;
784
785   assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
786          "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
787   Defs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
788   Uses.setUniverse(TRI->getNumRegs());
789
790   assert(VRegDefs.empty() && "Only BuildSchedGraph may access VRegDefs");
791   VRegUses.clear();
792   VRegDefs.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
793   VRegUses.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
794
795   // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
796   // ExitSU.
797   addSchedBarrierDeps();
798
799   // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
800   MachineInstr *DbgMI = nullptr;
801   for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
802        MII != MIE; --MII) {
803     MachineInstr *MI = std::prev(MII);
804     if (MI && DbgMI) {
805       DbgValues.push_back(std::make_pair(DbgMI, MI));
806       DbgMI = nullptr;
807     }
808
809     if (MI->isDebugValue()) {
810       DbgMI = MI;
811       continue;
812     }
813     SUnit *SU = MISUnitMap[MI];
814     assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
815
816     if (RPTracker) {
817       PressureDiff *PDiff = PDiffs ? &(*PDiffs)[SU->NodeNum] : nullptr;
818       RPTracker->recede(/*LiveUses=*/nullptr, PDiff);
819       assert(RPTracker->getPos() == std::prev(MII) &&
820              "RPTracker can't find MI");
821     }
822
823     assert(
824         (CanHandleTerminators || (!MI->isTerminator() && !MI->isPosition())) &&
825         "Cannot schedule terminators or labels!");
826
827     // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
828     bool HasVRegDef = false;
829     for (unsigned j = 0, n = MI->getNumOperands(); j != n; ++j) {
830       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
831       if (!MO.isReg()) continue;
832       unsigned Reg = MO.getReg();
833       if (Reg == 0) continue;
834
835       if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
836         addPhysRegDeps(SU, j);
837       else {
838         assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered!");
839         if (MO.isDef()) {
840           HasVRegDef = true;
841           addVRegDefDeps(SU, j);
842         }
843         else if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
844           addVRegUseDeps(SU, j);
845       }
846     }
847     // If we haven't seen any uses in this scheduling region, create a
848     // dependence edge to ExitSU to model the live-out latency. This is required
849     // for vreg defs with no in-region use, and prefetches with no vreg def.
850     //
851     // FIXME: NumDataSuccs would be more precise than NumSuccs here. This
852     // check currently relies on being called before adding chain deps.
853     if (SU->NumSuccs == 0 && SU->Latency > 1
854         && (HasVRegDef || MI->mayLoad())) {
855       SDep Dep(SU, SDep::Artificial);
856       Dep.setLatency(SU->Latency - 1);
857       ExitSU.addPred(Dep);
858     }
859
860     // Add chain dependencies.
861     // Chain dependencies used to enforce memory order should have
862     // latency of 0 (except for true dependency of Store followed by
863     // aliased Load... we estimate that with a single cycle of latency
864     // assuming the hardware will bypass)
865     // Note that isStoreToStackSlot and isLoadFromStackSLot are not usable
866     // after stack slots are lowered to actual addresses.
867     // TODO: Use an AliasAnalysis and do real alias-analysis queries, and
868     // produce more precise dependence information.
869     unsigned TrueMemOrderLatency = MI->mayStore() ? 1 : 0;
870     if (isGlobalMemoryObject(AA, MI)) {
871       // Be conservative with these and add dependencies on all memory
872       // references, even those that are known to not alias.
873       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
874              NonAliasMemDefs.begin(), E = NonAliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
875         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
876           I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
877         }
878       }
879       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
880              NonAliasMemUses.begin(), E = NonAliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
881         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i) {
882           SDep Dep(SU, SDep::Barrier);
883           Dep.setLatency(TrueMemOrderLatency);
884           I->second[i]->addPred(Dep);
885         }
886       }
887       // Add SU to the barrier chain.
888       if (BarrierChain)
889         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
890       BarrierChain = SU;
891       // This is a barrier event that acts as a pivotal node in the DAG,
892       // so it is safe to clear list of exposed nodes.
893       adjustChainDeps(AA, MFI, MF.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
894                       TrueMemOrderLatency);
895       RejectMemNodes.clear();
896       NonAliasMemDefs.clear();
897       NonAliasMemUses.clear();
898
899       // fall-through
900     new_alias_chain:
901       // Chain all possibly aliasing memory references through SU.
902       if (AliasChain) {
903         unsigned ChainLatency = 0;
904         if (AliasChain->getInstr()->mayLoad())
905           ChainLatency = TrueMemOrderLatency;
906         addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU, AliasChain,
907                            RejectMemNodes, ChainLatency);
908       }
909       AliasChain = SU;
910       for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
911         addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
912                            PendingLoads[k], RejectMemNodes,
913                            TrueMemOrderLatency);
914       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
915            AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
916         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
917           addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
918                              I->second[i], RejectMemNodes);
919       }
920       for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
921            AliasMemUses.begin(), E = AliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
922         for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
923           addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
924                              I->second[i], RejectMemNodes, TrueMemOrderLatency);
925       }
926       adjustChainDeps(AA, MFI, MF.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
927                       TrueMemOrderLatency);
928       PendingLoads.clear();
929       AliasMemDefs.clear();
930       AliasMemUses.clear();
931     } else if (MI->mayStore()) {
932       // Add dependence on barrier chain, if needed.
933       // There is no point to check aliasing on barrier event. Even if
934       // SU and barrier _could_ be reordered, they should not. In addition,
935       // we have lost all RejectMemNodes below barrier.
936       if (BarrierChain)
937         BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
938
939       UnderlyingObjectsVector Objs;
940       getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, MF.getDataLayout());
941
942       if (Objs.empty()) {
943         // Treat all other stores conservatively.
944         goto new_alias_chain;
945       }
946
947       bool MayAlias = false;
948       for (UnderlyingObjectsVector::iterator K = Objs.begin(), KE = Objs.end();
949            K != KE; ++K) {
950         ValueType V = K->getPointer();
951         bool ThisMayAlias = K->getInt();
952         if (ThisMayAlias)
953           MayAlias = true;
954
955         // A store to a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
956         // Record the def in MemDefs, first adding a dep if there is
957         // an existing def.
958         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
959           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
960         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
961           ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
962         if (I != IE) {
963           for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
964             addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
965                                I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
966
967           // If we're not using AA, then we only need one store per object.
968           if (!AAForDep)
969             I->second.clear();
970           I->second.push_back(SU);
971         } else {
972           if (ThisMayAlias) {
973             if (!AAForDep)
974               AliasMemDefs[V].clear();
975             AliasMemDefs[V].push_back(SU);
976           } else {
977             if (!AAForDep)
978               NonAliasMemDefs[V].clear();
979             NonAliasMemDefs[V].push_back(SU);
980           }
981         }
982         // Handle the uses in MemUses, if there are any.
983         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator J =
984           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.find(V) : NonAliasMemUses.find(V));
985         MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator JE =
986           ((ThisMayAlias) ? AliasMemUses.end() : NonAliasMemUses.end());
987         if (J != JE) {
988           for (unsigned i = 0, e = J->second.size(); i != e; ++i)
989             addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
990                                J->second[i], RejectMemNodes,
991                                TrueMemOrderLatency, true);
992           J->second.clear();
993         }
994       }
995       if (MayAlias) {
996         // Add dependencies from all the PendingLoads, i.e. loads
997         // with no underlying object.
998         for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
999           addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
1000                              PendingLoads[k], RejectMemNodes,
1001                              TrueMemOrderLatency);
1002         // Add dependence on alias chain, if needed.
1003         if (AliasChain)
1004           addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1005                              RejectMemNodes);
1006       }
1007       adjustChainDeps(AA, MFI, MF.getDataLayout(), SU, &ExitSU, RejectMemNodes,
1008                       TrueMemOrderLatency);
1009     } else if (MI->mayLoad()) {
1010       bool MayAlias = true;
1011       if (MI->isInvariantLoad(AA)) {
1012         // Invariant load, no chain dependencies needed!
1013       } else {
1014         UnderlyingObjectsVector Objs;
1015         getUnderlyingObjectsForInstr(MI, MFI, Objs, MF.getDataLayout());
1016
1017         if (Objs.empty()) {
1018           // A load with no underlying object. Depend on all
1019           // potentially aliasing stores.
1020           for (MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1021                  AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I)
1022             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1023               addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
1024                                  I->second[i], RejectMemNodes);
1025
1026           PendingLoads.push_back(SU);
1027           MayAlias = true;
1028         } else {
1029           MayAlias = false;
1030         }
1031
1032         for (UnderlyingObjectsVector::iterator
1033              J = Objs.begin(), JE = Objs.end(); J != JE; ++J) {
1034           ValueType V = J->getPointer();
1035           bool ThisMayAlias = J->getInt();
1036
1037           if (ThisMayAlias)
1038             MayAlias = true;
1039
1040           // A load from a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
1041           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
1042             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
1043           MapVector<ValueType, std::vector<SUnit *> >::iterator IE =
1044             ((ThisMayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
1045           if (I != IE)
1046             for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
1047               addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU,
1048                                  I->second[i], RejectMemNodes, 0, true);
1049           if (ThisMayAlias)
1050             AliasMemUses[V].push_back(SU);
1051           else
1052             NonAliasMemUses[V].push_back(SU);
1053         }
1054         if (MayAlias)
1055           adjustChainDeps(AA, MFI, MF.getDataLayout(), SU, &ExitSU,
1056                           RejectMemNodes, /*Latency=*/0);
1057         // Add dependencies on alias and barrier chains, if needed.
1058         if (MayAlias && AliasChain)
1059           addChainDependency(AAForDep, MFI, MF.getDataLayout(), SU, AliasChain,
1060                              RejectMemNodes);
1061         if (BarrierChain)
1062           BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Barrier));
1063       }
1064     }
1065   }
1066   if (DbgMI)
1067     FirstDbgValue = DbgMI;
1068
1069   Defs.clear();
1070   Uses.clear();
1071   VRegDefs.clear();
1072   PendingLoads.clear();
1073 }
1074
1075 /// \brief Initialize register live-range state for updating kills.
1076 void ScheduleDAGInstrs::startBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
1077   // Start with no live registers.
1078   LiveRegs.reset();
1079
1080   // Examine the live-in regs of all successors.
1081   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
1082        SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
1083     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
1084          E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
1085       unsigned Reg = *I;
1086       // Repeat, for reg and all subregs.
1087       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1088            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1089         LiveRegs.set(*SubRegs);
1090     }
1091   }
1092 }
1093
1094 /// \brief If we change a kill flag on the bundle instruction implicit register
1095 /// operands, then we also need to propagate that to any instructions inside
1096 /// the bundle which had the same kill state.
1097 static void toggleBundleKillFlag(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
1098                                  bool NewKillState) {
1099   if (MI->getOpcode() != TargetOpcode::BUNDLE)
1100     return;
1101
1102   // Walk backwards from the last instruction in the bundle to the first.
1103   // Once we set a kill flag on an instruction, we bail out, as otherwise we
1104   // might set it on too many operands.  We will clear as many flags as we
1105   // can though.
1106   MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI;
1107   MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(MI);
1108   while (Begin != End) {
1109     for (MachineOperand &MO : (--End)->operands()) {
1110       if (!MO.isReg() || MO.isDef() || Reg != MO.getReg())
1111         continue;
1112
1113       // DEBUG_VALUE nodes do not contribute to code generation and should
1114       // always be ignored.  Failure to do so may result in trying to modify
1115       // KILL flags on DEBUG_VALUE nodes, which is distressing.
1116       if (MO.isDebug())
1117         continue;
1118
1119       // If the register has the internal flag then it could be killing an
1120       // internal def of the register.  In this case, just skip.  We only want
1121       // to toggle the flag on operands visible outside the bundle.
1122       if (MO.isInternalRead())
1123         continue;
1124
1125       if (MO.isKill() == NewKillState)
1126         continue;
1127       MO.setIsKill(NewKillState);
1128       if (NewKillState)
1129         return;
1130     }
1131   }
1132 }
1133
1134 bool ScheduleDAGInstrs::toggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO) {
1135   // Setting kill flag...
1136   if (!MO.isKill()) {
1137     MO.setIsKill(true);
1138     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true);
1139     return false;
1140   }
1141
1142   // If MO itself is live, clear the kill flag...
1143   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
1144     MO.setIsKill(false);
1145     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false);
1146     return false;
1147   }
1148
1149   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
1150   // subreg and keep MO marked as killed.
1151   MO.setIsKill(false);
1152   toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false);
1153   bool AllDead = true;
1154   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
1155   MachineInstrBuilder MIB(MF, MI);
1156   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1157     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1158       MIB.addReg(*SubRegs, RegState::ImplicitDefine);
1159       AllDead = false;
1160     }
1161   }
1162
1163   if(AllDead) {
1164     MO.setIsKill(true);
1165     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true);
1166   }
1167   return false;
1168 }
1169
1170 // FIXME: Reuse the LivePhysRegs utility for this.
1171 void ScheduleDAGInstrs::fixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
1172   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
1173
1174   LiveRegs.resize(TRI->getNumRegs());
1175   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
1176
1177   startBlockForKills(MBB);
1178
1179   // Examine block from end to start...
1180   unsigned Count = MBB->size();
1181   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
1182        I != E; --Count) {
1183     MachineInstr *MI = --I;
1184     if (MI->isDebugValue())
1185       continue;
1186
1187     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
1188     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
1189     // are completely defined.
1190     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1191       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1192       if (MO.isRegMask())
1193         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
1194       if (!MO.isReg()) continue;
1195       unsigned Reg = MO.getReg();
1196       if (Reg == 0) continue;
1197       if (!MO.isDef()) continue;
1198       // Ignore two-addr defs.
1199       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
1200
1201       // Repeat for reg and all subregs.
1202       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1203            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1204         LiveRegs.reset(*SubRegs);
1205     }
1206
1207     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
1208     // register is used multiple times we only set the kill flag on
1209     // the first use. Don't set kill flags on undef operands.
1210     killedRegs.reset();
1211     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1212       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1213       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1214       unsigned Reg = MO.getReg();
1215       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1216
1217       bool kill = false;
1218       if (!killedRegs.test(Reg)) {
1219         kill = true;
1220         // A register is not killed if any subregs are live...
1221         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1222           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1223             kill = false;
1224             break;
1225           }
1226         }
1227
1228         // If subreg is not live, then register is killed if it became
1229         // live in this instruction
1230         if (kill)
1231           kill = !LiveRegs.test(Reg);
1232       }
1233
1234       if (MO.isKill() != kill) {
1235         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
1236         // Warning: toggleKillFlag may invalidate MO.
1237         toggleKillFlag(MI, MO);
1238         DEBUG(MI->dump());
1239         DEBUG(if (MI->getOpcode() == TargetOpcode::BUNDLE) {
1240           MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI;
1241           MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(MI);
1242           while (++Begin != End)
1243             DEBUG(Begin->dump());
1244         });
1245       }
1246
1247       killedRegs.set(Reg);
1248     }
1249
1250     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
1251     // now live...
1252     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1253       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1254       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1255       unsigned Reg = MO.getReg();
1256       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1257
1258       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1259            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1260         LiveRegs.set(*SubRegs);
1261     }
1262   }
1263 }
1264
1265 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
1266 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1267   SU->getInstr()->dump();
1268 #endif
1269 }
1270
1271 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
1272   std::string s;
1273   raw_string_ostream oss(s);
1274   if (SU == &EntrySU)
1275     oss << "<entry>";
1276   else if (SU == &ExitSU)
1277     oss << "<exit>";
1278   else
1279     SU->getInstr()->print(oss, /*SkipOpers=*/true);
1280   return oss.str();
1281 }
1282
1283 /// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
1284 /// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
1285 std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
1286   return "dag." + BB->getFullName();
1287 }
1288
1289 //===----------------------------------------------------------------------===//
1290 // SchedDFSResult Implementation
1291 //===----------------------------------------------------------------------===//
1292
1293 namespace llvm {
1294 /// \brief Internal state used to compute SchedDFSResult.
1295 class SchedDFSImpl {
1296   SchedDFSResult &R;
1297
1298   /// Join DAG nodes into equivalence classes by their subtree.
1299   IntEqClasses SubtreeClasses;
1300   /// List PredSU, SuccSU pairs that represent data edges between subtrees.
1301   std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> > ConnectionPairs;
1302
1303   struct RootData {
1304     unsigned NodeID;
1305     unsigned ParentNodeID;  // Parent node (member of the parent subtree).
1306     unsigned SubInstrCount; // Instr count in this tree only, not children.
1307
1308     RootData(unsigned id): NodeID(id),
1309                            ParentNodeID(SchedDFSResult::InvalidSubtreeID),
1310                            SubInstrCount(0) {}
1311
1312     unsigned getSparseSetIndex() const { return NodeID; }
1313   };
1314
1315   SparseSet<RootData> RootSet;
1316
1317 public:
1318   SchedDFSImpl(SchedDFSResult &r): R(r), SubtreeClasses(R.DFSNodeData.size()) {
1319     RootSet.setUniverse(R.DFSNodeData.size());
1320   }
1321
1322   /// Return true if this node been visited by the DFS traversal.
1323   ///
1324   /// During visitPostorderNode the Node's SubtreeID is assigned to the Node
1325   /// ID. Later, SubtreeID is updated but remains valid.
1326   bool isVisited(const SUnit *SU) const {
1327     return R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID
1328       != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID;
1329   }
1330
1331   /// Initialize this node's instruction count. We don't need to flag the node
1332   /// visited until visitPostorder because the DAG cannot have cycles.
1333   void visitPreorder(const SUnit *SU) {
1334     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount =
1335       SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1336   }
1337
1338   /// Called once for each node after all predecessors are visited. Revisit this
1339   /// node's predecessors and potentially join them now that we know the ILP of
1340   /// the other predecessors.
1341   void visitPostorderNode(const SUnit *SU) {
1342     // Mark this node as the root of a subtree. It may be joined with its
1343     // successors later.
1344     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID = SU->NodeNum;
1345     RootData RData(SU->NodeNum);
1346     RData.SubInstrCount = SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1347
1348     // If any predecessors are still in their own subtree, they either cannot be
1349     // joined or are large enough to remain separate. If this parent node's
1350     // total instruction count is not greater than a child subtree by at least
1351     // the subtree limit, then try to join it now since splitting subtrees is
1352     // only useful if multiple high-pressure paths are possible.
1353     unsigned InstrCount = R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount;
1354     for (SUnit::const_pred_iterator
1355            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1356       if (PI->getKind() != SDep::Data)
1357         continue;
1358       unsigned PredNum = PI->getSUnit()->NodeNum;
1359       if ((InstrCount - R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount) < R.SubtreeLimit)
1360         joinPredSubtree(*PI, SU, /*CheckLimit=*/false);
1361
1362       // Either link or merge the TreeData entry from the child to the parent.
1363       if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID == PredNum) {
1364         // If the predecessor's parent is invalid, this is a tree edge and the
1365         // current node is the parent.
1366         if (RootSet[PredNum].ParentNodeID == SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1367           RootSet[PredNum].ParentNodeID = SU->NodeNum;
1368       }
1369       else if (RootSet.count(PredNum)) {
1370         // The predecessor is not a root, but is still in the root set. This
1371         // must be the new parent that it was just joined to. Note that
1372         // RootSet[PredNum].ParentNodeID may either be invalid or may still be
1373         // set to the original parent.
1374         RData.SubInstrCount += RootSet[PredNum].SubInstrCount;
1375         RootSet.erase(PredNum);
1376       }
1377     }
1378     RootSet[SU->NodeNum] = RData;
1379   }
1380
1381   /// Called once for each tree edge after calling visitPostOrderNode on the
1382   /// predecessor. Increment the parent node's instruction count and
1383   /// preemptively join this subtree to its parent's if it is small enough.
1384   void visitPostorderEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1385     R.DFSNodeData[Succ->NodeNum].InstrCount
1386       += R.DFSNodeData[PredDep.getSUnit()->NodeNum].InstrCount;
1387     joinPredSubtree(PredDep, Succ);
1388   }
1389
1390   /// Add a connection for cross edges.
1391   void visitCrossEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1392     ConnectionPairs.push_back(std::make_pair(PredDep.getSUnit(), Succ));
1393   }
1394
1395   /// Set each node's subtree ID to the representative ID and record connections
1396   /// between trees.
1397   void finalize() {
1398     SubtreeClasses.compress();
1399     R.DFSTreeData.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1400     assert(SubtreeClasses.getNumClasses() == RootSet.size()
1401            && "number of roots should match trees");
1402     for (SparseSet<RootData>::const_iterator
1403            RI = RootSet.begin(), RE = RootSet.end(); RI != RE; ++RI) {
1404       unsigned TreeID = SubtreeClasses[RI->NodeID];
1405       if (RI->ParentNodeID != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1406         R.DFSTreeData[TreeID].ParentTreeID = SubtreeClasses[RI->ParentNodeID];
1407       R.DFSTreeData[TreeID].SubInstrCount = RI->SubInstrCount;
1408       // Note that SubInstrCount may be greater than InstrCount if we joined
1409       // subtrees across a cross edge. InstrCount will be attributed to the
1410       // original parent, while SubInstrCount will be attributed to the joined
1411       // parent.
1412     }
1413     R.SubtreeConnections.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1414     R.SubtreeConnectLevels.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1415     DEBUG(dbgs() << R.getNumSubtrees() << " subtrees:\n");
1416     for (unsigned Idx = 0, End = R.DFSNodeData.size(); Idx != End; ++Idx) {
1417       R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID = SubtreeClasses[Idx];
1418       DEBUG(dbgs() << "  SU(" << Idx << ") in tree "
1419             << R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID << '\n');
1420     }
1421     for (std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> >::const_iterator
1422            I = ConnectionPairs.begin(), E = ConnectionPairs.end();
1423          I != E; ++I) {
1424       unsigned PredTree = SubtreeClasses[I->first->NodeNum];
1425       unsigned SuccTree = SubtreeClasses[I->second->NodeNum];
1426       if (PredTree == SuccTree)
1427         continue;
1428       unsigned Depth = I->first->getDepth();
1429       addConnection(PredTree, SuccTree, Depth);
1430       addConnection(SuccTree, PredTree, Depth);
1431     }
1432   }
1433
1434 protected:
1435   /// Join the predecessor subtree with the successor that is its DFS
1436   /// parent. Apply some heuristics before joining.
1437   bool joinPredSubtree(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ,
1438                        bool CheckLimit = true) {
1439     assert(PredDep.getKind() == SDep::Data && "Subtrees are for data edges");
1440
1441     // Check if the predecessor is already joined.
1442     const SUnit *PredSU = PredDep.getSUnit();
1443     unsigned PredNum = PredSU->NodeNum;
1444     if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID != PredNum)
1445       return false;
1446
1447     // Four is the magic number of successors before a node is considered a
1448     // pinch point.
1449     unsigned NumDataSucs = 0;
1450     for (SUnit::const_succ_iterator SI = PredSU->Succs.begin(),
1451            SE = PredSU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1452       if (SI->getKind() == SDep::Data) {
1453         if (++NumDataSucs >= 4)
1454           return false;
1455       }
1456     }
1457     if (CheckLimit && R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount > R.SubtreeLimit)
1458       return false;
1459     R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID = Succ->NodeNum;
1460     SubtreeClasses.join(Succ->NodeNum, PredNum);
1461     return true;
1462   }
1463
1464   /// Called by finalize() to record a connection between trees.
1465   void addConnection(unsigned FromTree, unsigned ToTree, unsigned Depth) {
1466     if (!Depth)
1467       return;
1468
1469     do {
1470       SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection> &Connections =
1471         R.SubtreeConnections[FromTree];
1472       for (SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection>::iterator
1473              I = Connections.begin(), E = Connections.end(); I != E; ++I) {
1474         if (I->TreeID == ToTree) {
1475           I->Level = std::max(I->Level, Depth);
1476           return;
1477         }
1478       }
1479       Connections.push_back(SchedDFSResult::Connection(ToTree, Depth));
1480       FromTree = R.DFSTreeData[FromTree].ParentTreeID;
1481     } while (FromTree != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID);
1482   }
1483 };
1484 } // namespace llvm
1485
1486 namespace {
1487 /// \brief Manage the stack used by a reverse depth-first search over the DAG.
1488 class SchedDAGReverseDFS {
1489   std::vector<std::pair<const SUnit*, SUnit::const_pred_iterator> > DFSStack;
1490 public:
1491   bool isComplete() const { return DFSStack.empty(); }
1492
1493   void follow(const SUnit *SU) {
1494     DFSStack.push_back(std::make_pair(SU, SU->Preds.begin()));
1495   }
1496   void advance() { ++DFSStack.back().second; }
1497
1498   const SDep *backtrack() {
1499     DFSStack.pop_back();
1500     return DFSStack.empty() ? nullptr : std::prev(DFSStack.back().second);
1501   }
1502
1503   const SUnit *getCurr() const { return DFSStack.back().first; }
1504
1505   SUnit::const_pred_iterator getPred() const { return DFSStack.back().second; }
1506
1507   SUnit::const_pred_iterator getPredEnd() const {
1508     return getCurr()->Preds.end();
1509   }
1510 };
1511 } // anonymous
1512
1513 static bool hasDataSucc(const SUnit *SU) {
1514   for (SUnit::const_succ_iterator
1515          SI = SU->Succs.begin(), SE = SU->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1516     if (SI->getKind() == SDep::Data && !SI->getSUnit()->isBoundaryNode())
1517       return true;
1518   }
1519   return false;
1520 }
1521
1522 /// Compute an ILP metric for all nodes in the subDAG reachable via depth-first
1523 /// search from this root.
1524 void SchedDFSResult::compute(ArrayRef<SUnit> SUnits) {
1525   if (!IsBottomUp)
1526     llvm_unreachable("Top-down ILP metric is unimplemnted");
1527
1528   SchedDFSImpl Impl(*this);
1529   for (ArrayRef<SUnit>::const_iterator
1530          SI = SUnits.begin(), SE = SUnits.end(); SI != SE; ++SI) {
1531     const SUnit *SU = &*SI;
1532     if (Impl.isVisited(SU) || hasDataSucc(SU))
1533       continue;
1534
1535     SchedDAGReverseDFS DFS;
1536     Impl.visitPreorder(SU);
1537     DFS.follow(SU);
1538     for (;;) {
1539       // Traverse the leftmost path as far as possible.
1540       while (DFS.getPred() != DFS.getPredEnd()) {
1541         const SDep &PredDep = *DFS.getPred();
1542         DFS.advance();
1543         // Ignore non-data edges.
1544         if (PredDep.getKind() != SDep::Data
1545             || PredDep.getSUnit()->isBoundaryNode()) {
1546           continue;
1547         }
1548         // An already visited edge is a cross edge, assuming an acyclic DAG.
1549         if (Impl.isVisited(PredDep.getSUnit())) {
1550           Impl.visitCrossEdge(PredDep, DFS.getCurr());
1551           continue;
1552         }
1553         Impl.visitPreorder(PredDep.getSUnit());
1554         DFS.follow(PredDep.getSUnit());
1555       }
1556       // Visit the top of the stack in postorder and backtrack.
1557       const SUnit *Child = DFS.getCurr();
1558       const SDep *PredDep = DFS.backtrack();
1559       Impl.visitPostorderNode(Child);
1560       if (PredDep)
1561         Impl.visitPostorderEdge(*PredDep, DFS.getCurr());
1562       if (DFS.isComplete())
1563         break;
1564     }
1565   }
1566   Impl.finalize();
1567 }
1568
1569 /// The root of the given SubtreeID was just scheduled. For all subtrees
1570 /// connected to this tree, record the depth of the connection so that the
1571 /// nearest connected subtrees can be prioritized.
1572 void SchedDFSResult::scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
1573   for (SmallVectorImpl<Connection>::const_iterator
1574          I = SubtreeConnections[SubtreeID].begin(),
1575          E = SubtreeConnections[SubtreeID].end(); I != E; ++I) {
1576     SubtreeConnectLevels[I->TreeID] =
1577       std::max(SubtreeConnectLevels[I->TreeID], I->Level);
1578     DEBUG(dbgs() << "  Tree: " << I->TreeID
1579           << " @" << SubtreeConnectLevels[I->TreeID] << '\n');
1580   }
1581 }
1582
1583 LLVM_DUMP_METHOD
1584 void ILPValue::print(raw_ostream &OS) const {
1585   OS << InstrCount << " / " << Length << " = ";
1586   if (!Length)
1587     OS << "BADILP";
1588   else
1589     OS << format("%g", ((double)InstrCount / Length));
1590 }
1591
1592 LLVM_DUMP_METHOD
1593 void ILPValue::dump() const {
1594   dbgs() << *this << '\n';
1595 }
1596
1597 namespace llvm {
1598
1599 LLVM_DUMP_METHOD
1600 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ILPValue &Val) {
1601   Val.print(OS);
1602   return OS;
1603 }
1604
1605 } // namespace llvm