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