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