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