lib/CodeGen/SplitKit.cpp

   1 //===---------- SplitKit.cpp - Toolkit for splitting live ranges ----------===//
   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 file contains the SplitAnalysis class as well as mutator functions for
  11 // live range splitting.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  16 #include "SplitKit.h"
  17 #include "LiveRangeEdit.h"
  18 #include "VirtRegMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  24 #include "llvm/Support/Debug.h"
  25 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  28
  29 using namespace llvm;
  30
  31 STATISTIC(NumFinished, "Number of splits finished");
  32 STATISTIC(NumSimple,   "Number of splits that were simple");
  33
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35 //                                 Split Analysis
  36 //===----------------------------------------------------------------------===//
  37
  38 SplitAnalysis::SplitAnalysis(const VirtRegMap &vrm,
  39                              const LiveIntervals &lis,
  40                              const MachineLoopInfo &mli)
  41   : MF(vrm.getMachineFunction()),
  42     VRM(vrm),
  43     LIS(lis),
  44     Loops(mli),
  45     TII(*MF.getTarget().getInstrInfo()),
  46     CurLI(0),
  47     LastSplitPoint(MF.getNumBlockIDs()) {}
  48
  49 void SplitAnalysis::clear() {
  50   UseSlots.clear();
  51   UseBlocks.clear();
  52   ThroughBlocks.clear();
  53   CurLI = 0;
  54 }
  55
  56 SlotIndex SplitAnalysis::computeLastSplitPoint(unsigned Num) {
  57   const MachineBasicBlock *MBB = MF.getBlockNumbered(Num);
  58   const MachineBasicBlock *LPad = MBB->getLandingPadSuccessor();
  59   std::pair<SlotIndex, SlotIndex> &LSP = LastSplitPoint[Num];
  60
  61   // Compute split points on the first call. The pair is independent of the
  62   // current live interval.
  63   if (!LSP.first.isValid()) {
  64     MachineBasicBlock::const_iterator FirstTerm = MBB->getFirstTerminator();
  65     if (FirstTerm == MBB->end())
  66       LSP.first = LIS.getMBBEndIdx(MBB);
  67     else
  68       LSP.first = LIS.getInstructionIndex(FirstTerm);
  69
  70     // If there is a landing pad successor, also find the call instruction.
  71     if (!LPad)
  72       return LSP.first;
  73     // There may not be a call instruction (?) in which case we ignore LPad.
  74     LSP.second = LSP.first;
  75     for (MachineBasicBlock::const_iterator I = FirstTerm, E = MBB->begin();
  76          I != E; --I)
  77       if (I->getDesc().isCall()) {
  78         LSP.second = LIS.getInstructionIndex(I);
  79         break;
  80       }
  81   }
  82
  83   // If CurLI is live into a landing pad successor, move the last split point
  84   // back to the call that may throw.
  85   if (LPad && LSP.second.isValid() && LIS.isLiveInToMBB(*CurLI, LPad))
  86     return LSP.second;
  87   else
  88     return LSP.first;
  89 }
  90
  91 /// analyzeUses - Count instructions, basic blocks, and loops using CurLI.
  92 void SplitAnalysis::analyzeUses() {
  93   assert(UseSlots.empty() && "Call clear first");
  94
  95   // First get all the defs from the interval values. This provides the correct
  96   // slots for early clobbers.
  97   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = CurLI->vni_begin(),
  98        E = CurLI->vni_end(); I != E; ++I)
  99     if (!(*I)->isPHIDef() && !(*I)->isUnused())
 100       UseSlots.push_back((*I)->def);
 101
 102   // Get use slots form the use-def chain.
 103   const MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
 104   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
 105        I = MRI.use_nodbg_begin(CurLI->reg), E = MRI.use_nodbg_end(); I != E;
 106        ++I)
 107     if (!I.getOperand().isUndef())
 108       UseSlots.push_back(LIS.getInstructionIndex(&*I).getDefIndex());
 109
 110   array_pod_sort(UseSlots.begin(), UseSlots.end());
 111
 112   // Remove duplicates, keeping the smaller slot for each instruction.
 113   // That is what we want for early clobbers.
 114   UseSlots.erase(std::unique(UseSlots.begin(), UseSlots.end(),
 115                              SlotIndex::isSameInstr),
 116                  UseSlots.end());
 117
 118   // Compute per-live block info.
 119   if (!calcLiveBlockInfo()) {
 120     // FIXME: calcLiveBlockInfo found inconsistencies in the live range.
 121     // I am looking at you, SimpleRegisterCoalescing!
 122     DEBUG(dbgs() << "*** Fixing inconsistent live interval! ***\n");
 123     const_cast<LiveIntervals&>(LIS)
 124       .shrinkToUses(const_cast<LiveInterval*>(CurLI));
 125     UseBlocks.clear();
 126     ThroughBlocks.clear();
 127     bool fixed = calcLiveBlockInfo();
 128     (void)fixed;
 129     assert(fixed && "Couldn't fix broken live interval");
 130   }
 131
 132   DEBUG(dbgs() << "Analyze counted "
 133                << UseSlots.size() << " instrs in "
 134                << UseBlocks.size() << " blocks, through "
 135                << NumThroughBlocks << " blocks.\n");
 136 }
 137
 138 /// calcLiveBlockInfo - Fill the LiveBlocks array with information about blocks
 139 /// where CurLI is live.
 140 bool SplitAnalysis::calcLiveBlockInfo() {
 141   ThroughBlocks.resize(MF.getNumBlockIDs());
 142   NumThroughBlocks = 0;
 143   if (CurLI->empty())
 144     return true;
 145
 146   LiveInterval::const_iterator LVI = CurLI->begin();
 147   LiveInterval::const_iterator LVE = CurLI->end();
 148
 149   SmallVectorImpl<SlotIndex>::const_iterator UseI, UseE;
 150   UseI = UseSlots.begin();
 151   UseE = UseSlots.end();
 152
 153   // Loop over basic blocks where CurLI is live.
 154   MachineFunction::iterator MFI = LIS.getMBBFromIndex(LVI->start);
 155   for (;;) {
 156     BlockInfo BI;
 157     BI.MBB = MFI;
 158     SlotIndex Start, Stop;
 159     tie(Start, Stop) = LIS.getSlotIndexes()->getMBBRange(BI.MBB);
 160
 161     // LVI is the first live segment overlapping MBB.
 162     BI.LiveIn = LVI->start <= Start;
 163     if (!BI.LiveIn)
 164       BI.Def = LVI->start;
 165
 166     // Find the first and last uses in the block.
 167     bool Uses = UseI != UseE && *UseI < Stop;
 168     if (Uses) {
 169       BI.FirstUse = *UseI;
 170       assert(BI.FirstUse >= Start);
 171       do ++UseI;
 172       while (UseI != UseE && *UseI < Stop);
 173       BI.LastUse = UseI[-1];
 174       assert(BI.LastUse < Stop);
 175     }
 176
 177     // Look for gaps in the live range.
 178     bool hasGap = false;
 179     BI.LiveOut = true;
 180     while (LVI->end < Stop) {
 181       SlotIndex LastStop = LVI->end;
 182       if (++LVI == LVE || LVI->start >= Stop) {
 183         BI.Kill = LastStop;
 184         BI.LiveOut = false;
 185         break;
 186       }
 187       if (LastStop < LVI->start) {
 188         hasGap = true;
 189         BI.Kill = LastStop;
 190         BI.Def = LVI->start;
 191       }
 192     }
 193
 194     // Don't set LiveThrough when the block has a gap.
 195     BI.LiveThrough = !hasGap && BI.LiveIn && BI.LiveOut;
 196     if (Uses)
 197       UseBlocks.push_back(BI);
 198     else {
 199       ++NumThroughBlocks;
 200       ThroughBlocks.set(BI.MBB->getNumber());
 201     }
 202     // FIXME: This should never happen. The live range stops or starts without a
 203     // corresponding use. An earlier pass did something wrong.
 204     if (!BI.LiveThrough && !Uses)
 205       return false;
 206
 207     // LVI is now at LVE or LVI->end >= Stop.
 208     if (LVI == LVE)
 209       break;
 210
 211     // Live segment ends exactly at Stop. Move to the next segment.
 212     if (LVI->end == Stop && ++LVI == LVE)
 213       break;
 214
 215     // Pick the next basic block.
 216     if (LVI->start < Stop)
 217       ++MFI;
 218     else
 219       MFI = LIS.getMBBFromIndex(LVI->start);
 220   }
 221   return true;
 222 }
 223
 224 bool SplitAnalysis::isOriginalEndpoint(SlotIndex Idx) const {
 225   unsigned OrigReg = VRM.getOriginal(CurLI->reg);
 226   const LiveInterval &Orig = LIS.getInterval(OrigReg);
 227   assert(!Orig.empty() && "Splitting empty interval?");
 228   LiveInterval::const_iterator I = Orig.find(Idx);
 229
 230   // Range containing Idx should begin at Idx.
 231   if (I != Orig.end() && I->start <= Idx)
 232     return I->start == Idx;
 233
 234   // Range does not contain Idx, previous must end at Idx.
 235   return I != Orig.begin() && (--I)->end == Idx;
 236 }
 237
 238 void SplitAnalysis::analyze(const LiveInterval *li) {
 239   clear();
 240   CurLI = li;
 241   analyzeUses();
 242 }
 243
 244
 245 //===----------------------------------------------------------------------===//
 246 //                               Split Editor
 247 //===----------------------------------------------------------------------===//
 248
 249 /// Create a new SplitEditor for editing the LiveInterval analyzed by SA.
 250 SplitEditor::SplitEditor(SplitAnalysis &sa,
 251                          LiveIntervals &lis,
 252                          VirtRegMap &vrm,
 253                          MachineDominatorTree &mdt)
 254   : SA(sa), LIS(lis), VRM(vrm),
 255     MRI(vrm.getMachineFunction().getRegInfo()),
 256     MDT(mdt),
 257     TII(*vrm.getMachineFunction().getTarget().getInstrInfo()),
 258     TRI(*vrm.getMachineFunction().getTarget().getRegisterInfo()),
 259     Edit(0),
 260     OpenIdx(0),
 261     RegAssign(Allocator)
 262 {}
 263
 264 void SplitEditor::reset(LiveRangeEdit &lre) {
 265   Edit = &lre;
 266   OpenIdx = 0;
 267   RegAssign.clear();
 268   Values.clear();
 269
 270   // We don't need to clear LiveOutCache, only LiveOutSeen entries are read.
 271   LiveOutSeen.clear();
 272
 273   // We don't need an AliasAnalysis since we will only be performing
 274   // cheap-as-a-copy remats anyway.
 275   Edit->anyRematerializable(LIS, TII, 0);
 276 }
 277
 278 void SplitEditor::dump() const {
 279   if (RegAssign.empty()) {
 280     dbgs() << " empty\n";
 281     return;
 282   }
 283
 284   for (RegAssignMap::const_iterator I = RegAssign.begin(); I.valid(); ++I)
 285     dbgs() << " [" << I.start() << ';' << I.stop() << "):" << I.value();
 286   dbgs() << '\n';
 287 }
 288
 289 VNInfo *SplitEditor::defValue(unsigned RegIdx,
 290                               const VNInfo *ParentVNI,
 291                               SlotIndex Idx) {
 292   assert(ParentVNI && "Mapping  NULL value");
 293   assert(Idx.isValid() && "Invalid SlotIndex");
 294   assert(Edit->getParent().getVNInfoAt(Idx) == ParentVNI && "Bad Parent VNI");
 295   LiveInterval *LI = Edit->get(RegIdx);
 296
 297   // Create a new value.
 298   VNInfo *VNI = LI->getNextValue(Idx, 0, LIS.getVNInfoAllocator());
 299
 300   // Use insert for lookup, so we can add missing values with a second lookup.
 301   std::pair<ValueMap::iterator, bool> InsP =
 302     Values.insert(std::make_pair(std::make_pair(RegIdx, ParentVNI->id), VNI));
 303
 304   // This was the first time (RegIdx, ParentVNI) was mapped.
 305   // Keep it as a simple def without any liveness.
 306   if (InsP.second)
 307     return VNI;
 308
 309   // If the previous value was a simple mapping, add liveness for it now.
 310   if (VNInfo *OldVNI = InsP.first->second) {
 311     SlotIndex Def = OldVNI->def;
 312     LI->addRange(LiveRange(Def, Def.getNextSlot(), OldVNI));
 313     // No longer a simple mapping.
 314     InsP.first->second = 0;
 315   }
 316
 317   // This is a complex mapping, add liveness for VNI
 318   SlotIndex Def = VNI->def;
 319   LI->addRange(LiveRange(Def, Def.getNextSlot(), VNI));
 320
 321   return VNI;
 322 }
 323
 324 void SplitEditor::markComplexMapped(unsigned RegIdx, const VNInfo *ParentVNI) {
 325   assert(ParentVNI && "Mapping  NULL value");
 326   VNInfo *&VNI = Values[std::make_pair(RegIdx, ParentVNI->id)];
 327
 328   // ParentVNI was either unmapped or already complex mapped. Either way.
 329   if (!VNI)
 330     return;
 331
 332   // This was previously a single mapping. Make sure the old def is represented
 333   // by a trivial live range.
 334   SlotIndex Def = VNI->def;
 335   Edit->get(RegIdx)->addRange(LiveRange(Def, Def.getNextSlot(), VNI));
 336   VNI = 0;
 337 }
 338
 339 // extendRange - Extend the live range to reach Idx.
 340 // Potentially create phi-def values.
 341 void SplitEditor::extendRange(unsigned RegIdx, SlotIndex Idx) {
 342   assert(Idx.isValid() && "Invalid SlotIndex");
 343   MachineBasicBlock *IdxMBB = LIS.getMBBFromIndex(Idx);
 344   assert(IdxMBB && "No MBB at Idx");
 345   LiveInterval *LI = Edit->get(RegIdx);
 346
 347   // Is there a def in the same MBB we can extend?
 348   if (LI->extendInBlock(LIS.getMBBStartIdx(IdxMBB), Idx))
 349     return;
 350
 351   // Now for the fun part. We know that ParentVNI potentially has multiple defs,
 352   // and we may need to create even more phi-defs to preserve VNInfo SSA form.
 353   // Perform a search for all predecessor blocks where we know the dominating
 354   // VNInfo. Insert phi-def VNInfos along the path back to IdxMBB.
 355
 356   // Initialize the live-out cache the first time it is needed.
 357   if (LiveOutSeen.empty()) {
 358     unsigned N = VRM.getMachineFunction().getNumBlockIDs();
 359     LiveOutSeen.resize(N);
 360     LiveOutCache.resize(N);
 361   }
 362
 363   // Blocks where LI should be live-in.
 364   SmallVector<MachineDomTreeNode*, 16> LiveIn;
 365   LiveIn.push_back(MDT[IdxMBB]);
 366
 367   // Remember if we have seen more than one value.
 368   bool UniqueVNI = true;
 369   VNInfo *IdxVNI = 0;
 370
 371   // Using LiveOutCache as a visited set, perform a BFS for all reaching defs.
 372   for (unsigned i = 0; i != LiveIn.size(); ++i) {
 373     MachineBasicBlock *MBB = LiveIn[i]->getBlock();
 374     assert(!MBB->pred_empty() && "Value live-in to entry block?");
 375     for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 376            PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 377        MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 378        LiveOutPair &LOP = LiveOutCache[Pred];
 379
 380        // Is this a known live-out block?
 381        if (LiveOutSeen.test(Pred->getNumber())) {
 382          if (VNInfo *VNI = LOP.first) {
 383            if (IdxVNI && IdxVNI != VNI)
 384              UniqueVNI = false;
 385            IdxVNI = VNI;
 386          }
 387          continue;
 388        }
 389
 390        // First time. LOP is garbage and must be cleared below.
 391        LiveOutSeen.set(Pred->getNumber());
 392
 393        // Does Pred provide a live-out value?
 394        SlotIndex Start, Last;
 395        tie(Start, Last) = LIS.getSlotIndexes()->getMBBRange(Pred);
 396        Last = Last.getPrevSlot();
 397        VNInfo *VNI = LI->extendInBlock(Start, Last);
 398        LOP.first = VNI;
 399        if (VNI) {
 400          LOP.second = MDT[LIS.getMBBFromIndex(VNI->def)];
 401          if (IdxVNI && IdxVNI != VNI)
 402            UniqueVNI = false;
 403          IdxVNI = VNI;
 404          continue;
 405        }
 406        LOP.second = 0;
 407
 408        // No, we need a live-in value for Pred as well
 409        if (Pred != IdxMBB)
 410          LiveIn.push_back(MDT[Pred]);
 411        else
 412          UniqueVNI = false; // Loopback to IdxMBB, ask updateSSA() for help.
 413     }
 414   }
 415
 416   // We may need to add phi-def values to preserve the SSA form.
 417   if (UniqueVNI) {
 418     LiveOutPair LOP(IdxVNI, MDT[LIS.getMBBFromIndex(IdxVNI->def)]);
 419     // Update LiveOutCache, but skip IdxMBB at LiveIn[0].
 420     for (unsigned i = 1, e = LiveIn.size(); i != e; ++i)
 421       LiveOutCache[LiveIn[i]->getBlock()] = LOP;
 422   } else
 423     IdxVNI = updateSSA(RegIdx, LiveIn, Idx, IdxMBB);
 424
 425   // Since we went through the trouble of a full BFS visiting all reaching defs,
 426   // the values in LiveIn are now accurate. No more phi-defs are needed
 427   // for these blocks, so we can color the live ranges.
 428   for (unsigned i = 0, e = LiveIn.size(); i != e; ++i) {
 429     MachineBasicBlock *MBB = LiveIn[i]->getBlock();
 430     SlotIndex Start = LIS.getMBBStartIdx(MBB);
 431     VNInfo *VNI = LiveOutCache[MBB].first;
 432
 433     // Anything in LiveIn other than IdxMBB is live-through.
 434     // In IdxMBB, we should stop at Idx unless the same value is live-out.
 435     if (MBB == IdxMBB && IdxVNI != VNI)
 436       LI->addRange(LiveRange(Start, Idx.getNextSlot(), IdxVNI));
 437     else
 438       LI->addRange(LiveRange(Start, LIS.getMBBEndIdx(MBB), VNI));
 439   }
 440 }
 441
 442 VNInfo *SplitEditor::updateSSA(unsigned RegIdx,
 443                                SmallVectorImpl<MachineDomTreeNode*> &LiveIn,
 444                                SlotIndex Idx,
 445                                const MachineBasicBlock *IdxMBB) {
 446   // This is essentially the same iterative algorithm that SSAUpdater uses,
 447   // except we already have a dominator tree, so we don't have to recompute it.
 448   LiveInterval *LI = Edit->get(RegIdx);
 449   VNInfo *IdxVNI = 0;
 450   unsigned Changes;
 451   do {
 452     Changes = 0;
 453     // Propagate live-out values down the dominator tree, inserting phi-defs
 454     // when necessary. Since LiveIn was created by a BFS, going backwards makes
 455     // it more likely for us to visit immediate dominators before their
 456     // children.
 457     for (unsigned i = LiveIn.size(); i; --i) {
 458       MachineDomTreeNode *Node = LiveIn[i-1];
 459       MachineBasicBlock *MBB = Node->getBlock();
 460       MachineDomTreeNode *IDom = Node->getIDom();
 461       LiveOutPair IDomValue;
 462
 463       // We need a live-in value to a block with no immediate dominator?
 464       // This is probably an unreachable block that has survived somehow.
 465       bool needPHI = !IDom || !LiveOutSeen.test(IDom->getBlock()->getNumber());
 466
 467       // IDom dominates all of our predecessors, but it may not be the immediate
 468       // dominator. Check if any of them have live-out values that are properly
 469       // dominated by IDom. If so, we need a phi-def here.
 470       if (!needPHI) {
 471         IDomValue = LiveOutCache[IDom->getBlock()];
 472         for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 473                PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 474           LiveOutPair Value = LiveOutCache[*PI];
 475           if (!Value.first || Value.first == IDomValue.first)
 476             continue;
 477           // This predecessor is carrying something other than IDomValue.
 478           // It could be because IDomValue hasn't propagated yet, or it could be
 479           // because MBB is in the dominance frontier of that value.
 480           if (MDT.dominates(IDom, Value.second)) {
 481             needPHI = true;
 482             break;
 483           }
 484         }
 485       }
 486
 487       // Create a phi-def if required.
 488       if (needPHI) {
 489         ++Changes;
 490         SlotIndex Start = LIS.getMBBStartIdx(MBB);
 491         VNInfo *VNI = LI->getNextValue(Start, 0, LIS.getVNInfoAllocator());
 492         VNI->setIsPHIDef(true);
 493         // We no longer need LI to be live-in.
 494         LiveIn.erase(LiveIn.begin()+(i-1));
 495         // Blocks in LiveIn are either IdxMBB, or have a value live-through.
 496         if (MBB == IdxMBB)
 497           IdxVNI = VNI;
 498         // Check if we need to update live-out info.
 499         LiveOutPair &LOP = LiveOutCache[MBB];
 500         if (LOP.second == Node || !LiveOutSeen.test(MBB->getNumber())) {
 501           // We already have a live-out defined in MBB, so this must be IdxMBB.
 502           assert(MBB == IdxMBB && "Adding phi-def to known live-out");
 503           LI->addRange(LiveRange(Start, Idx.getNextSlot(), VNI));
 504         } else {
 505           // This phi-def is also live-out, so color the whole block.
 506           LI->addRange(LiveRange(Start, LIS.getMBBEndIdx(MBB), VNI));
 507           LOP = LiveOutPair(VNI, Node);
 508         }
 509       } else if (IDomValue.first) {
 510         // No phi-def here. Remember incoming value for IdxMBB.
 511         if (MBB == IdxMBB) {
 512           IdxVNI = IDomValue.first;
 513           // IdxMBB need not be live-out.
 514           if (!LiveOutSeen.test(MBB->getNumber()))
 515             continue;
 516         }
 517         assert(LiveOutSeen.test(MBB->getNumber()) && "Expected live-out block");
 518         // Propagate IDomValue if needed:
 519         // MBB is live-out and doesn't define its own value.
 520         LiveOutPair &LOP = LiveOutCache[MBB];
 521         if (LOP.second != Node && LOP.first != IDomValue.first) {
 522           ++Changes;
 523           LOP = IDomValue;
 524         }
 525       }
 526     }
 527   } while (Changes);
 528
 529   assert(IdxVNI && "Didn't find value for Idx");
 530   return IdxVNI;
 531 }
 532
 533 VNInfo *SplitEditor::defFromParent(unsigned RegIdx,
 534                                    VNInfo *ParentVNI,
 535                                    SlotIndex UseIdx,
 536                                    MachineBasicBlock &MBB,
 537                                    MachineBasicBlock::iterator I) {
 538   MachineInstr *CopyMI = 0;
 539   SlotIndex Def;
 540   LiveInterval *LI = Edit->get(RegIdx);
 541
 542   // Attempt cheap-as-a-copy rematerialization.
 543   LiveRangeEdit::Remat RM(ParentVNI);
 544   if (Edit->canRematerializeAt(RM, UseIdx, true, LIS)) {
 545     Def = Edit->rematerializeAt(MBB, I, LI->reg, RM, LIS, TII, TRI);
 546   } else {
 547     // Can't remat, just insert a copy from parent.
 548     CopyMI = BuildMI(MBB, I, DebugLoc(), TII.get(TargetOpcode::COPY), LI->reg)
 549                .addReg(Edit->getReg());
 550     Def = LIS.InsertMachineInstrInMaps(CopyMI).getDefIndex();
 551   }
 552
 553   // Define the value in Reg.
 554   VNInfo *VNI = defValue(RegIdx, ParentVNI, Def);
 555   VNI->setCopy(CopyMI);
 556   return VNI;
 557 }
 558
 559 /// Create a new virtual register and live interval.
 560 unsigned SplitEditor::openIntv() {
 561   // Create the complement as index 0.
 562   if (Edit->empty())
 563     Edit->create(LIS, VRM);
 564
 565   // Create the open interval.
 566   OpenIdx = Edit->size();
 567   Edit->create(LIS, VRM);
 568   return OpenIdx;
 569 }
 570
 571 void SplitEditor::selectIntv(unsigned Idx) {
 572   assert(Idx != 0 && "Cannot select the complement interval");
 573   assert(Idx < Edit->size() && "Can only select previously opened interval");
 574   OpenIdx = Idx;
 575 }
 576
 577 SlotIndex SplitEditor::enterIntvBefore(SlotIndex Idx) {
 578   assert(OpenIdx && "openIntv not called before enterIntvBefore");
 579   DEBUG(dbgs() << "    enterIntvBefore " << Idx);
 580   Idx = Idx.getBaseIndex();
 581   VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Idx);
 582   if (!ParentVNI) {
 583     DEBUG(dbgs() << ": not live\n");
 584     return Idx;
 585   }
 586   DEBUG(dbgs() << ": valno " << ParentVNI->id << '\n');
 587   MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(Idx);
 588   assert(MI && "enterIntvBefore called with invalid index");
 589
 590   VNInfo *VNI = defFromParent(OpenIdx, ParentVNI, Idx, *MI->getParent(), MI);
 591   return VNI->def;
 592 }
 593
 594 SlotIndex SplitEditor::enterIntvAtEnd(MachineBasicBlock &MBB) {
 595   assert(OpenIdx && "openIntv not called before enterIntvAtEnd");
 596   SlotIndex End = LIS.getMBBEndIdx(&MBB);
 597   SlotIndex Last = End.getPrevSlot();
 598   DEBUG(dbgs() << "    enterIntvAtEnd BB#" << MBB.getNumber() << ", " << Last);
 599   VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Last);
 600   if (!ParentVNI) {
 601     DEBUG(dbgs() << ": not live\n");
 602     return End;
 603   }
 604   DEBUG(dbgs() << ": valno " << ParentVNI->id);
 605   VNInfo *VNI = defFromParent(OpenIdx, ParentVNI, Last, MBB,
 606                               LIS.getLastSplitPoint(Edit->getParent(), &MBB));
 607   RegAssign.insert(VNI->def, End, OpenIdx);
 608   DEBUG(dump());
 609   return VNI->def;
 610 }
 611
 612 /// useIntv - indicate that all instructions in MBB should use OpenLI.
 613 void SplitEditor::useIntv(const MachineBasicBlock &MBB) {
 614   useIntv(LIS.getMBBStartIdx(&MBB), LIS.getMBBEndIdx(&MBB));
 615 }
 616
 617 void SplitEditor::useIntv(SlotIndex Start, SlotIndex End) {
 618   assert(OpenIdx && "openIntv not called before useIntv");
 619   DEBUG(dbgs() << "    useIntv [" << Start << ';' << End << "):");
 620   RegAssign.insert(Start, End, OpenIdx);
 621   DEBUG(dump());
 622 }
 623
 624 SlotIndex SplitEditor::leaveIntvAfter(SlotIndex Idx) {
 625   assert(OpenIdx && "openIntv not called before leaveIntvAfter");
 626   DEBUG(dbgs() << "    leaveIntvAfter " << Idx);
 627
 628   // The interval must be live beyond the instruction at Idx.
 629   Idx = Idx.getBoundaryIndex();
 630   VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Idx);
 631   if (!ParentVNI) {
 632     DEBUG(dbgs() << ": not live\n");
 633     return Idx.getNextSlot();
 634   }
 635   DEBUG(dbgs() << ": valno " << ParentVNI->id << '\n');
 636
 637   MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(Idx);
 638   assert(MI && "No instruction at index");
 639   VNInfo *VNI = defFromParent(0, ParentVNI, Idx, *MI->getParent(),
 640                               llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(MI)));
 641   return VNI->def;
 642 }
 643
 644 SlotIndex SplitEditor::leaveIntvBefore(SlotIndex Idx) {
 645   assert(OpenIdx && "openIntv not called before leaveIntvBefore");
 646   DEBUG(dbgs() << "    leaveIntvBefore " << Idx);
 647
 648   // The interval must be live into the instruction at Idx.
 649   Idx = Idx.getBoundaryIndex();
 650   VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Idx);
 651   if (!ParentVNI) {
 652     DEBUG(dbgs() << ": not live\n");
 653     return Idx.getNextSlot();
 654   }
 655   DEBUG(dbgs() << ": valno " << ParentVNI->id << '\n');
 656
 657   MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(Idx);
 658   assert(MI && "No instruction at index");
 659   VNInfo *VNI = defFromParent(0, ParentVNI, Idx, *MI->getParent(), MI);
 660   return VNI->def;
 661 }
 662
 663 SlotIndex SplitEditor::leaveIntvAtTop(MachineBasicBlock &MBB) {
 664   assert(OpenIdx && "openIntv not called before leaveIntvAtTop");
 665   SlotIndex Start = LIS.getMBBStartIdx(&MBB);
 666   DEBUG(dbgs() << "    leaveIntvAtTop BB#" << MBB.getNumber() << ", " << Start);
 667
 668   VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Start);
 669   if (!ParentVNI) {
 670     DEBUG(dbgs() << ": not live\n");
 671     return Start;
 672   }
 673
 674   VNInfo *VNI = defFromParent(0, ParentVNI, Start, MBB,
 675                               MBB.SkipPHIsAndLabels(MBB.begin()));
 676   RegAssign.insert(Start, VNI->def, OpenIdx);
 677   DEBUG(dump());
 678   return VNI->def;
 679 }
 680
 681 void SplitEditor::overlapIntv(SlotIndex Start, SlotIndex End) {
 682   assert(OpenIdx && "openIntv not called before overlapIntv");
 683   const VNInfo *ParentVNI = Edit->getParent().getVNInfoAt(Start);
 684   assert(ParentVNI == Edit->getParent().getVNInfoAt(End.getPrevSlot()) &&
 685          "Parent changes value in extended range");
 686   assert(LIS.getMBBFromIndex(Start) == LIS.getMBBFromIndex(End) &&
 687          "Range cannot span basic blocks");
 688
 689   // The complement interval will be extended as needed by extendRange().
 690   if (ParentVNI)
 691     markComplexMapped(0, ParentVNI);
 692   DEBUG(dbgs() << "    overlapIntv [" << Start << ';' << End << "):");
 693   RegAssign.insert(Start, End, OpenIdx);
 694   DEBUG(dump());
 695 }
 696
 697 /// transferSimpleValues - Transfer all simply defined values to the new live
 698 /// ranges.
 699 /// Values that were rematerialized or that have multiple defs are left alone.
 700 bool SplitEditor::transferSimpleValues() {
 701   bool Skipped = false;
 702   RegAssignMap::const_iterator AssignI = RegAssign.begin();
 703   for (LiveInterval::const_iterator ParentI = Edit->getParent().begin(),
 704          ParentE = Edit->getParent().end(); ParentI != ParentE; ++ParentI) {
 705     DEBUG(dbgs() << "  blit " << *ParentI << ':');
 706     VNInfo *ParentVNI = ParentI->valno;
 707     // RegAssign has holes where RegIdx 0 should be used.
 708     SlotIndex Start = ParentI->start;
 709     AssignI.advanceTo(Start);
 710     do {
 711       unsigned RegIdx;
 712       SlotIndex End = ParentI->end;
 713       if (!AssignI.valid()) {
 714         RegIdx = 0;
 715       } else if (AssignI.start() <= Start) {
 716         RegIdx = AssignI.value();
 717         if (AssignI.stop() < End) {
 718           End = AssignI.stop();
 719           ++AssignI;
 720         }
 721       } else {
 722         RegIdx = 0;
 723         End = std::min(End, AssignI.start());
 724       }
 725       DEBUG(dbgs() << " [" << Start << ';' << End << ")=" << RegIdx);
 726       if (VNInfo *VNI = Values.lookup(std::make_pair(RegIdx, ParentVNI->id))) {
 727         DEBUG(dbgs() << ':' << VNI->id);
 728         Edit->get(RegIdx)->addRange(LiveRange(Start, End, VNI));
 729       } else
 730         Skipped = true;
 731       Start = End;
 732     } while (Start != ParentI->end);
 733     DEBUG(dbgs() << '\n');
 734   }
 735   return Skipped;
 736 }
 737
 738 void SplitEditor::extendPHIKillRanges() {
 739     // Extend live ranges to be live-out for successor PHI values.
 740   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = Edit->getParent().vni_begin(),
 741        E = Edit->getParent().vni_end(); I != E; ++I) {
 742     const VNInfo *PHIVNI = *I;
 743     if (PHIVNI->isUnused() || !PHIVNI->isPHIDef())
 744       continue;
 745     unsigned RegIdx = RegAssign.lookup(PHIVNI->def);
 746     MachineBasicBlock *MBB = LIS.getMBBFromIndex(PHIVNI->def);
 747     for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 748          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 749       SlotIndex End = LIS.getMBBEndIdx(*PI).getPrevSlot();
 750       // The predecessor may not have a live-out value. That is OK, like an
 751       // undef PHI operand.
 752       if (Edit->getParent().liveAt(End)) {
 753         assert(RegAssign.lookup(End) == RegIdx &&
 754                "Different register assignment in phi predecessor");
 755         extendRange(RegIdx, End);
 756       }
 757     }
 758   }
 759 }
 760
 761 /// rewriteAssigned - Rewrite all uses of Edit->getReg().
 762 void SplitEditor::rewriteAssigned(bool ExtendRanges) {
 763   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI.reg_begin(Edit->getReg()),
 764        RE = MRI.reg_end(); RI != RE;) {
 765     MachineOperand &MO = RI.getOperand();
 766     MachineInstr *MI = MO.getParent();
 767     ++RI;
 768     // LiveDebugVariables should have handled all DBG_VALUE instructions.
 769     if (MI->isDebugValue()) {
 770       DEBUG(dbgs() << "Zapping " << *MI);
 771       MO.setReg(0);
 772       continue;
 773     }
 774
 775     // <undef> operands don't really read the register, so just assign them to
 776     // the complement.
 777     if (MO.isUse() && MO.isUndef()) {
 778       MO.setReg(Edit->get(0)->reg);
 779       continue;
 780     }
 781
 782     SlotIndex Idx = LIS.getInstructionIndex(MI);
 783     if (MO.isDef())
 784       Idx = MO.isEarlyClobber() ? Idx.getUseIndex() : Idx.getDefIndex();
 785
 786     // Rewrite to the mapped register at Idx.
 787     unsigned RegIdx = RegAssign.lookup(Idx);
 788     MO.setReg(Edit->get(RegIdx)->reg);
 789     DEBUG(dbgs() << "  rewr BB#" << MI->getParent()->getNumber() << '\t'
 790                  << Idx << ':' << RegIdx << '\t' << *MI);
 791
 792     // Extend liveness to Idx if the instruction reads reg.
 793     if (!ExtendRanges)
 794       continue;
 795
 796     // Skip instructions that don't read Reg.
 797     if (MO.isDef()) {
 798       if (!MO.getSubReg() && !MO.isEarlyClobber())
 799         continue;
 800       // We may wan't to extend a live range for a partial redef, or for a use
 801       // tied to an early clobber.
 802       Idx = Idx.getPrevSlot();
 803       if (!Edit->getParent().liveAt(Idx))
 804         continue;
 805     } else
 806       Idx = Idx.getUseIndex();
 807
 808     extendRange(RegIdx, Idx);
 809   }
 810 }
 811
 812 void SplitEditor::deleteRematVictims() {
 813   SmallVector<MachineInstr*, 8> Dead;
 814   for (LiveRangeEdit::iterator I = Edit->begin(), E = Edit->end(); I != E; ++I){
 815     LiveInterval *LI = *I;
 816     for (LiveInterval::const_iterator LII = LI->begin(), LIE = LI->end();
 817            LII != LIE; ++LII) {
 818       // Dead defs end at the store slot.
 819       if (LII->end != LII->valno->def.getNextSlot())
 820         continue;
 821       MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(LII->valno->def);
 822       assert(MI && "Missing instruction for dead def");
 823       MI->addRegisterDead(LI->reg, &TRI);
 824
 825       if (!MI->allDefsAreDead())
 826         continue;
 827
 828       DEBUG(dbgs() << "All defs dead: " << *MI);
 829       Dead.push_back(MI);
 830     }
 831   }
 832
 833   if (Dead.empty())
 834     return;
 835
 836   Edit->eliminateDeadDefs(Dead, LIS, VRM, TII);
 837 }
 838
 839 void SplitEditor::finish() {
 840   ++NumFinished;
 841
 842   // At this point, the live intervals in Edit contain VNInfos corresponding to
 843   // the inserted copies.
 844
 845   // Add the original defs from the parent interval.
 846   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = Edit->getParent().vni_begin(),
 847          E = Edit->getParent().vni_end(); I != E; ++I) {
 848     const VNInfo *ParentVNI = *I;
 849     if (ParentVNI->isUnused())
 850       continue;
 851     unsigned RegIdx = RegAssign.lookup(ParentVNI->def);
 852     VNInfo *VNI = defValue(RegIdx, ParentVNI, ParentVNI->def);
 853     VNI->setIsPHIDef(ParentVNI->isPHIDef());
 854     VNI->setCopy(ParentVNI->getCopy());
 855
 856     // Mark rematted values as complex everywhere to force liveness computation.
 857     // The new live ranges may be truncated.
 858     if (Edit->didRematerialize(ParentVNI))
 859       for (unsigned i = 0, e = Edit->size(); i != e; ++i)
 860         markComplexMapped(i, ParentVNI);
 861   }
 862
 863 #ifndef NDEBUG
 864   // Every new interval must have a def by now, otherwise the split is bogus.
 865   for (LiveRangeEdit::iterator I = Edit->begin(), E = Edit->end(); I != E; ++I)
 866     assert((*I)->hasAtLeastOneValue() && "Split interval has no value");
 867 #endif
 868
 869   // Transfer the simply mapped values, check if any are complex.
 870   bool Complex = transferSimpleValues();
 871   if (Complex)
 872     extendPHIKillRanges();
 873   else
 874     ++NumSimple;
 875
 876   // Rewrite virtual registers, possibly extending ranges.
 877   rewriteAssigned(Complex);
 878
 879   // Delete defs that were rematted everywhere.
 880   if (Complex)
 881     deleteRematVictims();
 882
 883   // Get rid of unused values and set phi-kill flags.
 884   for (LiveRangeEdit::iterator I = Edit->begin(), E = Edit->end(); I != E; ++I)
 885     (*I)->RenumberValues(LIS);
 886
 887   // Now check if any registers were separated into multiple components.
 888   ConnectedVNInfoEqClasses ConEQ(LIS);
 889   for (unsigned i = 0, e = Edit->size(); i != e; ++i) {
 890     // Don't use iterators, they are invalidated by create() below.
 891     LiveInterval *li = Edit->get(i);
 892     unsigned NumComp = ConEQ.Classify(li);
 893     if (NumComp <= 1)
 894       continue;
 895     DEBUG(dbgs() << "  " << NumComp << " components: " << *li << '\n');
 896     SmallVector<LiveInterval*, 8> dups;
 897     dups.push_back(li);
 898     for (unsigned i = 1; i != NumComp; ++i)
 899       dups.push_back(&Edit->create(LIS, VRM));
 900     ConEQ.Distribute(&dups[0], MRI);
 901   }
 902
 903   // Calculate spill weight and allocation hints for new intervals.
 904   Edit->calculateRegClassAndHint(VRM.getMachineFunction(), LIS, SA.Loops);
 905 }
 906
 907
 908 //===----------------------------------------------------------------------===//
 909 //                            Single Block Splitting
 910 //===----------------------------------------------------------------------===//
 911
 912 /// getMultiUseBlocks - if CurLI has more than one use in a basic block, it
 913 /// may be an advantage to split CurLI for the duration of the block.
 914 bool SplitAnalysis::getMultiUseBlocks(BlockPtrSet &Blocks) {
 915   // If CurLI is local to one block, there is no point to splitting it.
 916   if (UseBlocks.size() <= 1)
 917     return false;
 918   // Add blocks with multiple uses.
 919   for (unsigned i = 0, e = UseBlocks.size(); i != e; ++i) {
 920     const BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
 921     if (BI.FirstUse == BI.LastUse)
 922       continue;
 923     Blocks.insert(BI.MBB);
 924   }
 925   return !Blocks.empty();
 926 }
 927
 928 void SplitEditor::splitSingleBlock(const SplitAnalysis::BlockInfo &BI) {
 929   openIntv();
 930   SlotIndex LastSplitPoint = SA.getLastSplitPoint(BI.MBB->getNumber());
 931   SlotIndex SegStart = enterIntvBefore(std::min(BI.FirstUse,
 932     LastSplitPoint));
 933   if (!BI.LiveOut || BI.LastUse < LastSplitPoint) {
 934     useIntv(SegStart, leaveIntvAfter(BI.LastUse));
 935   } else {
 936       // The last use is after the last valid split point.
 937     SlotIndex SegStop = leaveIntvBefore(LastSplitPoint);
 938     useIntv(SegStart, SegStop);
 939     overlapIntv(SegStop, BI.LastUse);
 940   }
 941 }
 942
 943 /// splitSingleBlocks - Split CurLI into a separate live interval inside each
 944 /// basic block in Blocks.
 945 void SplitEditor::splitSingleBlocks(const SplitAnalysis::BlockPtrSet &Blocks) {
 946   DEBUG(dbgs() << "  splitSingleBlocks for " << Blocks.size() << " blocks.\n");
 947   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA.getUseBlocks();
 948   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
 949     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
 950     if (Blocks.count(BI.MBB))
 951       splitSingleBlock(BI);
 952   }
 953   finish();
 954 }