c96c813b0c9b7a70225aaa837ca38c0916308282
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / TwoAddressInstructionPass.cpp
1 //===-- TwoAddressInstructionPass.cpp - Two-Address instruction pass ------===//
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 implements the TwoAddress instruction pass which is used
11 // by most register allocators. Two-Address instructions are rewritten
12 // from:
13 //
14 //     A = B op C
15 //
16 // to:
17 //
18 //     A = B
19 //     A op= C
20 //
21 // Note that if a register allocator chooses to use this pass, that it
22 // has to be capable of handling the non-SSA nature of these rewritten
23 // virtual registers.
24 //
25 // It is also worth noting that the duplicate operand of the two
26 // address instruction is removed.
27 //
28 //===----------------------------------------------------------------------===//
29
30 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
31 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
37 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
38 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
39 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
40 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
41 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
42 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
43 #include "llvm/IR/Function.h"
44 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
45 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
46 #include "llvm/Support/Debug.h"
47 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
49 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
50 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
51 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
52 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
53 using namespace llvm;
54
55 #define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
56
57 STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
58 STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
59 STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
60 STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
61 STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
62 STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
63 STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
64
65 // Temporary flag to disable rescheduling.
66 static cl::opt<bool>
67 EnableRescheduling("twoaddr-reschedule",
68                    cl::desc("Coalesce copies by rescheduling (default=true)"),
69                    cl::init(true), cl::Hidden);
70
71 namespace {
72 class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
73   MachineFunction *MF;
74   const TargetInstrInfo *TII;
75   const TargetRegisterInfo *TRI;
76   const InstrItineraryData *InstrItins;
77   MachineRegisterInfo *MRI;
78   LiveVariables *LV;
79   LiveIntervals *LIS;
80   AliasAnalysis *AA;
81   CodeGenOpt::Level OptLevel;
82
83   // The current basic block being processed.
84   MachineBasicBlock *MBB;
85
86   // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
87   // current basic block.
88   DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
89
90   // Set of already processed instructions in the current block.
91   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
92
93   // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
94   // likely targets to be coalesced to due to copies from physical registers to
95   // virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
96   DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
97
98   // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
99   // likely targets to be coalesced to due to copies to physical registers from
100   // virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
101   DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
102
103   bool sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
104                             MachineBasicBlock::iterator OldPos);
105
106   bool isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg, int Maxlen);
107
108   bool noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist, unsigned &LastDef);
109
110   bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
111                              MachineInstr *MI, unsigned Dist);
112
113   bool commuteInstruction(MachineInstr *MI,
114                           unsigned RegBIdx, unsigned RegCIdx, unsigned Dist);
115
116   bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
117
118   bool convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
119                           MachineBasicBlock::iterator &nmi,
120                           unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
121
122   bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist, MachineInstr *MI);
123
124   bool rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
125                              MachineBasicBlock::iterator &nmi,
126                              unsigned Reg);
127   bool rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
128                              MachineBasicBlock::iterator &nmi,
129                              unsigned Reg);
130
131   bool tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
132                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
133                                unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
134                                unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute);
135
136   bool tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
137                              unsigned DstOpIdx,
138                              unsigned BaseOpIdx,
139                              bool BaseOpKilled,
140                              unsigned Dist);
141   void scanUses(unsigned DstReg);
142
143   void processCopy(MachineInstr *MI);
144
145   typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
146   typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
147   bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
148   void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
149   void eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator&);
150
151 public:
152   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
153   TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
154     initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
155   }
156
157   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
158     AU.setPreservesCFG();
159     AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
160     AU.addPreserved<LiveVariables>();
161     AU.addPreserved<SlotIndexes>();
162     AU.addPreserved<LiveIntervals>();
163     AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
164     AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
165     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
166   }
167
168   /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
169   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
170 };
171 } // end anonymous namespace
172
173 char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
174 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
175                 "Two-Address instruction pass", false, false)
176 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
177 INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
178                 "Two-Address instruction pass", false, false)
179
180 char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
181
182 static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg, LiveIntervals *LIS);
183
184 /// sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
185 /// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
186 /// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
187 /// register pressure.
188 bool TwoAddressInstructionPass::
189 sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
190                      MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
191   // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
192   // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
193   // the instruction to be in three-address form.
194
195   // Check if it's safe to move this instruction.
196   bool SeenStore = true; // Be conservative.
197   if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
198     return false;
199
200   unsigned DefReg = 0;
201   SmallSet<unsigned, 4> UseRegs;
202
203   for (const MachineOperand &MO : MI->operands()) {
204     if (!MO.isReg())
205       continue;
206     unsigned MOReg = MO.getReg();
207     if (!MOReg)
208       continue;
209     if (MO.isUse() && MOReg != SavedReg)
210       UseRegs.insert(MO.getReg());
211     if (!MO.isDef())
212       continue;
213     if (MO.isImplicit())
214       // Don't try to move it if it implicitly defines a register.
215       return false;
216     if (DefReg)
217       // For now, don't move any instructions that define multiple registers.
218       return false;
219     DefReg = MO.getReg();
220   }
221
222   // Find the instruction that kills SavedReg.
223   MachineInstr *KillMI = nullptr;
224   if (LIS) {
225     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SavedReg);
226     assert(LI.end() != LI.begin() &&
227            "Reg should not have empty live interval.");
228
229     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
230     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
231     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
232       return false;
233
234     --I;
235     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
236   }
237   if (!KillMI) {
238     for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_nodbg_operands(SavedReg)) {
239       if (!UseMO.isKill())
240         continue;
241       KillMI = UseMO.getParent();
242       break;
243     }
244   }
245
246   // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
247   // appropriate location, we can try to sink the current instruction
248   // past it.
249   if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
250       KillMI == OldPos || KillMI->isTerminator())
251     return false;
252
253   // If any of the definitions are used by another instruction between the
254   // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
255   //
256   // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
257   // instruction is before or after another instruction. Then we can use
258   // MachineRegisterInfo def / use instead.
259   MachineOperand *KillMO = nullptr;
260   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
261   ++KillPos;
262
263   unsigned NumVisited = 0;
264   for (MachineBasicBlock::iterator I = std::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
265     MachineInstr *OtherMI = I;
266     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
267     if (OtherMI->isDebugValue())
268       continue;
269     if (NumVisited > 30)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
270       return false;
271     ++NumVisited;
272     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
273       MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
274       if (!MO.isReg())
275         continue;
276       unsigned MOReg = MO.getReg();
277       if (!MOReg)
278         continue;
279       if (DefReg == MOReg)
280         return false;
281
282       if (MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))) {
283         if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
284           // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
285           // marker if we can sink MI past it.
286           KillMO = &MO;
287         else if (UseRegs.count(MOReg))
288           // One of the uses is killed before the destination.
289           return false;
290       }
291     }
292   }
293   assert(KillMO && "Didn't find kill");
294
295   if (!LIS) {
296     // Update kill and LV information.
297     KillMO->setIsKill(false);
298     KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
299     KillMO->setIsKill(true);
300
301     if (LV)
302       LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
303   }
304
305   // Move instruction to its destination.
306   MBB->remove(MI);
307   MBB->insert(KillPos, MI);
308
309   if (LIS)
310     LIS->handleMove(MI);
311
312   ++Num3AddrSunk;
313   return true;
314 }
315
316 /// getSingleDef -- return the MachineInstr* if it is the single def of the Reg
317 /// in current BB.
318 static MachineInstr *getSingleDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *BB,
319                                   const MachineRegisterInfo *MRI) {
320   MachineInstr *Ret = nullptr;
321   for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
322     if (DefMI.getParent() != BB || DefMI.isDebugValue())
323       continue;
324     if (!Ret)
325       Ret = &DefMI;
326     else if (Ret != &DefMI)
327       return nullptr;
328   }
329   return Ret;
330 }
331
332 /// Check if there is a reversed copy chain from FromReg to ToReg:
333 /// %Tmp1 = copy %Tmp2;
334 /// %FromReg = copy %Tmp1;
335 /// %ToReg = add %FromReg ...
336 /// %Tmp2 = copy %ToReg;
337 /// MaxLen specifies the maximum length of the copy chain the func
338 /// can walk through.
339 bool TwoAddressInstructionPass::isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg,
340                                                int Maxlen) {
341   unsigned TmpReg = FromReg;
342   for (int i = 0; i < Maxlen; i++) {
343     MachineInstr *Def = getSingleDef(TmpReg, MBB, MRI);
344     if (!Def || !Def->isCopy())
345       return false;
346
347     TmpReg = Def->getOperand(1).getReg();
348
349     if (TmpReg == ToReg)
350       return true;
351   }
352   return false;
353 }
354
355 /// noUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
356 /// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
357 /// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
358 /// def location by reference
359 bool TwoAddressInstructionPass::noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist,
360                                                   unsigned &LastDef) {
361   LastDef = 0;
362   unsigned LastUse = Dist;
363   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(Reg)) {
364     MachineInstr *MI = MO.getParent();
365     if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
366       continue;
367     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
368     if (DI == DistanceMap.end())
369       continue;
370     if (MO.isUse() && DI->second < LastUse)
371       LastUse = DI->second;
372     if (MO.isDef() && DI->second > LastDef)
373       LastDef = DI->second;
374   }
375
376   return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
377 }
378
379 /// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
380 /// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
381 /// registers and whether they are physical registers by reference.
382 static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
383                         unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
384                         bool &IsSrcPhys, bool &IsDstPhys) {
385   SrcReg = 0;
386   DstReg = 0;
387   if (MI.isCopy()) {
388     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
389     SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
390   } else if (MI.isInsertSubreg() || MI.isSubregToReg()) {
391     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
392     SrcReg = MI.getOperand(2).getReg();
393   } else
394     return false;
395
396   IsSrcPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
397   IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
398   return true;
399 }
400
401 /// isPLainlyKilled - Test if the given register value, which is used by the
402 // given instruction, is killed by the given instruction.
403 static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
404                             LiveIntervals *LIS) {
405   if (LIS && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
406       !LIS->isNotInMIMap(MI)) {
407     // FIXME: Sometimes tryInstructionTransform() will add instructions and
408     // test whether they can be folded before keeping them. In this case it
409     // sets a kill before recursively calling tryInstructionTransform() again.
410     // If there is no interval available, we assume that this instruction is
411     // one of those. A kill flag is manually inserted on the operand so the
412     // check below will handle it.
413     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
414     // This is to match the kill flag version where undefs don't have kill
415     // flags.
416     if (!LI.hasAtLeastOneValue())
417       return false;
418
419     SlotIndex useIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
420     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(useIdx);
421     assert(I != LI.end() && "Reg must be live-in to use.");
422     return !I->end.isBlock() && SlotIndex::isSameInstr(I->end, useIdx);
423   }
424
425   return MI->killsRegister(Reg);
426 }
427
428 /// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
429 /// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
430 /// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
431 ///
432 /// For example, in this code:
433 ///
434 ///   %reg1034 = copy %reg1024
435 ///   %reg1035 = copy %reg1025<kill>
436 ///   %reg1036 = add %reg1034<kill>, %reg1035<kill>
437 ///
438 /// %reg1034 is not considered to be killed, since it is copied from a
439 /// register which is not killed. Treating it as not killed lets the
440 /// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
441 /// coalescing eliminate the extra copy.
442 ///
443 /// If allowFalsePositives is true then likely kills are treated as kills even
444 /// if it can't be proven that they are kills.
445 static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
446                      const MachineRegisterInfo *MRI,
447                      const TargetInstrInfo *TII,
448                      LiveIntervals *LIS,
449                      bool allowFalsePositives) {
450   MachineInstr *DefMI = &MI;
451   for (;;) {
452     // All uses of physical registers are likely to be kills.
453     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
454         (allowFalsePositives || MRI->hasOneUse(Reg)))
455       return true;
456     if (!isPlainlyKilled(DefMI, Reg, LIS))
457       return false;
458     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
459       return true;
460     MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
461     // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
462     // go with what the kill flag says.
463     if (std::next(Begin) != MRI->def_end())
464       return true;
465     DefMI = Begin->getParent();
466     bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
467     unsigned SrcReg,  DstReg;
468     // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
469     // be coalesced, so follow the kill flag.
470     if (!isCopyToReg(*DefMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
471       return true;
472     Reg = SrcReg;
473   }
474 }
475
476 /// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
477 /// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
478 static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
479   for (unsigned i = 0, NumOps = MI.getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
480     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
481     if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
482       continue;
483     unsigned ti;
484     if (MI.isRegTiedToDefOperand(i, &ti)) {
485       DstReg = MI.getOperand(ti).getReg();
486       return true;
487     }
488   }
489   return false;
490 }
491
492 /// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
493 /// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
494 static
495 MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
496                                      MachineRegisterInfo *MRI,
497                                      const TargetInstrInfo *TII,
498                                      bool &IsCopy,
499                                      unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
500   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
501     // None or more than one use.
502     return nullptr;
503   MachineInstr &UseMI = *MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg);
504   if (UseMI.getParent() != MBB)
505     return nullptr;
506   unsigned SrcReg;
507   bool IsSrcPhys;
508   if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
509     IsCopy = true;
510     return &UseMI;
511   }
512   IsDstPhys = false;
513   if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg, DstReg)) {
514     IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
515     return &UseMI;
516   }
517   return nullptr;
518 }
519
520 /// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
521 /// might be mapped to.
522 static unsigned
523 getMappedReg(unsigned Reg, DenseMap<unsigned, unsigned> &RegMap) {
524   while (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))  {
525     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator SI = RegMap.find(Reg);
526     if (SI == RegMap.end())
527       return 0;
528     Reg = SI->second;
529   }
530   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
531     return Reg;
532   return 0;
533 }
534
535 /// regsAreCompatible - Return true if the two registers are equal or aliased.
536 ///
537 static bool
538 regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
539   if (RegA == RegB)
540     return true;
541   if (!RegA || !RegB)
542     return false;
543   return TRI->regsOverlap(RegA, RegB);
544 }
545
546
547 /// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
548 /// the two-address instruction that's being processed.
549 bool
550 TwoAddressInstructionPass::
551 isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
552                       MachineInstr *MI, unsigned Dist) {
553   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
554     return false;
555
556   // Determine if it's profitable to commute this two address instruction. In
557   // general, we want no uses between this instruction and the definition of
558   // the two-address register.
559   // e.g.
560   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
561   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
562   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
563   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1028
564   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
565   // In this case, it might not be possible to coalesce the second MOV8rr
566   // instruction if the first one is coalesced. So it would be profitable to
567   // commute it:
568   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
569   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
570   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
571   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
572   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
573
574   if (!isPlainlyKilled(MI, regC, LIS))
575     return false;
576
577   // Ok, we have something like:
578   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
579   // let's see if it's worth commuting it.
580
581   // Look for situations like this:
582   // %reg1024<def> = MOV r1
583   // %reg1025<def> = MOV r0
584   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
585   // r0            = MOV %reg1026
586   // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
587   unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
588   if (ToRegA) {
589     unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
590     unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
591     bool CompB = FromRegB && regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
592     bool CompC = FromRegC && regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
593
594     // Compute if any of the following are true:
595     // -RegB is not tied to a register and RegC is compatible with RegA.
596     // -RegB is tied to the wrong physical register, but RegC is.
597     // -RegB is tied to the wrong physical register, and RegC isn't tied.
598     if ((!FromRegB && CompC) || (FromRegB && !CompB && (!FromRegC || CompC)))
599       return true;
600     // Don't compute if any of the following are true:
601     // -RegC is not tied to a register and RegB is compatible with RegA.
602     // -RegC is tied to the wrong physical register, but RegB is.
603     // -RegC is tied to the wrong physical register, and RegB isn't tied.
604     if ((!FromRegC && CompB) || (FromRegC && !CompC && (!FromRegB || CompB)))
605       return false;
606   }
607
608   // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
609   // instruction, then bail.
610   unsigned LastDefC = 0;
611   if (!noUseAfterLastDef(regC, Dist, LastDefC))
612     return false;
613
614   // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
615   // instruction, then go ahead and make this transformation.
616   unsigned LastDefB = 0;
617   if (!noUseAfterLastDef(regB, Dist, LastDefB))
618     return true;
619
620   // Look for situation like this:
621   // %reg101 = MOV %reg100
622   // %reg102 = ...
623   // %reg103 = ADD %reg102, %reg101
624   // ... = %reg103 ...
625   // %reg100 = MOV %reg103
626   // If there is a reversed copy chain from reg101 to reg103, commute the ADD
627   // to eliminate an otherwise unavoidable copy.
628   // FIXME:
629   // We can extend the logic further: If an pair of operands in an insn has
630   // been merged, the insn could be regarded as a virtual copy, and the virtual
631   // copy could also be used to construct a copy chain.
632   // To more generally minimize register copies, ideally the logic of two addr
633   // instruction pass should be integrated with register allocation pass where
634   // interference graph is available.
635   if (isRevCopyChain(regC, regA, 3))
636     return true;
637
638   if (isRevCopyChain(regB, regA, 3))
639     return false;
640
641   // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
642   // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
643   return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
644 }
645
646 /// commuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
647 /// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
648 /// successful.
649 bool TwoAddressInstructionPass::commuteInstruction(MachineInstr *MI,
650                                                    unsigned RegBIdx,
651                                                    unsigned RegCIdx,
652                                                    unsigned Dist) {
653   unsigned RegC = MI->getOperand(RegCIdx).getReg();
654   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
655   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI, false, RegBIdx, RegCIdx);
656
657   if (NewMI == nullptr) {
658     DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
659     return false;
660   }
661
662   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
663   assert(NewMI == MI &&
664          "TargetInstrInfo::commuteInstruction() should not return a new "
665          "instruction unless it was requested.");
666
667   // Update source register map.
668   unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
669   if (FromRegC) {
670     unsigned RegA = MI->getOperand(0).getReg();
671     SrcRegMap[RegA] = FromRegC;
672   }
673
674   return true;
675 }
676
677 /// isProfitableToConv3Addr - Return true if it is profitable to convert the
678 /// given 2-address instruction to a 3-address one.
679 bool
680 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
681   // Look for situations like this:
682   // %reg1024<def> = MOV r1
683   // %reg1025<def> = MOV r0
684   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
685   // r2            = MOV %reg1026
686   // Turn ADD into a 3-address instruction to avoid a copy.
687   unsigned FromRegB = getMappedReg(RegB, SrcRegMap);
688   if (!FromRegB)
689     return false;
690   unsigned ToRegA = getMappedReg(RegA, DstRegMap);
691   return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
692 }
693
694 /// convertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
695 /// three address one. Return true if this transformation was successful.
696 bool
697 TwoAddressInstructionPass::convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
698                                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
699                                               unsigned RegA, unsigned RegB,
700                                               unsigned Dist) {
701   // FIXME: Why does convertToThreeAddress() need an iterator reference?
702   MachineFunction::iterator MFI = MBB->getIterator();
703   MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(MFI, mi, LV);
704   assert(MBB->getIterator() == MFI &&
705          "convertToThreeAddress changed iterator reference");
706   if (!NewMI)
707     return false;
708
709   DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
710   DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
711   bool Sunk = false;
712
713   if (LIS)
714     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
715
716   if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
717     // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
718     // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
719     // then one instruction.
720     Sunk = sink3AddrInstruction(NewMI, RegB, mi);
721
722   MBB->erase(mi); // Nuke the old inst.
723
724   if (!Sunk) {
725     DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
726     mi = NewMI;
727     nmi = std::next(mi);
728   }
729
730   // Update source and destination register maps.
731   SrcRegMap.erase(RegA);
732   DstRegMap.erase(RegB);
733   return true;
734 }
735
736 /// scanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
737 /// is a copy or a two-address instruction.
738 void
739 TwoAddressInstructionPass::scanUses(unsigned DstReg) {
740   SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
741   bool IsDstPhys;
742   bool IsCopy = false;
743   unsigned NewReg = 0;
744   unsigned Reg = DstReg;
745   while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
746                                                       NewReg, IsDstPhys)) {
747     if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI).second)
748       break;
749
750     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
751     if (DI != DistanceMap.end())
752       // Earlier in the same MBB.Reached via a back edge.
753       break;
754
755     if (IsDstPhys) {
756       VirtRegPairs.push_back(NewReg);
757       break;
758     }
759     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(NewReg, Reg)).second;
760     if (!isNew)
761       assert(SrcRegMap[NewReg] == Reg && "Can't map to two src registers!");
762     VirtRegPairs.push_back(NewReg);
763     Reg = NewReg;
764   }
765
766   if (!VirtRegPairs.empty()) {
767     unsigned ToReg = VirtRegPairs.back();
768     VirtRegPairs.pop_back();
769     while (!VirtRegPairs.empty()) {
770       unsigned FromReg = VirtRegPairs.back();
771       VirtRegPairs.pop_back();
772       bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(FromReg, ToReg)).second;
773       if (!isNew)
774         assert(DstRegMap[FromReg] == ToReg &&"Can't map to two dst registers!");
775       ToReg = FromReg;
776     }
777     bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, ToReg)).second;
778     if (!isNew)
779       assert(DstRegMap[DstReg] == ToReg && "Can't map to two dst registers!");
780   }
781 }
782
783 /// processCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
784 /// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
785 /// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
786 /// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
787 /// v1024 = mov r0
788 /// v1025 = mov r1
789 /// v1026 = add v1024, v1025
790 /// r1    = mov r1026
791 /// If 'add' is a two-address instruction, v1024, v1026 are both potentially
792 /// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
793 /// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
794 /// 'add' to eliminate a copy.
795 void TwoAddressInstructionPass::processCopy(MachineInstr *MI) {
796   if (Processed.count(MI))
797     return;
798
799   bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
800   unsigned SrcReg, DstReg;
801   if (!isCopyToReg(*MI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
802     return;
803
804   if (IsDstPhys && !IsSrcPhys)
805     DstRegMap.insert(std::make_pair(SrcReg, DstReg));
806   else if (!IsDstPhys && IsSrcPhys) {
807     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, SrcReg)).second;
808     if (!isNew)
809       assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
810              "Can't map to two src physical registers!");
811
812     scanUses(DstReg);
813   }
814
815   Processed.insert(MI);
816   return;
817 }
818
819 /// rescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
820 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
821 /// instruction in order to eliminate the need for the copy.
822 bool TwoAddressInstructionPass::
823 rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
824                       MachineBasicBlock::iterator &nmi,
825                       unsigned Reg) {
826   // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
827   // kills efficiently.
828   if (!LV && !LIS)
829     return false;
830
831   MachineInstr *MI = &*mi;
832   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
833   if (DI == DistanceMap.end())
834     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
835     return false;
836
837   MachineInstr *KillMI = nullptr;
838   if (LIS) {
839     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
840     assert(LI.end() != LI.begin() &&
841            "Reg should not have empty live interval.");
842
843     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
844     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
845     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
846       return false;
847
848     --I;
849     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
850   } else {
851     KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
852   }
853   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
854     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
855     return false;
856
857   if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
858       KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
859     // Don't move pass calls, etc.
860     return false;
861
862   unsigned DstReg;
863   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
864     return false;
865
866   bool SeenStore = true;
867   if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
868     return false;
869
870   if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
871     // FIXME: Needs more sophisticated heuristics.
872     return false;
873
874   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
875   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
876   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
877   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
878     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
879     if (!MO.isReg())
880       continue;
881     unsigned MOReg = MO.getReg();
882     if (!MOReg)
883       continue;
884     if (MO.isDef())
885       Defs.insert(MOReg);
886     else {
887       Uses.insert(MOReg);
888       if (MOReg != Reg && (MO.isKill() ||
889                            (LIS && isPlainlyKilled(MI, MOReg, LIS))))
890         Kills.insert(MOReg);
891     }
892   }
893
894   // Move the copies connected to MI down as well.
895   MachineBasicBlock::iterator Begin = MI;
896   MachineBasicBlock::iterator AfterMI = std::next(Begin);
897
898   MachineBasicBlock::iterator End = AfterMI;
899   while (End->isCopy() && Defs.count(End->getOperand(1).getReg())) {
900     Defs.insert(End->getOperand(0).getReg());
901     ++End;
902   }
903
904   // Check if the reschedule will not break depedencies.
905   unsigned NumVisited = 0;
906   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
907   ++KillPos;
908   for (MachineBasicBlock::iterator I = End; I != KillPos; ++I) {
909     MachineInstr *OtherMI = I;
910     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
911     if (OtherMI->isDebugValue())
912       continue;
913     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
914       return false;
915     ++NumVisited;
916     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
917         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
918       // Don't move pass calls, etc.
919       return false;
920     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
921       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
922       if (!MO.isReg())
923         continue;
924       unsigned MOReg = MO.getReg();
925       if (!MOReg)
926         continue;
927       if (MO.isDef()) {
928         if (Uses.count(MOReg))
929           // Physical register use would be clobbered.
930           return false;
931         if (!MO.isDead() && Defs.count(MOReg))
932           // May clobber a physical register def.
933           // FIXME: This may be too conservative. It's ok if the instruction
934           // is sunken completely below the use.
935           return false;
936       } else {
937         if (Defs.count(MOReg))
938           return false;
939         bool isKill = MO.isKill() ||
940                       (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS));
941         if (MOReg != Reg &&
942             ((isKill && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
943           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
944           return false;
945         if (MOReg == Reg && !isKill)
946           // We can't schedule across a use of the register in question.
947           return false;
948         // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
949         assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
950                "Found multiple kills of a register in a basic block");
951       }
952     }
953   }
954
955   // Move debug info as well.
956   while (Begin != MBB->begin() && std::prev(Begin)->isDebugValue())
957     --Begin;
958
959   nmi = End;
960   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = KillPos;
961   if (LIS) {
962     // We have to move the copies first so that the MBB is still well-formed
963     // when calling handleMove().
964     for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = AfterMI; MBBI != End;) {
965       MachineInstr *CopyMI = MBBI;
966       ++MBBI;
967       MBB->splice(InsertPos, MBB, CopyMI);
968       LIS->handleMove(CopyMI);
969       InsertPos = CopyMI;
970     }
971     End = std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
972   }
973
974   // Copies following MI may have been moved as well.
975   MBB->splice(InsertPos, MBB, Begin, End);
976   DistanceMap.erase(DI);
977
978   // Update live variables
979   if (LIS) {
980     LIS->handleMove(MI);
981   } else {
982     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
983     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
984   }
985
986   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
987   return true;
988 }
989
990 /// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
991 /// instruction too close to the defs of its register dependencies.
992 bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
993                                               MachineInstr *MI) {
994   for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
995     if (DefMI.getParent() != MBB || DefMI.isCopy() || DefMI.isCopyLike())
996       continue;
997     if (&DefMI == MI)
998       return true; // MI is defining something KillMI uses
999     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(&DefMI);
1000     if (DDI == DistanceMap.end())
1001       return true;  // Below MI
1002     unsigned DefDist = DDI->second;
1003     assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
1004     if (TII->getInstrLatency(InstrItins, &DefMI) > (Dist - DefDist))
1005       return true;
1006   }
1007   return false;
1008 }
1009
1010 /// rescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
1011 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
1012 /// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
1013 /// copy.
1014 bool TwoAddressInstructionPass::
1015 rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1016                       MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1017                       unsigned Reg) {
1018   // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
1019   // kills efficiently.
1020   if (!LV && !LIS)
1021     return false;
1022
1023   MachineInstr *MI = &*mi;
1024   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
1025   if (DI == DistanceMap.end())
1026     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
1027     return false;
1028
1029   MachineInstr *KillMI = nullptr;
1030   if (LIS) {
1031     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
1032     assert(LI.end() != LI.begin() &&
1033            "Reg should not have empty live interval.");
1034
1035     SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
1036     LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
1037     if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
1038       return false;
1039
1040     --I;
1041     KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
1042   } else {
1043     KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
1044   }
1045   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
1046     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
1047     return false;
1048
1049   unsigned DstReg;
1050   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
1051     return false;
1052
1053   bool SeenStore = true;
1054   if (!KillMI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
1055     return false;
1056
1057   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
1058   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
1059   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
1060   SmallSet<unsigned, 2> LiveDefs;
1061   for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1062     const MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
1063     if (!MO.isReg())
1064       continue;
1065     unsigned MOReg = MO.getReg();
1066     if (MO.isUse()) {
1067       if (!MOReg)
1068         continue;
1069       if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI))
1070         return false;
1071       bool isKill = MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(KillMI, MOReg, LIS));
1072       if (MOReg == Reg && !isKill)
1073         return false;
1074       Uses.insert(MOReg);
1075       if (isKill && MOReg != Reg)
1076         Kills.insert(MOReg);
1077     } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
1078       Defs.insert(MOReg);
1079       if (!MO.isDead())
1080         LiveDefs.insert(MOReg);
1081     }
1082   }
1083
1084   // Check if the reschedule will not break depedencies.
1085   unsigned NumVisited = 0;
1086   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
1087   for (MachineBasicBlock::iterator I = mi; I != KillPos; ++I) {
1088     MachineInstr *OtherMI = I;
1089     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
1090     if (OtherMI->isDebugValue())
1091       continue;
1092     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
1093       return false;
1094     ++NumVisited;
1095     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
1096         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
1097       // Don't move pass calls, etc.
1098       return false;
1099     SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
1100     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1101       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
1102       if (!MO.isReg())
1103         continue;
1104       unsigned MOReg = MO.getReg();
1105       if (!MOReg)
1106         continue;
1107       if (MO.isUse()) {
1108         if (Defs.count(MOReg))
1109           // Moving KillMI can clobber the physical register if the def has
1110           // not been seen.
1111           return false;
1112         if (Kills.count(MOReg))
1113           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
1114           return false;
1115         if (OtherMI != MI && MOReg == Reg &&
1116             !(MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))))
1117           // We can't schedule across a use of the register in question.
1118           return false;
1119       } else {
1120         OtherDefs.push_back(MOReg);
1121       }
1122     }
1123
1124     for (unsigned i = 0, e = OtherDefs.size(); i != e; ++i) {
1125       unsigned MOReg = OtherDefs[i];
1126       if (Uses.count(MOReg))
1127         return false;
1128       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg) &&
1129           LiveDefs.count(MOReg))
1130         return false;
1131       // Physical register def is seen.
1132       Defs.erase(MOReg);
1133     }
1134   }
1135
1136   // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
1137   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
1138   while (InsertPos != MBB->begin() && std::prev(InsertPos)->isDebugValue())
1139     --InsertPos;
1140   MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
1141   MachineBasicBlock::iterator To = std::next(From);
1142   while (std::prev(From)->isDebugValue())
1143     --From;
1144   MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
1145
1146   nmi = std::prev(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
1147   DistanceMap.erase(DI);
1148
1149   // Update live variables
1150   if (LIS) {
1151     LIS->handleMove(KillMI);
1152   } else {
1153     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
1154     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
1155   }
1156
1157   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
1158   return true;
1159 }
1160
1161 /// Tries to commute the operand 'BaseOpIdx' and some other operand in the
1162 /// given machine instruction to improve opportunities for coalescing and
1163 /// elimination of a register to register copy.
1164 ///
1165 /// 'DstOpIdx' specifies the index of MI def operand.
1166 /// 'BaseOpKilled' specifies if the register associated with 'BaseOpIdx'
1167 /// operand is killed by the given instruction.
1168 /// The 'Dist' arguments provides the distance of MI from the start of the
1169 /// current basic block and it is used to determine if it is profitable
1170 /// to commute operands in the instruction.
1171 ///
1172 /// Returns true if the transformation happened. Otherwise, returns false.
1173 bool TwoAddressInstructionPass::tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
1174                                                       unsigned DstOpIdx,
1175                                                       unsigned BaseOpIdx,
1176                                                       bool BaseOpKilled,
1177                                                       unsigned Dist) {
1178   unsigned DstOpReg = MI->getOperand(DstOpIdx).getReg();
1179   unsigned BaseOpReg = MI->getOperand(BaseOpIdx).getReg();
1180   unsigned OpsNum = MI->getDesc().getNumOperands();
1181   unsigned OtherOpIdx = MI->getDesc().getNumDefs();
1182   for (; OtherOpIdx < OpsNum; OtherOpIdx++) {
1183     // The call of findCommutedOpIndices below only checks if BaseOpIdx
1184     // and OtherOpIdx are commutable, it does not really searches for
1185     // other commutable operands and does not change the values of passed
1186     // variables.
1187     if (OtherOpIdx == BaseOpIdx ||
1188         !TII->findCommutedOpIndices(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx))
1189       continue;
1190
1191     unsigned OtherOpReg = MI->getOperand(OtherOpIdx).getReg();
1192     bool AggressiveCommute = false;
1193
1194     // If OtherOp dies but BaseOp does not, swap the OtherOp and BaseOp
1195     // operands. This makes the live ranges of DstOp and OtherOp joinable.
1196     bool DoCommute =
1197         !BaseOpKilled && isKilled(*MI, OtherOpReg, MRI, TII, LIS, false);
1198
1199     if (!DoCommute &&
1200         isProfitableToCommute(DstOpReg, BaseOpReg, OtherOpReg, MI, Dist)) {
1201       DoCommute = true;
1202       AggressiveCommute = true;
1203     }
1204
1205     // If it's profitable to commute, try to do so.
1206     if (DoCommute && commuteInstruction(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx, Dist)) {
1207       ++NumCommuted;
1208       if (AggressiveCommute)
1209         ++NumAggrCommuted;
1210       return true;
1211     }
1212   }
1213   return false;
1214 }
1215
1216 /// tryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
1217 /// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
1218 /// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
1219 /// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
1220 /// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
1221 /// because mi was rescheduled, and will be visited again later). If the
1222 /// shouldOnlyCommute flag is true, only instruction commutation is attempted.
1223 bool TwoAddressInstructionPass::
1224 tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1225                         MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1226                         unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
1227                         unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute) {
1228   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
1229     return false;
1230
1231   MachineInstr &MI = *mi;
1232   unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
1233   unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1234
1235   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
1236          "cannot make instruction into two-address form");
1237   bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
1238
1239   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
1240     scanUses(regA);
1241
1242   bool Commuted = tryInstructionCommute(&MI, DstIdx, SrcIdx, regBKilled, Dist);
1243
1244   // If the instruction is convertible to 3 Addr, instead
1245   // of returning try 3 Addr transformation aggresively and
1246   // use this variable to check later. Because it might be better.
1247   // For example, we can just use `leal (%rsi,%rdi), %eax` and `ret`
1248   // instead of the following code.
1249   //   addl     %esi, %edi
1250   //   movl     %edi, %eax
1251   //   ret
1252   if (Commuted && !MI.isConvertibleTo3Addr())
1253     return false;
1254
1255   if (shouldOnlyCommute)
1256     return false;
1257
1258   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1259   // re-schedule this MI below it.
1260   if (!Commuted && EnableRescheduling && rescheduleMIBelowKill(mi, nmi, regB)) {
1261     ++NumReSchedDowns;
1262     return true;
1263   }
1264
1265   // If we commuted, regB may have changed so we should re-sample it to avoid
1266   // confusing the three address conversion below.
1267   if (Commuted) {
1268     regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1269     regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
1270   }
1271
1272   if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
1273     // This instruction is potentially convertible to a true
1274     // three-address instruction.  Check if it is profitable.
1275     if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
1276       // Try to convert it.
1277       if (convertInstTo3Addr(mi, nmi, regA, regB, Dist)) {
1278         ++NumConvertedTo3Addr;
1279         return true; // Done with this instruction.
1280       }
1281     }
1282   }
1283
1284   // Return if it is commuted but 3 addr conversion is failed.
1285   if (Commuted)
1286     return false;
1287
1288   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1289   // re-schedule it before this MI if it's legal.
1290   if (EnableRescheduling && rescheduleKillAboveMI(mi, nmi, regB)) {
1291     ++NumReSchedUps;
1292     return true;
1293   }
1294
1295   // If this is an instruction with a load folded into it, try unfolding
1296   // the load, e.g. avoid this:
1297   //   movq %rdx, %rcx
1298   //   addq (%rax), %rcx
1299   // in favor of this:
1300   //   movq (%rax), %rcx
1301   //   addq %rdx, %rcx
1302   // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
1303   if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
1304     // Determine if a load can be unfolded.
1305     unsigned LoadRegIndex;
1306     unsigned NewOpc =
1307       TII->getOpcodeAfterMemoryUnfold(MI.getOpcode(),
1308                                       /*UnfoldLoad=*/true,
1309                                       /*UnfoldStore=*/false,
1310                                       &LoadRegIndex);
1311     if (NewOpc != 0) {
1312       const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
1313       if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
1314         // Unfold the load.
1315         DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
1316         const TargetRegisterClass *RC =
1317           TRI->getAllocatableClass(
1318             TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
1319         unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
1320         SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
1321         if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
1322                                       /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
1323                                       NewMIs)) {
1324           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1325           return false;
1326         }
1327         assert(NewMIs.size() == 2 &&
1328                "Unfolded a load into multiple instructions!");
1329         // The load was previously folded, so this is the only use.
1330         NewMIs[1]->addRegisterKilled(Reg, TRI);
1331
1332         // Tentatively insert the instructions into the block so that they
1333         // look "normal" to the transformation logic.
1334         MBB->insert(mi, NewMIs[0]);
1335         MBB->insert(mi, NewMIs[1]);
1336
1337         DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
1338                      << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
1339
1340         // Transform the instruction, now that it no longer has a load.
1341         unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
1342         unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
1343         MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
1344         bool TransformResult =
1345           tryInstructionTransform(NewMI, mi, NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, true);
1346         (void)TransformResult;
1347         assert(!TransformResult &&
1348                "tryInstructionTransform() should return false.");
1349         if (NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
1350           // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
1351           // instructions and discard the original.
1352           if (LV) {
1353             for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1354               MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1355               if (MO.isReg() &&
1356                   TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
1357                 if (MO.isUse()) {
1358                   if (MO.isKill()) {
1359                     if (NewMIs[0]->killsRegister(MO.getReg()))
1360                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[0]);
1361                     else {
1362                       assert(NewMIs[1]->killsRegister(MO.getReg()) &&
1363                              "Kill missing after load unfold!");
1364                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[1]);
1365                     }
1366                   }
1367                 } else if (LV->removeVirtualRegisterDead(MO.getReg(), &MI)) {
1368                   if (NewMIs[1]->registerDefIsDead(MO.getReg()))
1369                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[1]);
1370                   else {
1371                     assert(NewMIs[0]->registerDefIsDead(MO.getReg()) &&
1372                            "Dead flag missing after load unfold!");
1373                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[0]);
1374                   }
1375                 }
1376               }
1377             }
1378             LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
1379           }
1380
1381           SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
1382           if (LIS) {
1383             for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
1384               if (MO.isReg())
1385                 OrigRegs.push_back(MO.getReg());
1386             }
1387           }
1388
1389           MI.eraseFromParent();
1390
1391           // Update LiveIntervals.
1392           if (LIS) {
1393             MachineBasicBlock::iterator Begin(NewMIs[0]);
1394             MachineBasicBlock::iterator End(NewMIs[1]);
1395             LIS->repairIntervalsInRange(MBB, Begin, End, OrigRegs);
1396           }
1397
1398           mi = NewMIs[1];
1399         } else {
1400           // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
1401           // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
1402           // original.
1403           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1404           NewMIs[0]->eraseFromParent();
1405           NewMIs[1]->eraseFromParent();
1406         }
1407       }
1408     }
1409   }
1410
1411   return false;
1412 }
1413
1414 // Collect tied operands of MI that need to be handled.
1415 // Rewrite trivial cases immediately.
1416 // Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
1417 bool TwoAddressInstructionPass::
1418 collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
1419   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1420   bool AnyOps = false;
1421   unsigned NumOps = MI->getNumOperands();
1422
1423   for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
1424     unsigned DstIdx = 0;
1425     if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
1426       continue;
1427     AnyOps = true;
1428     MachineOperand &SrcMO = MI->getOperand(SrcIdx);
1429     MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1430     unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
1431     unsigned DstReg = DstMO.getReg();
1432     // Tied constraint already satisfied?
1433     if (SrcReg == DstReg)
1434       continue;
1435
1436     assert(SrcReg && SrcMO.isUse() && "two address instruction invalid");
1437
1438     // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
1439     if (SrcMO.isUndef() && !DstMO.getSubReg()) {
1440       // Constrain the DstReg register class if required.
1441       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1442         if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
1443                                                              TRI, *MF))
1444           MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
1445       SrcMO.setReg(DstReg);
1446       SrcMO.setSubReg(0);
1447       DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
1448       continue;
1449     }
1450     TiedOperands[SrcReg].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
1451   }
1452   return AnyOps;
1453 }
1454
1455 // Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
1456 // The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
1457 void
1458 TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
1459                                             TiedPairList &TiedPairs,
1460                                             unsigned &Dist) {
1461   bool IsEarlyClobber = false;
1462   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1463     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(TiedPairs[tpi].second);
1464     IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
1465   }
1466
1467   bool RemovedKillFlag = false;
1468   bool AllUsesCopied = true;
1469   unsigned LastCopiedReg = 0;
1470   SlotIndex LastCopyIdx;
1471   unsigned RegB = 0;
1472   unsigned SubRegB = 0;
1473   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1474     unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
1475     unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
1476
1477     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1478     unsigned RegA = DstMO.getReg();
1479
1480     // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
1481     // instruction was commuted.
1482     RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
1483     SubRegB = MI->getOperand(SrcIdx).getSubReg();
1484
1485     if (RegA == RegB) {
1486       // The register is tied to multiple destinations (or else we would
1487       // not have continued this far), but this use of the register
1488       // already matches the tied destination.  Leave it.
1489       AllUsesCopied = false;
1490       continue;
1491     }
1492     LastCopiedReg = RegA;
1493
1494     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
1495            "cannot make instruction into two-address form");
1496
1497 #ifndef NDEBUG
1498     // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
1499     // (a = b + a for example) because our transformation will not
1500     // work. This should never occur because we are in SSA form.
1501     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
1502       assert(i == DstIdx ||
1503              !MI->getOperand(i).isReg() ||
1504              MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
1505 #endif
1506
1507     // Emit a copy.
1508     MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1509                                       TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA);
1510     // If this operand is folding a truncation, the truncation now moves to the
1511     // copy so that the register classes remain valid for the operands.
1512     MIB.addReg(RegB, 0, SubRegB);
1513     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(RegB);
1514     if (SubRegB) {
1515       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
1516         assert(TRI->getMatchingSuperRegClass(RC, MRI->getRegClass(RegA),
1517                                              SubRegB) &&
1518                "tied subregister must be a truncation");
1519         // The superreg class will not be used to constrain the subreg class.
1520         RC = nullptr;
1521       }
1522       else {
1523         assert(TRI->getMatchingSuperReg(RegA, SubRegB, MRI->getRegClass(RegB))
1524                && "tied subregister must be a truncation");
1525       }
1526     }
1527
1528     // Update DistanceMap.
1529     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1530     --PrevMI;
1531     DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
1532     DistanceMap[MI] = ++Dist;
1533
1534     if (LIS) {
1535       LastCopyIdx = LIS->InsertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
1536
1537       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
1538         LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegA);
1539         VNInfo *VNI = LI.getNextValue(LastCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1540         SlotIndex endIdx =
1541           LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot(IsEarlyClobber);
1542         LI.addSegment(LiveInterval::Segment(LastCopyIdx, endIdx, VNI));
1543       }
1544     }
1545
1546     DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *MIB);
1547
1548     MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
1549     assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
1550            "inconsistent operand info for 2-reg pass");
1551     if (MO.isKill()) {
1552       MO.setIsKill(false);
1553       RemovedKillFlag = true;
1554     }
1555
1556     // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
1557     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
1558         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
1559       MRI->constrainRegClass(RegA, RC);
1560     MO.setReg(RegA);
1561     // The getMatchingSuper asserts guarantee that the register class projected
1562     // by SubRegB is compatible with RegA with no subregister. So regardless of
1563     // whether the dest oper writes a subreg, the source oper should not.
1564     MO.setSubReg(0);
1565
1566     // Propagate SrcRegMap.
1567     SrcRegMap[RegA] = RegB;
1568   }
1569
1570   if (AllUsesCopied) {
1571     if (!IsEarlyClobber) {
1572       // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
1573       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1574         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1575         if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.getSubReg() == SubRegB &&
1576             MO.isUse()) {
1577           if (MO.isKill()) {
1578             MO.setIsKill(false);
1579             RemovedKillFlag = true;
1580           }
1581           MO.setReg(LastCopiedReg);
1582           MO.setSubReg(0);
1583         }
1584       }
1585     }
1586
1587     // Update live variables for regB.
1588     if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
1589       MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1590       --PrevMI;
1591       LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
1592     }
1593
1594     // Update LiveIntervals.
1595     if (LIS) {
1596       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegB);
1597       SlotIndex MIIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
1598       LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MIIdx);
1599       assert(I != LI.end() && "RegB must be live-in to use.");
1600
1601       SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(IsEarlyClobber);
1602       if (I->end == UseIdx)
1603         LI.removeSegment(LastCopyIdx, UseIdx);
1604     }
1605
1606   } else if (RemovedKillFlag) {
1607     // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
1608     // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
1609     // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
1610     // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
1611     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1612       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1613       if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1614         MO.setIsKill(true);
1615         break;
1616       }
1617     }
1618   }
1619 }
1620
1621 /// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
1622 ///
1623 bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
1624   MF = &Func;
1625   const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
1626   MRI = &MF->getRegInfo();
1627   TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
1628   TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
1629   InstrItins = MF->getSubtarget().getInstrItineraryData();
1630   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
1631   LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
1632   AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
1633   OptLevel = TM.getOptLevel();
1634
1635   bool MadeChange = false;
1636
1637   DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
1638   DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
1639         << MF->getName() << '\n');
1640
1641   // This pass takes the function out of SSA form.
1642   MRI->leaveSSA();
1643
1644   TiedOperandMap TiedOperands;
1645   for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), MBBE = MF->end();
1646        MBBI != MBBE; ++MBBI) {
1647     MBB = &*MBBI;
1648     unsigned Dist = 0;
1649     DistanceMap.clear();
1650     SrcRegMap.clear();
1651     DstRegMap.clear();
1652     Processed.clear();
1653     for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), me = MBB->end();
1654          mi != me; ) {
1655       MachineBasicBlock::iterator nmi = std::next(mi);
1656       if (mi->isDebugValue()) {
1657         mi = nmi;
1658         continue;
1659       }
1660
1661       // Expand REG_SEQUENCE instructions. This will position mi at the first
1662       // expanded instruction.
1663       if (mi->isRegSequence())
1664         eliminateRegSequence(mi);
1665
1666       DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
1667
1668       processCopy(&*mi);
1669
1670       // First scan through all the tied register uses in this instruction
1671       // and record a list of pairs of tied operands for each register.
1672       if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
1673         mi = nmi;
1674         continue;
1675       }
1676
1677       ++NumTwoAddressInstrs;
1678       MadeChange = true;
1679       DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
1680
1681       // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
1682       // transformations that may either eliminate the tied operands or
1683       // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
1684       if (TiedOperands.size() == 1) {
1685         SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, unsigned> > &TiedPairs
1686           = TiedOperands.begin()->second;
1687         if (TiedPairs.size() == 1) {
1688           unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
1689           unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
1690           unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
1691           unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
1692           if (SrcReg != DstReg &&
1693               tryInstructionTransform(mi, nmi, SrcIdx, DstIdx, Dist, false)) {
1694             // The tied operands have been eliminated or shifted further down
1695             // the block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
1696             TiedOperands.clear();
1697             mi = nmi;
1698             continue;
1699           }
1700         }
1701       }
1702
1703       // Now iterate over the information collected above.
1704       for (auto &TO : TiedOperands) {
1705         processTiedPairs(mi, TO.second, Dist);
1706         DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
1707       }
1708
1709       // Rewrite INSERT_SUBREG as COPY now that we no longer need SSA form.
1710       if (mi->isInsertSubreg()) {
1711         // From %reg = INSERT_SUBREG %reg, %subreg, subidx
1712         // To   %reg:subidx = COPY %subreg
1713         unsigned SubIdx = mi->getOperand(3).getImm();
1714         mi->RemoveOperand(3);
1715         assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
1716         mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
1717         mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
1718         mi->RemoveOperand(1);
1719         mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
1720         DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
1721       }
1722
1723       // Clear TiedOperands here instead of at the top of the loop
1724       // since most instructions do not have tied operands.
1725       TiedOperands.clear();
1726       mi = nmi;
1727     }
1728   }
1729
1730   if (LIS)
1731     MF->verify(this, "After two-address instruction pass");
1732
1733   return MadeChange;
1734 }
1735
1736 /// Eliminate a REG_SEQUENCE instruction as part of the de-ssa process.
1737 ///
1738 /// The instruction is turned into a sequence of sub-register copies:
1739 ///
1740 ///   %dst = REG_SEQUENCE %v1, ssub0, %v2, ssub1
1741 ///
1742 /// Becomes:
1743 ///
1744 ///   %dst:ssub0<def,undef> = COPY %v1
1745 ///   %dst:ssub1<def> = COPY %v2
1746 ///
1747 void TwoAddressInstructionPass::
1748 eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator &MBBI) {
1749   MachineInstr *MI = MBBI;
1750   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1751   if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
1752       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
1753       !(MI->getNumOperands() & 1)) {
1754     DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
1755     llvm_unreachable(nullptr);
1756   }
1757
1758   SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
1759   if (LIS) {
1760     OrigRegs.push_back(MI->getOperand(0).getReg());
1761     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2)
1762       OrigRegs.push_back(MI->getOperand(i).getReg());
1763   }
1764
1765   bool DefEmitted = false;
1766   for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1767     MachineOperand &UseMO = MI->getOperand(i);
1768     unsigned SrcReg = UseMO.getReg();
1769     unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1770     // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
1771     if (UseMO.isUndef())
1772       continue;
1773
1774     // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
1775     // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
1776     bool isKill = UseMO.isKill();
1777     if (isKill)
1778       for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
1779         if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
1780           MI->getOperand(j).setIsKill();
1781           UseMO.setIsKill(false);
1782           isKill = false;
1783           break;
1784         }
1785
1786     // Insert the sub-register copy.
1787     MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1788                                    TII->get(TargetOpcode::COPY))
1789       .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
1790       .addOperand(UseMO);
1791
1792     // The first def needs an <undef> flag because there is no live register
1793     // before it.
1794     if (!DefEmitted) {
1795       CopyMI->getOperand(0).setIsUndef(true);
1796       // Return an iterator pointing to the first inserted instr.
1797       MBBI = CopyMI;
1798     }
1799     DefEmitted = true;
1800
1801     // Update LiveVariables' kill info.
1802     if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
1803       LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
1804
1805     DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
1806   }
1807
1808   MachineBasicBlock::iterator EndMBBI =
1809       std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
1810
1811   if (!DefEmitted) {
1812     DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
1813     MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
1814     for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
1815       MI->RemoveOperand(j);
1816   } else {
1817     DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
1818     MI->eraseFromParent();
1819   }
1820
1821   // Udpate LiveIntervals.
1822   if (LIS)
1823     LIS->repairIntervalsInRange(MBB, MBBI, EndMBBI, OrigRegs);
1824 }