Fix a future TwoAddressInstructionPass crash.
[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 #define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
31 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
34 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
37 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
38 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
39 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
40 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
41 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
42 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
43 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
44 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
45 #include "llvm/Support/Debug.h"
46 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
47 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
48 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
49 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
50 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
51 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
52 using namespace llvm;
53
54 STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
55 STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
56 STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
57 STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
58 STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
59 STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
60 STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
61
62 namespace {
63   class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
64     MachineFunction *MF;
65     const TargetInstrInfo *TII;
66     const TargetRegisterInfo *TRI;
67     const InstrItineraryData *InstrItins;
68     MachineRegisterInfo *MRI;
69     LiveVariables *LV;
70     SlotIndexes *Indexes;
71     LiveIntervals *LIS;
72     AliasAnalysis *AA;
73     CodeGenOpt::Level OptLevel;
74
75     // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
76     // current basic block.
77     DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
78
79     // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
80     // are likely targets to be coalesced to due to copies from physical
81     // registers to virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
82     DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
83
84     // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
85     // are likely targets to be coalesced to due to copies to physical
86     // registers from virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
87     DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
88
89     /// RegSequences - Keep track the list of REG_SEQUENCE instructions seen
90     /// during the initial walk of the machine function.
91     SmallVector<MachineInstr*, 16> RegSequences;
92
93     bool Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
94                               unsigned Reg,
95                               MachineBasicBlock::iterator OldPos);
96
97     bool NoUseAfterLastDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
98                            unsigned &LastDef);
99
100     bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
101                                MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
102                                unsigned Dist);
103
104     bool CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
105                             MachineFunction::iterator &mbbi,
106                             unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist);
107
108     bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
109
110     bool ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
111                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
112                             MachineFunction::iterator &mbbi,
113                             unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
114
115     bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
116                        MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
117
118     bool RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
119                                MachineBasicBlock::iterator &mi,
120                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
121                                unsigned Reg);
122     bool RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
123                                MachineBasicBlock::iterator &mi,
124                                MachineBasicBlock::iterator &nmi,
125                                unsigned Reg);
126
127     bool TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
128                                  MachineBasicBlock::iterator &nmi,
129                                  MachineFunction::iterator &mbbi,
130                                  unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
131                                  unsigned Dist,
132                                  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
133
134     void ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
135                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
136
137     void ProcessCopy(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
138                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
139
140     typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
141     typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
142     bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
143     void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
144
145     void CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs, unsigned DstReg);
146
147     /// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
148     /// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
149     /// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE.
150     bool EliminateRegSequences();
151
152   public:
153     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
154     TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
155       initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
156     }
157
158     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
159       AU.setPreservesCFG();
160       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
161       AU.addPreserved<LiveVariables>();
162       AU.addPreserved<SlotIndexes>();
163       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
164       AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
165       AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
166       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
167     }
168
169     /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
170     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
171   };
172 }
173
174 char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
175 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
176                 "Two-Address instruction pass", false, false)
177 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
178 INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
179                 "Two-Address instruction pass", false, false)
180
181 char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
182
183 /// Sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
184 /// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
185 /// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
186 /// register pressure.
187 bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
188                                            MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
189                                            MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
190   // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
191   // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
192   // the instruction to be in three-address form.
193
194   // Check if it's safe to move this instruction.
195   bool SeenStore = true; // Be conservative.
196   if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
197     return false;
198
199   unsigned DefReg = 0;
200   SmallSet<unsigned, 4> UseRegs;
201
202   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
203     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
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 = NULL;
224   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
225          UI = MRI->use_nodbg_begin(SavedReg),
226          UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
227     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
228     if (!UseMO.isKill())
229       continue;
230     KillMI = UseMO.getParent();
231     break;
232   }
233
234   // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
235   // appropriate location, we can try to sink the current instruction
236   // past it.
237   if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
238       KillMI == OldPos || KillMI->isTerminator())
239     return false;
240
241   // If any of the definitions are used by another instruction between the
242   // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
243   //
244   // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
245   // instruction is before or after another instruction. Then we can use
246   // MachineRegisterInfo def / use instead.
247   MachineOperand *KillMO = NULL;
248   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
249   ++KillPos;
250
251   unsigned NumVisited = 0;
252   for (MachineBasicBlock::iterator I = llvm::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
253     MachineInstr *OtherMI = I;
254     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
255     if (OtherMI->isDebugValue())
256       continue;
257     if (NumVisited > 30)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
258       return false;
259     ++NumVisited;
260     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
261       MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
262       if (!MO.isReg())
263         continue;
264       unsigned MOReg = MO.getReg();
265       if (!MOReg)
266         continue;
267       if (DefReg == MOReg)
268         return false;
269
270       if (MO.isKill()) {
271         if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
272           // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
273           // marker if we can sink MI past it.
274           KillMO = &MO;
275         else if (UseRegs.count(MOReg))
276           // One of the uses is killed before the destination.
277           return false;
278       }
279     }
280   }
281   assert(KillMO && "Didn't find kill");
282
283   // Update kill and LV information.
284   KillMO->setIsKill(false);
285   KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
286   KillMO->setIsKill(true);
287
288   if (LV)
289     LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
290
291   // Move instruction to its destination.
292   MBB->remove(MI);
293   MBB->insert(KillPos, MI);
294
295   if (LIS)
296     LIS->handleMove(MI);
297
298   ++Num3AddrSunk;
299   return true;
300 }
301
302 /// NoUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
303 /// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
304 /// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
305 /// def location by reference
306 bool TwoAddressInstructionPass::NoUseAfterLastDef(unsigned Reg,
307                                            MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
308                                            unsigned &LastDef) {
309   LastDef = 0;
310   unsigned LastUse = Dist;
311   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(Reg),
312          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
313     MachineOperand &MO = I.getOperand();
314     MachineInstr *MI = MO.getParent();
315     if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
316       continue;
317     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
318     if (DI == DistanceMap.end())
319       continue;
320     if (MO.isUse() && DI->second < LastUse)
321       LastUse = DI->second;
322     if (MO.isDef() && DI->second > LastDef)
323       LastDef = DI->second;
324   }
325
326   return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
327 }
328
329 /// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
330 /// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
331 /// registers and whether they are physical registers by reference.
332 static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
333                         unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
334                         bool &IsSrcPhys, bool &IsDstPhys) {
335   SrcReg = 0;
336   DstReg = 0;
337   if (MI.isCopy()) {
338     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
339     SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
340   } else if (MI.isInsertSubreg() || MI.isSubregToReg()) {
341     DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
342     SrcReg = MI.getOperand(2).getReg();
343   } else
344     return false;
345
346   IsSrcPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
347   IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
348   return true;
349 }
350
351 /// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
352 /// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
353 /// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
354 ///
355 /// For example, in this code:
356 ///
357 ///   %reg1034 = copy %reg1024
358 ///   %reg1035 = copy %reg1025<kill>
359 ///   %reg1036 = add %reg1034<kill>, %reg1035<kill>
360 ///
361 /// %reg1034 is not considered to be killed, since it is copied from a
362 /// register which is not killed. Treating it as not killed lets the
363 /// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
364 /// coalescing eliminate the extra copy.
365 ///
366 static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
367                      const MachineRegisterInfo *MRI,
368                      const TargetInstrInfo *TII) {
369   MachineInstr *DefMI = &MI;
370   for (;;) {
371     if (!DefMI->killsRegister(Reg))
372       return false;
373     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
374       return true;
375     MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
376     // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
377     // go with what the kill flag says.
378     if (llvm::next(Begin) != MRI->def_end())
379       return true;
380     DefMI = &*Begin;
381     bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
382     unsigned SrcReg,  DstReg;
383     // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
384     // be coalesced, so follow the kill flag.
385     if (!isCopyToReg(*DefMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
386       return true;
387     Reg = SrcReg;
388   }
389 }
390
391 /// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
392 /// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
393 static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
394   const MCInstrDesc &MCID = MI.getDesc();
395   unsigned NumOps = MI.isInlineAsm()
396     ? MI.getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
397   for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i) {
398     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
399     if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
400       continue;
401     unsigned ti;
402     if (MI.isRegTiedToDefOperand(i, &ti)) {
403       DstReg = MI.getOperand(ti).getReg();
404       return true;
405     }
406   }
407   return false;
408 }
409
410 /// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
411 /// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
412 static
413 MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
414                                      MachineRegisterInfo *MRI,
415                                      const TargetInstrInfo *TII,
416                                      bool &IsCopy,
417                                      unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
418   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
419     // None or more than one use.
420     return 0;
421   MachineInstr &UseMI = *MRI->use_nodbg_begin(Reg);
422   if (UseMI.getParent() != MBB)
423     return 0;
424   unsigned SrcReg;
425   bool IsSrcPhys;
426   if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
427     IsCopy = true;
428     return &UseMI;
429   }
430   IsDstPhys = false;
431   if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg, DstReg)) {
432     IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
433     return &UseMI;
434   }
435   return 0;
436 }
437
438 /// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
439 /// might be mapped to.
440 static unsigned
441 getMappedReg(unsigned Reg, DenseMap<unsigned, unsigned> &RegMap) {
442   while (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))  {
443     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator SI = RegMap.find(Reg);
444     if (SI == RegMap.end())
445       return 0;
446     Reg = SI->second;
447   }
448   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
449     return Reg;
450   return 0;
451 }
452
453 /// regsAreCompatible - Return true if the two registers are equal or aliased.
454 ///
455 static bool
456 regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
457   if (RegA == RegB)
458     return true;
459   if (!RegA || !RegB)
460     return false;
461   return TRI->regsOverlap(RegA, RegB);
462 }
463
464
465 /// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
466 /// the two-address instruction that's being processed.
467 bool
468 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB,
469                                        unsigned regC,
470                                        MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
471                                        unsigned Dist) {
472   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
473     return false;
474
475   // Determine if it's profitable to commute this two address instruction. In
476   // general, we want no uses between this instruction and the definition of
477   // the two-address register.
478   // e.g.
479   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
480   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
481   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
482   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1028
483   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
484   // In this case, it might not be possible to coalesce the second MOV8rr
485   // instruction if the first one is coalesced. So it would be profitable to
486   // commute it:
487   // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
488   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
489   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
490   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
491   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
492
493   if (!MI->killsRegister(regC))
494     return false;
495
496   // Ok, we have something like:
497   // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
498   // let's see if it's worth commuting it.
499
500   // Look for situations like this:
501   // %reg1024<def> = MOV r1
502   // %reg1025<def> = MOV r0
503   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
504   // r0            = MOV %reg1026
505   // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
506   unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
507   if (ToRegA) {
508     unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
509     unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
510     bool BComp = !FromRegB || regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
511     bool CComp = !FromRegC || regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
512     if (BComp != CComp)
513       return !BComp && CComp;
514   }
515
516   // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
517   // instruction, then bail.
518   unsigned LastDefC = 0;
519   if (!NoUseAfterLastDef(regC, MBB, Dist, LastDefC))
520     return false;
521
522   // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
523   // instruction, then go ahead and make this transformation.
524   unsigned LastDefB = 0;
525   if (!NoUseAfterLastDef(regB, MBB, Dist, LastDefB))
526     return true;
527
528   // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
529   // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
530   return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
531 }
532
533 /// CommuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
534 /// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
535 /// successful.
536 bool
537 TwoAddressInstructionPass::CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
538                                MachineFunction::iterator &mbbi,
539                                unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist) {
540   MachineInstr *MI = mi;
541   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
542   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI);
543
544   if (NewMI == 0) {
545     DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
546     return false;
547   }
548
549   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
550   // If the instruction changed to commute it, update livevar.
551   if (NewMI != MI) {
552     if (LV)
553       // Update live variables
554       LV->replaceKillInstruction(RegC, MI, NewMI);
555     if (Indexes)
556       Indexes->replaceMachineInstrInMaps(MI, NewMI);
557
558     mbbi->insert(mi, NewMI);           // Insert the new inst
559     mbbi->erase(mi);                   // Nuke the old inst.
560     mi = NewMI;
561     DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
562   }
563
564   // Update source register map.
565   unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
566   if (FromRegC) {
567     unsigned RegA = MI->getOperand(0).getReg();
568     SrcRegMap[RegA] = FromRegC;
569   }
570
571   return true;
572 }
573
574 /// isProfitableToConv3Addr - Return true if it is profitable to convert the
575 /// given 2-address instruction to a 3-address one.
576 bool
577 TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
578   // Look for situations like this:
579   // %reg1024<def> = MOV r1
580   // %reg1025<def> = MOV r0
581   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
582   // r2            = MOV %reg1026
583   // Turn ADD into a 3-address instruction to avoid a copy.
584   unsigned FromRegB = getMappedReg(RegB, SrcRegMap);
585   if (!FromRegB)
586     return false;
587   unsigned ToRegA = getMappedReg(RegA, DstRegMap);
588   return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
589 }
590
591 /// ConvertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
592 /// three address one. Return true if this transformation was successful.
593 bool
594 TwoAddressInstructionPass::ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
595                                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
596                                               MachineFunction::iterator &mbbi,
597                                               unsigned RegA, unsigned RegB,
598                                               unsigned Dist) {
599   MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(mbbi, mi, LV);
600   if (NewMI) {
601     DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
602     DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
603     bool Sunk = false;
604
605     if (Indexes)
606       Indexes->replaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
607
608     if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
609       // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
610       // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
611       // then one instruction.
612       Sunk = Sink3AddrInstruction(mbbi, NewMI, RegB, mi);
613
614     mbbi->erase(mi); // Nuke the old inst.
615
616     if (!Sunk) {
617       DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
618       mi = NewMI;
619       nmi = llvm::next(mi);
620     }
621
622     // Update source and destination register maps.
623     SrcRegMap.erase(RegA);
624     DstRegMap.erase(RegB);
625     return true;
626   }
627
628   return false;
629 }
630
631 /// ScanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
632 /// is a copy or a two-address instruction.
633 void
634 TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
635                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
636   SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
637   bool IsDstPhys;
638   bool IsCopy = false;
639   unsigned NewReg = 0;
640   unsigned Reg = DstReg;
641   while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
642                                                       NewReg, IsDstPhys)) {
643     if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI))
644       break;
645
646     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
647     if (DI != DistanceMap.end())
648       // Earlier in the same MBB.Reached via a back edge.
649       break;
650
651     if (IsDstPhys) {
652       VirtRegPairs.push_back(NewReg);
653       break;
654     }
655     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(NewReg, Reg)).second;
656     if (!isNew)
657       assert(SrcRegMap[NewReg] == Reg && "Can't map to two src registers!");
658     VirtRegPairs.push_back(NewReg);
659     Reg = NewReg;
660   }
661
662   if (!VirtRegPairs.empty()) {
663     unsigned ToReg = VirtRegPairs.back();
664     VirtRegPairs.pop_back();
665     while (!VirtRegPairs.empty()) {
666       unsigned FromReg = VirtRegPairs.back();
667       VirtRegPairs.pop_back();
668       bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(FromReg, ToReg)).second;
669       if (!isNew)
670         assert(DstRegMap[FromReg] == ToReg &&"Can't map to two dst registers!");
671       ToReg = FromReg;
672     }
673     bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, ToReg)).second;
674     if (!isNew)
675       assert(DstRegMap[DstReg] == ToReg && "Can't map to two dst registers!");
676   }
677 }
678
679 /// ProcessCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
680 /// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
681 /// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
682 /// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
683 /// v1024 = mov r0
684 /// v1025 = mov r1
685 /// v1026 = add v1024, v1025
686 /// r1    = mov r1026
687 /// If 'add' is a two-address instruction, v1024, v1026 are both potentially
688 /// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
689 /// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
690 /// 'add' to eliminate a copy.
691 void TwoAddressInstructionPass::ProcessCopy(MachineInstr *MI,
692                                      MachineBasicBlock *MBB,
693                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
694   if (Processed.count(MI))
695     return;
696
697   bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
698   unsigned SrcReg, DstReg;
699   if (!isCopyToReg(*MI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
700     return;
701
702   if (IsDstPhys && !IsSrcPhys)
703     DstRegMap.insert(std::make_pair(SrcReg, DstReg));
704   else if (!IsDstPhys && IsSrcPhys) {
705     bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, SrcReg)).second;
706     if (!isNew)
707       assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
708              "Can't map to two src physical registers!");
709
710     ScanUses(DstReg, MBB, Processed);
711   }
712
713   Processed.insert(MI);
714   return;
715 }
716
717 /// RescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
718 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
719 /// instruction in order to eliminate the need for the copy.
720 bool
721 TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
722                                      MachineBasicBlock::iterator &mi,
723                                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
724                                      unsigned Reg) {
725   // Bail immediately if we don't have LV available. We use it to find kills
726   // efficiently.
727   if (!LV)
728     return false;
729
730   MachineInstr *MI = &*mi;
731   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
732   if (DI == DistanceMap.end())
733     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
734     return false;
735
736   MachineInstr *KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
737   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
738     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
739     return false;
740
741   if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
742       KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
743     // Don't move pass calls, etc.
744     return false;
745
746   unsigned DstReg;
747   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
748     return false;
749
750   bool SeenStore = true;
751   if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
752     return false;
753
754   if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
755     // FIXME: Needs more sophisticated heuristics.
756     return false;
757
758   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
759   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
760   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
761   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
762     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
763     if (!MO.isReg())
764       continue;
765     unsigned MOReg = MO.getReg();
766     if (!MOReg)
767       continue;
768     if (MO.isDef())
769       Defs.insert(MOReg);
770     else {
771       Uses.insert(MOReg);
772       if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
773         Kills.insert(MOReg);
774     }
775   }
776
777   // Move the copies connected to MI down as well.
778   MachineBasicBlock::iterator From = MI;
779   MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
780   while (To->isCopy() && Defs.count(To->getOperand(1).getReg())) {
781     Defs.insert(To->getOperand(0).getReg());
782     ++To;
783   }
784
785   // Check if the reschedule will not break depedencies.
786   unsigned NumVisited = 0;
787   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
788   ++KillPos;
789   for (MachineBasicBlock::iterator I = To; I != KillPos; ++I) {
790     MachineInstr *OtherMI = I;
791     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
792     if (OtherMI->isDebugValue())
793       continue;
794     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
795       return false;
796     ++NumVisited;
797     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
798         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
799       // Don't move pass calls, etc.
800       return false;
801     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
802       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
803       if (!MO.isReg())
804         continue;
805       unsigned MOReg = MO.getReg();
806       if (!MOReg)
807         continue;
808       if (MO.isDef()) {
809         if (Uses.count(MOReg))
810           // Physical register use would be clobbered.
811           return false;
812         if (!MO.isDead() && Defs.count(MOReg))
813           // May clobber a physical register def.
814           // FIXME: This may be too conservative. It's ok if the instruction
815           // is sunken completely below the use.
816           return false;
817       } else {
818         if (Defs.count(MOReg))
819           return false;
820         if (MOReg != Reg &&
821             ((MO.isKill() && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
822           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
823           return false;
824         if (MOReg == Reg && !MO.isKill())
825           // We can't schedule across a use of the register in question.
826           return false;
827         // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
828         assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
829                "Found multiple kills of a register in a basic block");
830       }
831     }
832   }
833
834   // Move debug info as well.
835   while (From != MBB->begin() && llvm::prior(From)->isDebugValue())
836     --From;
837
838   // Copies following MI may have been moved as well.
839   nmi = To;
840   MBB->splice(KillPos, MBB, From, To);
841   DistanceMap.erase(DI);
842
843   // Update live variables
844   LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
845   LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
846   if (LIS)
847     LIS->handleMove(MI);
848
849   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
850   return true;
851 }
852
853 /// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
854 /// instruction too close to the defs of its register dependencies.
855 bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
856                                               MachineInstr *MI,
857                                               MachineBasicBlock *MBB) {
858   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(Reg),
859          DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
860     MachineInstr *DefMI = &*DI;
861     if (DefMI->getParent() != MBB || DefMI->isCopy() || DefMI->isCopyLike())
862       continue;
863     if (DefMI == MI)
864       return true; // MI is defining something KillMI uses
865     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(DefMI);
866     if (DDI == DistanceMap.end())
867       return true;  // Below MI
868     unsigned DefDist = DDI->second;
869     assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
870     if (TII->getInstrLatency(InstrItins, DefMI) > (Dist - DefDist))
871       return true;
872   }
873   return false;
874 }
875
876 /// RescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
877 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
878 /// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
879 /// copy.
880 bool
881 TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
882                                      MachineBasicBlock::iterator &mi,
883                                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
884                                      unsigned Reg) {
885   // Bail immediately if we don't have LV available. We use it to find kills
886   // efficiently.
887   if (!LV)
888     return false;
889
890   MachineInstr *MI = &*mi;
891   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
892   if (DI == DistanceMap.end())
893     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
894     return false;
895
896   MachineInstr *KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
897   if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
898     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
899     return false;
900
901   unsigned DstReg;
902   if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
903     return false;
904
905   bool SeenStore = true;
906   if (!KillMI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
907     return false;
908
909   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
910   SmallSet<unsigned, 2> Kills;
911   SmallSet<unsigned, 2> Defs;
912   SmallSet<unsigned, 2> LiveDefs;
913   for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
914     const MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
915     if (!MO.isReg())
916       continue;
917     unsigned MOReg = MO.getReg();
918     if (MO.isUse()) {
919       if (!MOReg)
920         continue;
921       if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI, MBB))
922         return false;
923       if (MOReg == Reg && !MO.isKill())
924         return false;
925       Uses.insert(MOReg);
926       if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
927         Kills.insert(MOReg);
928     } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
929       Defs.insert(MOReg);
930       if (!MO.isDead())
931         LiveDefs.insert(MOReg);
932     }
933   }
934
935   // Check if the reschedule will not break depedencies.
936   unsigned NumVisited = 0;
937   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
938   for (MachineBasicBlock::iterator I = mi; I != KillPos; ++I) {
939     MachineInstr *OtherMI = I;
940     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
941     if (OtherMI->isDebugValue())
942       continue;
943     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
944       return false;
945     ++NumVisited;
946     if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
947         OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
948       // Don't move pass calls, etc.
949       return false;
950     SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
951     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
952       const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
953       if (!MO.isReg())
954         continue;
955       unsigned MOReg = MO.getReg();
956       if (!MOReg)
957         continue;
958       if (MO.isUse()) {
959         if (Defs.count(MOReg))
960           // Moving KillMI can clobber the physical register if the def has
961           // not been seen.
962           return false;
963         if (Kills.count(MOReg))
964           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
965           return false;
966         if (OtherMI != MI && MOReg == Reg && !MO.isKill())
967           // We can't schedule across a use of the register in question.
968           return false;
969       } else {
970         OtherDefs.push_back(MOReg);
971       }
972     }
973
974     for (unsigned i = 0, e = OtherDefs.size(); i != e; ++i) {
975       unsigned MOReg = OtherDefs[i];
976       if (Uses.count(MOReg))
977         return false;
978       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg) &&
979           LiveDefs.count(MOReg))
980         return false;
981       // Physical register def is seen.
982       Defs.erase(MOReg);
983     }
984   }
985
986   // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
987   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
988   while (InsertPos != MBB->begin() && llvm::prior(InsertPos)->isDebugValue())
989     --InsertPos;
990   MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
991   MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
992   while (llvm::prior(From)->isDebugValue())
993     --From;
994   MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
995
996   nmi = llvm::prior(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
997   DistanceMap.erase(DI);
998
999   // Update live variables
1000   LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
1001   LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
1002   if (LIS)
1003     LIS->handleMove(KillMI);
1004
1005   DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
1006   return true;
1007 }
1008
1009 /// TryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
1010 /// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
1011 /// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
1012 /// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
1013 /// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
1014 /// because mi was rescheduled, and will be visited again later).
1015 bool TwoAddressInstructionPass::
1016 TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
1017                         MachineBasicBlock::iterator &nmi,
1018                         MachineFunction::iterator &mbbi,
1019                         unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx, unsigned Dist,
1020                         SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
1021   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
1022     return false;
1023
1024   MachineInstr &MI = *mi;
1025   unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
1026   unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
1027
1028   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
1029          "cannot make instruction into two-address form");
1030   bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII);
1031
1032   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
1033     ScanUses(regA, &*mbbi, Processed);
1034
1035   // Check if it is profitable to commute the operands.
1036   unsigned SrcOp1, SrcOp2;
1037   unsigned regC = 0;
1038   unsigned regCIdx = ~0U;
1039   bool TryCommute = false;
1040   bool AggressiveCommute = false;
1041   if (MI.isCommutable() && MI.getNumOperands() >= 3 &&
1042       TII->findCommutedOpIndices(&MI, SrcOp1, SrcOp2)) {
1043     if (SrcIdx == SrcOp1)
1044       regCIdx = SrcOp2;
1045     else if (SrcIdx == SrcOp2)
1046       regCIdx = SrcOp1;
1047
1048     if (regCIdx != ~0U) {
1049       regC = MI.getOperand(regCIdx).getReg();
1050       if (!regBKilled && isKilled(MI, regC, MRI, TII))
1051         // If C dies but B does not, swap the B and C operands.
1052         // This makes the live ranges of A and C joinable.
1053         TryCommute = true;
1054       else if (isProfitableToCommute(regA, regB, regC, &MI, mbbi, Dist)) {
1055         TryCommute = true;
1056         AggressiveCommute = true;
1057       }
1058     }
1059   }
1060
1061   // If it's profitable to commute, try to do so.
1062   if (TryCommute && CommuteInstruction(mi, mbbi, regB, regC, Dist)) {
1063     ++NumCommuted;
1064     if (AggressiveCommute)
1065       ++NumAggrCommuted;
1066     return false;
1067   }
1068
1069   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1070   // re-schedule this MI below it.
1071   if (RescheduleMIBelowKill(mbbi, mi, nmi, regB)) {
1072     ++NumReSchedDowns;
1073     return true;
1074   }
1075
1076   if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
1077     // This instruction is potentially convertible to a true
1078     // three-address instruction.  Check if it is profitable.
1079     if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
1080       // Try to convert it.
1081       if (ConvertInstTo3Addr(mi, nmi, mbbi, regA, regB, Dist)) {
1082         ++NumConvertedTo3Addr;
1083         return true; // Done with this instruction.
1084       }
1085     }
1086   }
1087
1088   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
1089   // re-schedule it before this MI if it's legal.
1090   if (RescheduleKillAboveMI(mbbi, mi, nmi, regB)) {
1091     ++NumReSchedUps;
1092     return true;
1093   }
1094
1095   // If this is an instruction with a load folded into it, try unfolding
1096   // the load, e.g. avoid this:
1097   //   movq %rdx, %rcx
1098   //   addq (%rax), %rcx
1099   // in favor of this:
1100   //   movq (%rax), %rcx
1101   //   addq %rdx, %rcx
1102   // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
1103   if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
1104     // Determine if a load can be unfolded.
1105     unsigned LoadRegIndex;
1106     unsigned NewOpc =
1107       TII->getOpcodeAfterMemoryUnfold(MI.getOpcode(),
1108                                       /*UnfoldLoad=*/true,
1109                                       /*UnfoldStore=*/false,
1110                                       &LoadRegIndex);
1111     if (NewOpc != 0) {
1112       const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
1113       if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
1114         // Unfold the load.
1115         DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
1116         const TargetRegisterClass *RC =
1117           TRI->getAllocatableClass(
1118             TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
1119         unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
1120         SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
1121         if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
1122                                       /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
1123                                       NewMIs)) {
1124           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1125           return false;
1126         }
1127         assert(NewMIs.size() == 2 &&
1128                "Unfolded a load into multiple instructions!");
1129         // The load was previously folded, so this is the only use.
1130         NewMIs[1]->addRegisterKilled(Reg, TRI);
1131
1132         // Tentatively insert the instructions into the block so that they
1133         // look "normal" to the transformation logic.
1134         mbbi->insert(mi, NewMIs[0]);
1135         mbbi->insert(mi, NewMIs[1]);
1136
1137         DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
1138                      << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
1139
1140         // Transform the instruction, now that it no longer has a load.
1141         unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
1142         unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
1143         MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
1144         bool TransformSuccess =
1145           TryInstructionTransform(NewMI, mi, mbbi,
1146                                   NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, Processed);
1147         if (TransformSuccess ||
1148             NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
1149           // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
1150           // instructions and discard the original.
1151           if (LV) {
1152             for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1153               MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1154               if (MO.isReg() &&
1155                   TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
1156                 if (MO.isUse()) {
1157                   if (MO.isKill()) {
1158                     if (NewMIs[0]->killsRegister(MO.getReg()))
1159                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[0]);
1160                     else {
1161                       assert(NewMIs[1]->killsRegister(MO.getReg()) &&
1162                              "Kill missing after load unfold!");
1163                       LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[1]);
1164                     }
1165                   }
1166                 } else if (LV->removeVirtualRegisterDead(MO.getReg(), &MI)) {
1167                   if (NewMIs[1]->registerDefIsDead(MO.getReg()))
1168                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[1]);
1169                   else {
1170                     assert(NewMIs[0]->registerDefIsDead(MO.getReg()) &&
1171                            "Dead flag missing after load unfold!");
1172                     LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[0]);
1173                   }
1174                 }
1175               }
1176             }
1177             LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
1178           }
1179           MI.eraseFromParent();
1180           mi = NewMIs[1];
1181           if (TransformSuccess)
1182             return true;
1183         } else {
1184           // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
1185           // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
1186           // original.
1187           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
1188           NewMIs[0]->eraseFromParent();
1189           NewMIs[1]->eraseFromParent();
1190         }
1191       }
1192     }
1193   }
1194
1195   return false;
1196 }
1197
1198 // Collect tied operands of MI that need to be handled.
1199 // Rewrite trivial cases immediately.
1200 // Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
1201 bool TwoAddressInstructionPass::
1202 collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
1203   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1204   bool AnyOps = false;
1205   unsigned NumOps = MI->isInlineAsm() ?
1206     MI->getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
1207
1208   for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
1209     unsigned DstIdx = 0;
1210     if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
1211       continue;
1212     AnyOps = true;
1213     MachineOperand &SrcMO = MI->getOperand(SrcIdx);
1214     MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1215     unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
1216     unsigned DstReg = DstMO.getReg();
1217     // Tied constraint already satisfied?
1218     if (SrcReg == DstReg)
1219       continue;
1220
1221     assert(SrcReg && SrcMO.isUse() && "two address instruction invalid");
1222
1223     // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
1224     if (SrcMO.isUndef()) {
1225       // Constrain the DstReg register class if required.
1226       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1227         if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
1228                                                              TRI, *MF))
1229           MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
1230       SrcMO.setReg(DstReg);
1231       DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
1232       continue;
1233     }
1234     TiedOperands[SrcReg].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
1235   }
1236   return AnyOps;
1237 }
1238
1239 // Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
1240 // The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
1241 void
1242 TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
1243                                             TiedPairList &TiedPairs,
1244                                             unsigned &Dist) {
1245   bool IsEarlyClobber = false;
1246   bool RemovedKillFlag = false;
1247   bool AllUsesCopied = true;
1248   unsigned LastCopiedReg = 0;
1249   unsigned RegB = 0;
1250   for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
1251     unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
1252     unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
1253
1254     const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
1255     unsigned RegA = DstMO.getReg();
1256     IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
1257
1258     // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
1259     // instruction was commuted.
1260     RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
1261
1262     if (RegA == RegB) {
1263       // The register is tied to multiple destinations (or else we would
1264       // not have continued this far), but this use of the register
1265       // already matches the tied destination.  Leave it.
1266       AllUsesCopied = false;
1267       continue;
1268     }
1269     LastCopiedReg = RegA;
1270
1271     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
1272            "cannot make instruction into two-address form");
1273
1274 #ifndef NDEBUG
1275     // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
1276     // (a = b + a for example) because our transformation will not
1277     // work. This should never occur because we are in SSA form.
1278     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
1279       assert(i == DstIdx ||
1280              !MI->getOperand(i).isReg() ||
1281              MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
1282 #endif
1283
1284     // Emit a copy.
1285     BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
1286             TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA).addReg(RegB);
1287
1288     // Update DistanceMap.
1289     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1290     --PrevMI;
1291     DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
1292     DistanceMap[MI] = ++Dist;
1293
1294     SlotIndex CopyIdx;
1295     if (Indexes)
1296       CopyIdx = Indexes->insertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
1297
1298     DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *PrevMI);
1299
1300     MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
1301     assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
1302            "inconsistent operand info for 2-reg pass");
1303     if (MO.isKill()) {
1304       MO.setIsKill(false);
1305       RemovedKillFlag = true;
1306     }
1307
1308     // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
1309     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
1310         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
1311       MRI->constrainRegClass(RegA, MRI->getRegClass(RegB));
1312
1313     MO.setReg(RegA);
1314
1315     // Propagate SrcRegMap.
1316     SrcRegMap[RegA] = RegB;
1317   }
1318
1319
1320   if (AllUsesCopied) {
1321     if (!IsEarlyClobber) {
1322       // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
1323       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1324         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1325         if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1326           if (MO.isKill()) {
1327             MO.setIsKill(false);
1328             RemovedKillFlag = true;
1329           }
1330           MO.setReg(LastCopiedReg);
1331         }
1332       }
1333     }
1334
1335     // Update live variables for regB.
1336     if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
1337       MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1338       --PrevMI;
1339       LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
1340     }
1341
1342   } else if (RemovedKillFlag) {
1343     // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
1344     // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
1345     // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
1346     // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
1347     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1348       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1349       if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
1350         MO.setIsKill(true);
1351         break;
1352       }
1353     }
1354   }
1355
1356   // We didn't change anything if there was a single tied pair, and that
1357   // pair didn't require copies.
1358   if (AllUsesCopied || TiedPairs.size() > 1) {
1359     // Schedule the source copy / remat inserted to form two-address
1360     // instruction. FIXME: Does it matter the distance map may not be
1361     // accurate after it's scheduled?
1362     MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
1363     --PrevMI;
1364     TII->scheduleTwoAddrSource(PrevMI, MI, *TRI);
1365   }
1366 }
1367
1368 /// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
1369 ///
1370 bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
1371   MF = &Func;
1372   const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
1373   MRI = &MF->getRegInfo();
1374   TII = TM.getInstrInfo();
1375   TRI = TM.getRegisterInfo();
1376   InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
1377   Indexes = getAnalysisIfAvailable<SlotIndexes>();
1378   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
1379   LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
1380   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1381   OptLevel = TM.getOptLevel();
1382
1383   bool MadeChange = false;
1384
1385   DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
1386   DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
1387         << MF->getFunction()->getName() << '\n');
1388
1389   // This pass takes the function out of SSA form.
1390   MRI->leaveSSA();
1391
1392   TiedOperandMap TiedOperands;
1393
1394   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
1395   for (MachineFunction::iterator mbbi = MF->begin(), mbbe = MF->end();
1396        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
1397     unsigned Dist = 0;
1398     DistanceMap.clear();
1399     SrcRegMap.clear();
1400     DstRegMap.clear();
1401     Processed.clear();
1402     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbbi->begin(), me = mbbi->end();
1403          mi != me; ) {
1404       MachineBasicBlock::iterator nmi = llvm::next(mi);
1405       if (mi->isDebugValue()) {
1406         mi = nmi;
1407         continue;
1408       }
1409
1410       // Remember REG_SEQUENCE instructions, we'll deal with them later.
1411       if (mi->isRegSequence())
1412         RegSequences.push_back(&*mi);
1413
1414       DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
1415
1416       ProcessCopy(&*mi, &*mbbi, Processed);
1417
1418       // First scan through all the tied register uses in this instruction
1419       // and record a list of pairs of tied operands for each register.
1420       if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
1421         mi = nmi;
1422         continue;
1423       }
1424
1425       ++NumTwoAddressInstrs;
1426       MadeChange = true;
1427       DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
1428
1429       // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
1430       // transformations that may either eliminate the tied operands or
1431       // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
1432       if (TiedOperands.size() == 1) {
1433         SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> &TiedPairs
1434           = TiedOperands.begin()->second;
1435         if (TiedPairs.size() == 1) {
1436           unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
1437           unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
1438           unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
1439           unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
1440           if (SrcReg != DstReg &&
1441               TryInstructionTransform(mi, nmi, mbbi, SrcIdx, DstIdx, Dist,
1442                                       Processed)) {
1443             // The tied operands have been eliminated or shifted further down the
1444             // block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
1445             TiedOperands.clear();
1446             mi = nmi;
1447             continue;
1448           }
1449         }
1450       }
1451
1452       // Now iterate over the information collected above.
1453       for (TiedOperandMap::iterator OI = TiedOperands.begin(),
1454              OE = TiedOperands.end(); OI != OE; ++OI) {
1455         processTiedPairs(mi, OI->second, Dist);
1456         DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
1457       }
1458
1459       // Rewrite INSERT_SUBREG as COPY now that we no longer need SSA form.
1460       if (mi->isInsertSubreg()) {
1461         // From %reg = INSERT_SUBREG %reg, %subreg, subidx
1462         // To   %reg:subidx = COPY %subreg
1463         unsigned SubIdx = mi->getOperand(3).getImm();
1464         mi->RemoveOperand(3);
1465         assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
1466         mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
1467         mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
1468         mi->RemoveOperand(1);
1469         mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
1470         DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
1471       }
1472
1473       // Clear TiedOperands here instead of at the top of the loop
1474       // since most instructions do not have tied operands.
1475       TiedOperands.clear();
1476       mi = nmi;
1477     }
1478   }
1479
1480   // Eliminate REG_SEQUENCE instructions. Their whole purpose was to preseve
1481   // SSA form. It's now safe to de-SSA.
1482   MadeChange |= EliminateRegSequences();
1483
1484   return MadeChange;
1485 }
1486
1487 static void UpdateRegSequenceSrcs(unsigned SrcReg,
1488                                   unsigned DstReg, unsigned SubIdx,
1489                                   MachineRegisterInfo *MRI,
1490                                   const TargetRegisterInfo &TRI) {
1491   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI->reg_begin(SrcReg),
1492          RE = MRI->reg_end(); RI != RE; ) {
1493     MachineOperand &MO = RI.getOperand();
1494     ++RI;
1495     MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, TRI);
1496   }
1497 }
1498
1499 // Find the first def of Reg, assuming they are all in the same basic block.
1500 static MachineInstr *findFirstDef(unsigned Reg, MachineRegisterInfo *MRI) {
1501   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Defs;
1502   MachineInstr *First = 0;
1503   for (MachineRegisterInfo::def_iterator RI = MRI->def_begin(Reg);
1504        MachineInstr *MI = RI.skipInstruction(); Defs.insert(MI))
1505     First = MI;
1506   if (!First)
1507     return 0;
1508
1509   MachineBasicBlock *MBB = First->getParent();
1510   MachineBasicBlock::iterator A = First, B = First;
1511   bool Moving;
1512   do {
1513     Moving = false;
1514     if (A != MBB->begin()) {
1515       Moving = true;
1516       --A;
1517       if (Defs.erase(A)) First = A;
1518     }
1519     if (B != MBB->end()) {
1520       Defs.erase(B);
1521       ++B;
1522       Moving = true;
1523     }
1524   } while (Moving && !Defs.empty());
1525   assert(Defs.empty() && "Instructions outside basic block!");
1526   return First;
1527 }
1528
1529 /// CoalesceExtSubRegs - If a number of sources of the REG_SEQUENCE are
1530 /// EXTRACT_SUBREG from the same register and to the same virtual register
1531 /// with different sub-register indices, attempt to combine the
1532 /// EXTRACT_SUBREGs and pre-coalesce them. e.g.
1533 /// %reg1026<def> = VLDMQ %reg1025<kill>, 260, pred:14, pred:%reg0
1534 /// %reg1029:6<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026, 6
1535 /// %reg1029:5<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026<kill>, 5
1536 /// Since D subregs 5, 6 can combine to a Q register, we can coalesce
1537 /// reg1026 to reg1029.
1538 void
1539 TwoAddressInstructionPass::CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs,
1540                                               unsigned DstReg) {
1541   SmallSet<unsigned, 4> Seen;
1542   for (unsigned i = 0, e = Srcs.size(); i != e; ++i) {
1543     unsigned SrcReg = Srcs[i];
1544     if (!Seen.insert(SrcReg))
1545       continue;
1546
1547     // Check that the instructions are all in the same basic block.
1548     MachineInstr *SrcDefMI = MRI->getUniqueVRegDef(SrcReg);
1549     MachineInstr *DstDefMI = MRI->getUniqueVRegDef(DstReg);
1550     if (!SrcDefMI || !DstDefMI ||
1551         SrcDefMI->getParent() != DstDefMI->getParent())
1552       continue;
1553
1554     // If there are no other uses than copies which feed into
1555     // the reg_sequence, then we might be able to coalesce them.
1556     bool CanCoalesce = true;
1557     SmallVector<unsigned, 4> SrcSubIndices, DstSubIndices;
1558     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1559            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1560            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
1561       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1562       if (!UseMI->isCopy() || UseMI->getOperand(0).getReg() != DstReg) {
1563         CanCoalesce = false;
1564         break;
1565       }
1566       SrcSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(1).getSubReg());
1567       DstSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(0).getSubReg());
1568     }
1569
1570     if (!CanCoalesce || SrcSubIndices.size() < 2)
1571       continue;
1572
1573     // Check that the source subregisters can be combined.
1574     std::sort(SrcSubIndices.begin(), SrcSubIndices.end());
1575     unsigned NewSrcSubIdx = 0;
1576     if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(SrcReg), SrcSubIndices,
1577                                       NewSrcSubIdx))
1578       continue;
1579
1580     // Check that the destination subregisters can also be combined.
1581     std::sort(DstSubIndices.begin(), DstSubIndices.end());
1582     unsigned NewDstSubIdx = 0;
1583     if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(DstReg), DstSubIndices,
1584                                       NewDstSubIdx))
1585       continue;
1586
1587     // If neither source nor destination can be combined to the full register,
1588     // just give up.  This could be improved if it ever matters.
1589     if (NewSrcSubIdx != 0 && NewDstSubIdx != 0)
1590       continue;
1591
1592     // Now that we know that all the uses are extract_subregs and that those
1593     // subregs can somehow be combined, scan all the extract_subregs again to
1594     // make sure the subregs are in the right order and can be composed.
1595     MachineInstr *SomeMI = 0;
1596     CanCoalesce = true;
1597     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1598            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1599            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
1600       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1601       assert(UseMI->isCopy());
1602       unsigned DstSubIdx = UseMI->getOperand(0).getSubReg();
1603       unsigned SrcSubIdx = UseMI->getOperand(1).getSubReg();
1604       assert(DstSubIdx != 0 && "missing subreg from RegSequence elimination");
1605       if ((NewDstSubIdx == 0 &&
1606            TRI->composeSubRegIndices(NewSrcSubIdx, DstSubIdx) != SrcSubIdx) ||
1607           (NewSrcSubIdx == 0 &&
1608            TRI->composeSubRegIndices(NewDstSubIdx, SrcSubIdx) != DstSubIdx)) {
1609         CanCoalesce = false;
1610         break;
1611       }
1612       // Keep track of one of the uses.  Preferably the first one which has a
1613       // <def,undef> flag.
1614       if (!SomeMI || UseMI->getOperand(0).isUndef())
1615         SomeMI = UseMI;
1616     }
1617     if (!CanCoalesce)
1618       continue;
1619
1620     // Insert a copy to replace the original.
1621     MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*SomeMI->getParent(), SomeMI,
1622                                    SomeMI->getDebugLoc(),
1623                                    TII->get(TargetOpcode::COPY))
1624       .addReg(DstReg, RegState::Define |
1625                       getUndefRegState(SomeMI->getOperand(0).isUndef()),
1626               NewDstSubIdx)
1627       .addReg(SrcReg, 0, NewSrcSubIdx);
1628
1629     // Remove all the old extract instructions.
1630     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
1631            UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
1632            UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ) {
1633       MachineInstr *UseMI = &*UI;
1634       ++UI;
1635       if (UseMI == CopyMI)
1636         continue;
1637       assert(UseMI->isCopy());
1638       // Move any kills to the new copy or extract instruction.
1639       if (UseMI->getOperand(1).isKill()) {
1640         CopyMI->getOperand(1).setIsKill();
1641         if (LV)
1642           // Update live variables
1643           LV->replaceKillInstruction(SrcReg, UseMI, &*CopyMI);
1644       }
1645       UseMI->eraseFromParent();
1646     }
1647   }
1648 }
1649
1650 static bool HasOtherRegSequenceUses(unsigned Reg, MachineInstr *RegSeq,
1651                                     MachineRegisterInfo *MRI) {
1652   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(Reg),
1653          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1654     MachineInstr *UseMI = &*UI;
1655     if (UseMI != RegSeq && UseMI->isRegSequence())
1656       return true;
1657   }
1658   return false;
1659 }
1660
1661 /// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
1662 /// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
1663 /// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE. e.g.
1664 ///
1665 /// %reg1029<def>, %reg1030<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
1666 /// %reg1031<def> = REG_SEQUENCE %reg1029<kill>, 5, %reg1030<kill>, 6
1667 /// =>
1668 /// %reg1031:5<def>, %reg1031:6<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
1669 bool TwoAddressInstructionPass::EliminateRegSequences() {
1670   if (RegSequences.empty())
1671     return false;
1672
1673   for (unsigned i = 0, e = RegSequences.size(); i != e; ++i) {
1674     MachineInstr *MI = RegSequences[i];
1675     unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1676     if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
1677         TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
1678         !(MI->getNumOperands() & 1)) {
1679       DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
1680       llvm_unreachable(0);
1681     }
1682
1683     bool IsImpDef = true;
1684     SmallVector<unsigned, 4> RealSrcs;
1685     SmallSet<unsigned, 4> Seen;
1686     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1687       // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
1688       if (MI->getOperand(i).isUndef()) {
1689         MI->getOperand(i).setReg(0);
1690         continue;
1691       }
1692       unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
1693       unsigned SrcSubIdx = MI->getOperand(i).getSubReg();
1694       unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1695       // DefMI of NULL means the value does not have a vreg in this block
1696       // i.e., its a physical register or a subreg.
1697       // In either case we force a copy to be generated.
1698       MachineInstr *DefMI = NULL;
1699       if (!MI->getOperand(i).getSubReg() &&
1700           !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)) {
1701         DefMI = MRI->getUniqueVRegDef(SrcReg);
1702       }
1703
1704       if (DefMI && DefMI->isImplicitDef()) {
1705         DefMI->eraseFromParent();
1706         continue;
1707       }
1708       IsImpDef = false;
1709
1710       // Remember COPY sources. These might be candidate for coalescing.
1711       if (DefMI && DefMI->isCopy() && DefMI->getOperand(1).getSubReg())
1712         RealSrcs.push_back(DefMI->getOperand(1).getReg());
1713
1714       bool isKill = MI->getOperand(i).isKill();
1715       if (!DefMI || !Seen.insert(SrcReg) ||
1716           MI->getParent() != DefMI->getParent() ||
1717           !isKill || HasOtherRegSequenceUses(SrcReg, MI, MRI) ||
1718           !TRI->getMatchingSuperRegClass(MRI->getRegClass(DstReg),
1719                                          MRI->getRegClass(SrcReg), SubIdx)) {
1720         // REG_SEQUENCE cannot have duplicated operands, add a copy.
1721         // Also add an copy if the source is live-in the block. We don't want
1722         // to end up with a partial-redef of a livein, e.g.
1723         // BB0:
1724         // reg1051:10<def> =
1725         // ...
1726         // BB1:
1727         // ... = reg1051:10
1728         // BB2:
1729         // reg1051:9<def> =
1730         // LiveIntervalAnalysis won't like it.
1731         //
1732         // If the REG_SEQUENCE doesn't kill its source, keeping live variables
1733         // correctly up to date becomes very difficult. Insert a copy.
1734
1735         // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
1736         // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
1737         if (isKill)
1738           for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
1739             if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
1740               MI->getOperand(j).setIsKill();
1741               isKill = false;
1742               break;
1743             }
1744
1745         MachineBasicBlock::iterator InsertLoc = MI;
1746         MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), InsertLoc,
1747                                 MI->getDebugLoc(), TII->get(TargetOpcode::COPY))
1748             .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
1749             .addReg(SrcReg, getKillRegState(isKill), SrcSubIdx);
1750         MI->getOperand(i).setReg(0);
1751         if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
1752           LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
1753         DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
1754       }
1755     }
1756
1757     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1758       unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
1759       if (!SrcReg) continue;
1760       unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
1761       UpdateRegSequenceSrcs(SrcReg, DstReg, SubIdx, MRI, *TRI);
1762     }
1763
1764     // Set <def,undef> flags on the first DstReg def in the basic block.
1765     // It marks the beginning of the live range. All the other defs are
1766     // read-modify-write.
1767     if (MachineInstr *Def = findFirstDef(DstReg, MRI)) {
1768       for (unsigned i = 0, e = Def->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1769         MachineOperand &MO = Def->getOperand(i);
1770         if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == DstReg)
1771           MO.setIsUndef();
1772       }
1773       // Make sure there is a full non-subreg imp-def operand on the
1774       // instruction.  This shouldn't be necessary, but it seems that at least
1775       // RAFast requires it.
1776       Def->addRegisterDefined(DstReg, TRI);
1777       DEBUG(dbgs() << "First def: " << *Def);
1778     }
1779
1780     if (IsImpDef) {
1781       DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
1782       MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
1783       for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
1784         MI->RemoveOperand(j);
1785     } else {
1786       DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
1787       MI->eraseFromParent();
1788     }
1789
1790     // Try coalescing some EXTRACT_SUBREG instructions. This can create
1791     // INSERT_SUBREG instructions that must have <undef> flags added by
1792     // LiveIntervalAnalysis, so only run it when LiveVariables is available.
1793     if (LV)
1794       CoalesceExtSubRegs(RealSrcs, DstReg);
1795   }
1796
1797   RegSequences.clear();
1798   return true;
1799 }