lib/Target/AArch64/AArch64CollectLOH.cpp

   1 //===---------- AArch64CollectLOH.cpp - AArch64 collect LOH pass --*- C++ -*-=//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains a pass that collect the Linker Optimization Hint (LOH).
  11 // This pass should be run at the very end of the compilation flow, just before
  12 // assembly printer.
  13 // To be useful for the linker, the LOH must be printed into the assembly file.
  14 //
  15 // A LOH describes a sequence of instructions that may be optimized by the
  16 // linker.
  17 // This same sequence cannot be optimized by the compiler because some of
  18 // the information will be known at link time.
  19 // For instance, consider the following sequence:
  20 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  21 //     L2: add xB, xA, sym@PAGEOFF
  22 //     L3: ldr xC, [xB, #imm]
  23 // This sequence can be turned into:
  24 // A literal load if sym@PAGE + sym@PAGEOFF + #imm - address(L3) is < 1MB:
  25 //     L3: ldr xC, sym+#imm
  26 // It may also be turned into either the following more efficient
  27 // code sequences:
  28 // - If sym@PAGEOFF + #imm fits the encoding space of L3.
  29 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  30 //     L3: ldr xC, [xB, sym@PAGEOFF + #imm]
  31 // - If sym@PAGE + sym@PAGEOFF - address(L1) < 1MB:
  32 //     L1: adr xA, sym
  33 //     L3: ldr xC, [xB, #imm]
  34 //
  35 // To be valid a LOH must meet all the requirements needed by all the related
  36 // possible linker transformations.
  37 // For instance, using the running example, the constraints to emit
  38 // ".loh AdrpAddLdr" are:
  39 // - L1, L2, and L3 instructions are of the expected type, i.e.,
  40 //   respectively ADRP, ADD (immediate), and LD.
  41 // - The result of L1 is used only by L2.
  42 // - The register argument (xA) used in the ADD instruction is defined
  43 //   only by L1.
  44 // - The result of L2 is used only by L3.
  45 // - The base address (xB) in L3 is defined only L2.
  46 // - The ADRP in L1 and the ADD in L2 must reference the same symbol using
  47 //   @PAGE/@PAGEOFF with no additional constants
  48 //
  49 // Currently supported LOHs are:
  50 // * So called non-ADRP-related:
  51 //   - .loh AdrpAddLdr L1, L2, L3:
  52 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  53 //     L2: add xB, xA, sym@PAGEOFF
  54 //     L3: ldr xC, [xB, #imm]
  55 //   - .loh AdrpLdrGotLdr L1, L2, L3:
  56 //     L1: adrp xA, sym@GOTPAGE
  57 //     L2: ldr xB, [xA, sym@GOTPAGEOFF]
  58 //     L3: ldr xC, [xB, #imm]
  59 //   - .loh AdrpLdr L1, L3:
  60 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  61 //     L3: ldr xC, [xA, sym@PAGEOFF]
  62 //   - .loh AdrpAddStr L1, L2, L3:
  63 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  64 //     L2: add xB, xA, sym@PAGEOFF
  65 //     L3: str xC, [xB, #imm]
  66 //   - .loh AdrpLdrGotStr L1, L2, L3:
  67 //     L1: adrp xA, sym@GOTPAGE
  68 //     L2: ldr xB, [xA, sym@GOTPAGEOFF]
  69 //     L3: str xC, [xB, #imm]
  70 //   - .loh AdrpAdd L1, L2:
  71 //     L1: adrp xA, sym@PAGE
  72 //     L2: add xB, xA, sym@PAGEOFF
  73 //   For all these LOHs, L1, L2, L3 form a simple chain:
  74 //   L1 result is used only by L2 and L2 result by L3.
  75 //   L3 LOH-related argument is defined only by L2 and L2 LOH-related argument
  76 //   by L1.
  77 // All these LOHs aim at using more efficient load/store patterns by folding
  78 // some instructions used to compute the address directly into the load/store.
  79 //
  80 // * So called ADRP-related:
  81 //  - .loh AdrpAdrp L2, L1:
  82 //    L2: ADRP xA, sym1@PAGE
  83 //    L1: ADRP xA, sym2@PAGE
  84 //    L2 dominates L1 and xA is not redifined between L2 and L1
  85 // This LOH aims at getting rid of redundant ADRP instructions.
  86 //
  87 // The overall design for emitting the LOHs is:
  88 // 1. AArch64CollectLOH (this pass) records the LOHs in the AArch64FunctionInfo.
  89 // 2. AArch64AsmPrinter reads the LOHs from AArch64FunctionInfo and it:
  90 //     1. Associates them a label.
  91 //     2. Emits them in a MCStreamer (EmitLOHDirective).
  92 //         - The MCMachOStreamer records them into the MCAssembler.
  93 //         - The MCAsmStreamer prints them.
  94 //         - Other MCStreamers ignore them.
  95 //     3. Closes the MCStreamer:
  96 //         - The MachObjectWriter gets them from the MCAssembler and writes
  97 //           them in the object file.
  98 //         - Other ObjectWriters ignore them.
  99 //===----------------------------------------------------------------------===//
 100
 101 #include "AArch64.h"
 102 #include "AArch64InstrInfo.h"
 103 #include "AArch64MachineFunctionInfo.h"
 104 #include "AArch64Subtarget.h"
 105 #include "MCTargetDesc/AArch64AddressingModes.h"
 106 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
 107 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 108 #include "llvm/ADT/MapVector.h"
 109 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
 110 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 111 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 112 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
 113 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 114 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 115 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 116 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 117 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 118 #include "llvm/Support/Debug.h"
 119 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 120 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 121 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 122 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 123 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 124 using namespace llvm;
 125
 126 #define DEBUG_TYPE "aarch64-collect-loh"
 127
 128 static cl::opt<bool>
 129 PreCollectRegister("aarch64-collect-loh-pre-collect-register", cl::Hidden,
 130                    cl::desc("Restrict analysis to registers invovled"
 131                             " in LOHs"),
 132                    cl::init(true));
 133
 134 static cl::opt<bool>
 135 BasicBlockScopeOnly("aarch64-collect-loh-bb-only", cl::Hidden,
 136                     cl::desc("Restrict analysis at basic block scope"),
 137                     cl::init(true));
 138
 139 STATISTIC(NumADRPSimpleCandidate,
 140           "Number of simplifiable ADRP dominate by another");
 141 STATISTIC(NumADRPComplexCandidate2,
 142           "Number of simplifiable ADRP reachable by 2 defs");
 143 STATISTIC(NumADRPComplexCandidate3,
 144           "Number of simplifiable ADRP reachable by 3 defs");
 145 STATISTIC(NumADRPComplexCandidateOther,
 146           "Number of simplifiable ADRP reachable by 4 or more defs");
 147 STATISTIC(NumADDToSTRWithImm,
 148           "Number of simplifiable STR with imm reachable by ADD");
 149 STATISTIC(NumLDRToSTRWithImm,
 150           "Number of simplifiable STR with imm reachable by LDR");
 151 STATISTIC(NumADDToSTR, "Number of simplifiable STR reachable by ADD");
 152 STATISTIC(NumLDRToSTR, "Number of simplifiable STR reachable by LDR");
 153 STATISTIC(NumADDToLDRWithImm,
 154           "Number of simplifiable LDR with imm reachable by ADD");
 155 STATISTIC(NumLDRToLDRWithImm,
 156           "Number of simplifiable LDR with imm reachable by LDR");
 157 STATISTIC(NumADDToLDR, "Number of simplifiable LDR reachable by ADD");
 158 STATISTIC(NumLDRToLDR, "Number of simplifiable LDR reachable by LDR");
 159 STATISTIC(NumADRPToLDR, "Number of simplifiable LDR reachable by ADRP");
 160 STATISTIC(NumCplxLvl1, "Number of complex case of level 1");
 161 STATISTIC(NumTooCplxLvl1, "Number of too complex case of level 1");
 162 STATISTIC(NumCplxLvl2, "Number of complex case of level 2");
 163 STATISTIC(NumTooCplxLvl2, "Number of too complex case of level 2");
 164 STATISTIC(NumADRSimpleCandidate, "Number of simplifiable ADRP + ADD");
 165 STATISTIC(NumADRComplexCandidate, "Number of too complex ADRP + ADD");
 166
 167 namespace llvm {
 168 void initializeAArch64CollectLOHPass(PassRegistry &);
 169 }
 170
 171 #define AARCH64_COLLECT_LOH_NAME "AArch64 Collect Linker Optimization Hint (LOH)"
 172
 173 namespace {
 174 struct AArch64CollectLOH : public MachineFunctionPass {
 175   static char ID;
 176   AArch64CollectLOH() : MachineFunctionPass(ID) {
 177     initializeAArch64CollectLOHPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 178   }
 179
 180   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
 181
 182   const char *getPassName() const override {
 183     return AARCH64_COLLECT_LOH_NAME;
 184   }
 185
 186   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
 187     AU.setPreservesAll();
 188     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 189     AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 190   }
 191
 192 private:
 193 };
 194
 195 /// A set of MachineInstruction.
 196 typedef SetVector<const MachineInstr *> SetOfMachineInstr;
 197 /// Map a basic block to a set of instructions per register.
 198 /// This is used to represent the exposed uses of a basic block
 199 /// per register.
 200 typedef MapVector<const MachineBasicBlock *,
 201                   std::unique_ptr<SetOfMachineInstr[]>>
 202 BlockToSetOfInstrsPerColor;
 203 /// Map a basic block to an instruction per register.
 204 /// This is used to represent the live-out definitions of a basic block
 205 /// per register.
 206 typedef MapVector<const MachineBasicBlock *,
 207                   std::unique_ptr<const MachineInstr *[]>>
 208 BlockToInstrPerColor;
 209 /// Map an instruction to a set of instructions. Used to represent the
 210 /// mapping def to reachable uses or use to definitions.
 211 typedef MapVector<const MachineInstr *, SetOfMachineInstr> InstrToInstrs;
 212 /// Map a basic block to a BitVector.
 213 /// This is used to record the kill registers per basic block.
 214 typedef MapVector<const MachineBasicBlock *, BitVector> BlockToRegSet;
 215
 216 /// Map a register to a dense id.
 217 typedef DenseMap<unsigned, unsigned> MapRegToId;
 218 /// Map a dense id to a register. Used for debug purposes.
 219 typedef SmallVector<unsigned, 32> MapIdToReg;
 220 } // end anonymous namespace.
 221
 222 char AArch64CollectLOH::ID = 0;
 223
 224 INITIALIZE_PASS_BEGIN(AArch64CollectLOH, "aarch64-collect-loh",
 225                       AARCH64_COLLECT_LOH_NAME, false, false)
 226 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
 227 INITIALIZE_PASS_END(AArch64CollectLOH, "aarch64-collect-loh",
 228                     AARCH64_COLLECT_LOH_NAME, false, false)
 229
 230 /// Given a couple (MBB, reg) get the corresponding set of instruction from
 231 /// the given "sets".
 232 /// If this couple does not reference any set, an empty set is added to "sets"
 233 /// for this couple and returned.
 234 /// \param nbRegs is used internally allocate some memory. It must be consistent
 235 /// with the way sets is used.
 236 static SetOfMachineInstr &getSet(BlockToSetOfInstrsPerColor &sets,
 237                                  const MachineBasicBlock &MBB, unsigned reg,
 238                                  unsigned nbRegs) {
 239   SetOfMachineInstr *result;
 240   BlockToSetOfInstrsPerColor::iterator it = sets.find(&MBB);
 241   if (it != sets.end())
 242     result = it->second.get();
 243   else
 244     result = (sets[&MBB] = make_unique<SetOfMachineInstr[]>(nbRegs)).get();
 245
 246   return result[reg];
 247 }
 248
 249 /// Given a couple (reg, MI) get the corresponding set of instructions from the
 250 /// the given "sets".
 251 /// This is used to get the uses record in sets of a definition identified by
 252 /// MI and reg, i.e., MI defines reg.
 253 /// If the couple does not reference anything, an empty set is added to
 254 /// "sets[reg]".
 255 /// \pre set[reg] is valid.
 256 static SetOfMachineInstr &getUses(InstrToInstrs *sets, unsigned reg,
 257                                   const MachineInstr &MI) {
 258   return sets[reg][&MI];
 259 }
 260
 261 /// Same as getUses but does not modify the input map: sets.
 262 /// \return NULL if the couple (reg, MI) is not in sets.
 263 static const SetOfMachineInstr *getUses(const InstrToInstrs *sets, unsigned reg,
 264                                         const MachineInstr &MI) {
 265   InstrToInstrs::const_iterator Res = sets[reg].find(&MI);
 266   if (Res != sets[reg].end())
 267     return &(Res->second);
 268   return nullptr;
 269 }
 270
 271 /// Initialize the reaching definition algorithm:
 272 /// For each basic block BB in MF, record:
 273 /// - its kill set.
 274 /// - its reachable uses (uses that are exposed to BB's predecessors).
 275 /// - its the generated definitions.
 276 /// \param DummyOp if not NULL, specifies a Dummy Operation to be added to
 277 /// the list of uses of exposed defintions.
 278 /// \param ADRPMode specifies to only consider ADRP instructions for generated
 279 /// definition. It also consider definitions of ADRP instructions as uses and
 280 /// ignore other uses. The ADRPMode is used to collect the information for LHO
 281 /// that involve ADRP operation only.
 282 static void initReachingDef(const MachineFunction &MF,
 283                             InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses,
 284                             BlockToInstrPerColor &Gen, BlockToRegSet &Kill,
 285                             BlockToSetOfInstrsPerColor &ReachableUses,
 286                             const MapRegToId &RegToId,
 287                             const MachineInstr *DummyOp, bool ADRPMode) {
 288   const TargetRegisterInfo *TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
 289   unsigned NbReg = RegToId.size();
 290
 291   for (const MachineBasicBlock &MBB : MF) {
 292     auto &BBGen = Gen[&MBB];
 293     BBGen = make_unique<const MachineInstr *[]>(NbReg);
 294     std::fill(BBGen.get(), BBGen.get() + NbReg, nullptr);
 295
 296     BitVector &BBKillSet = Kill[&MBB];
 297     BBKillSet.resize(NbReg);
 298     for (const MachineInstr &MI : MBB) {
 299       bool IsADRP = MI.getOpcode() == AArch64::ADRP;
 300
 301       // Process uses first.
 302       if (IsADRP || !ADRPMode)
 303         for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
 304           // Treat ADRP def as use, as the goal of the analysis is to find
 305           // ADRP defs reached by other ADRP defs.
 306           if (!MO.isReg() || (!ADRPMode && !MO.isUse()) ||
 307               (ADRPMode && (!IsADRP || !MO.isDef())))
 308             continue;
 309           unsigned CurReg = MO.getReg();
 310           MapRegToId::const_iterator ItCurRegId = RegToId.find(CurReg);
 311           if (ItCurRegId == RegToId.end())
 312             continue;
 313           CurReg = ItCurRegId->second;
 314
 315           // if CurReg has not been defined, this use is reachable.
 316           if (!BBGen[CurReg] && !BBKillSet.test(CurReg))
 317             getSet(ReachableUses, MBB, CurReg, NbReg).insert(&MI);
 318           // current basic block definition for this color, if any, is in Gen.
 319           if (BBGen[CurReg])
 320             getUses(ColorOpToReachedUses, CurReg, *BBGen[CurReg]).insert(&MI);
 321         }
 322
 323       // Process clobbers.
 324       for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
 325         if (!MO.isRegMask())
 326           continue;
 327         // Clobbers kill the related colors.
 328         const uint32_t *PreservedRegs = MO.getRegMask();
 329
 330         // Set generated regs.
 331         for (const auto &Entry : RegToId) {
 332           unsigned Reg = Entry.second;
 333           // Use the global register ID when querying APIs external to this
 334           // pass.
 335           if (MachineOperand::clobbersPhysReg(PreservedRegs, Entry.first)) {
 336             // Do not register clobbered definition for no ADRP.
 337             // This definition is not used anyway (otherwise register
 338             // allocation is wrong).
 339             BBGen[Reg] = ADRPMode ? &MI : nullptr;
 340             BBKillSet.set(Reg);
 341           }
 342         }
 343       }
 344
 345       // Process register defs.
 346       for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
 347         if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
 348           continue;
 349         unsigned CurReg = MO.getReg();
 350         MapRegToId::const_iterator ItCurRegId = RegToId.find(CurReg);
 351         if (ItCurRegId == RegToId.end())
 352           continue;
 353
 354         for (MCRegAliasIterator AI(CurReg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI) {
 355           MapRegToId::const_iterator ItRegId = RegToId.find(*AI);
 356           assert(ItRegId != RegToId.end() &&
 357                  "Sub-register of an "
 358                  "involved register, not recorded as involved!");
 359           BBKillSet.set(ItRegId->second);
 360           BBGen[ItRegId->second] = &MI;
 361         }
 362         BBGen[ItCurRegId->second] = &MI;
 363       }
 364     }
 365
 366     // If we restrict our analysis to basic block scope, conservatively add a
 367     // dummy
 368     // use for each generated value.
 369     if (!ADRPMode && DummyOp && !MBB.succ_empty())
 370       for (unsigned CurReg = 0; CurReg < NbReg; ++CurReg)
 371         if (BBGen[CurReg])
 372           getUses(ColorOpToReachedUses, CurReg, *BBGen[CurReg]).insert(DummyOp);
 373   }
 374 }
 375
 376 /// Reaching def core algorithm:
 377 /// while an Out has changed
 378 ///    for each bb
 379 ///       for each color
 380 ///           In[bb][color] = U Out[bb.predecessors][color]
 381 ///           insert reachableUses[bb][color] in each in[bb][color]
 382 ///                 op.reachedUses
 383 ///
 384 ///           Out[bb] = Gen[bb] U (In[bb] - Kill[bb])
 385 static void reachingDefAlgorithm(const MachineFunction &MF,
 386                                  InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses,
 387                                  BlockToSetOfInstrsPerColor &In,
 388                                  BlockToSetOfInstrsPerColor &Out,
 389                                  BlockToInstrPerColor &Gen, BlockToRegSet &Kill,
 390                                  BlockToSetOfInstrsPerColor &ReachableUses,
 391                                  unsigned NbReg) {
 392   bool HasChanged;
 393   do {
 394     HasChanged = false;
 395     for (const MachineBasicBlock &MBB : MF) {
 396       unsigned CurReg;
 397       for (CurReg = 0; CurReg < NbReg; ++CurReg) {
 398         SetOfMachineInstr &BBInSet = getSet(In, MBB, CurReg, NbReg);
 399         SetOfMachineInstr &BBReachableUses =
 400             getSet(ReachableUses, MBB, CurReg, NbReg);
 401         SetOfMachineInstr &BBOutSet = getSet(Out, MBB, CurReg, NbReg);
 402         unsigned Size = BBOutSet.size();
 403         //   In[bb][color] = U Out[bb.predecessors][color]
 404         for (const MachineBasicBlock *PredMBB : MBB.predecessors()) {
 405           SetOfMachineInstr &PredOutSet = getSet(Out, *PredMBB, CurReg, NbReg);
 406           BBInSet.insert(PredOutSet.begin(), PredOutSet.end());
 407         }
 408         //   insert reachableUses[bb][color] in each in[bb][color] op.reachedses
 409         for (const MachineInstr *MI : BBInSet) {
 410           SetOfMachineInstr &OpReachedUses =
 411               getUses(ColorOpToReachedUses, CurReg, *MI);
 412           OpReachedUses.insert(BBReachableUses.begin(), BBReachableUses.end());
 413         }
 414         //           Out[bb] = Gen[bb] U (In[bb] - Kill[bb])
 415         if (!Kill[&MBB].test(CurReg))
 416           BBOutSet.insert(BBInSet.begin(), BBInSet.end());
 417         if (Gen[&MBB][CurReg])
 418           BBOutSet.insert(Gen[&MBB][CurReg]);
 419         HasChanged |= BBOutSet.size() != Size;
 420       }
 421     }
 422   } while (HasChanged);
 423 }
 424
 425 /// Reaching definition algorithm.
 426 /// \param MF function on which the algorithm will operate.
 427 /// \param[out] ColorOpToReachedUses will contain the result of the reaching
 428 /// def algorithm.
 429 /// \param ADRPMode specify whether the reaching def algorithm should be tuned
 430 /// for ADRP optimization. \see initReachingDef for more details.
 431 /// \param DummyOp if not NULL, the algorithm will work at
 432 /// basic block scope and will set for every exposed definition a use to
 433 /// @p DummyOp.
 434 /// \pre ColorOpToReachedUses is an array of at least number of registers of
 435 /// InstrToInstrs.
 436 static void reachingDef(const MachineFunction &MF,
 437                         InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses,
 438                         const MapRegToId &RegToId, bool ADRPMode = false,
 439                         const MachineInstr *DummyOp = nullptr) {
 440   // structures:
 441   // For each basic block.
 442   // Out: a set per color of definitions that reach the
 443   //      out boundary of this block.
 444   // In: Same as Out but for in boundary.
 445   // Gen: generated color in this block (one operation per color).
 446   // Kill: register set of killed color in this block.
 447   // ReachableUses: a set per color of uses (operation) reachable
 448   //                for "In" definitions.
 449   BlockToSetOfInstrsPerColor Out, In, ReachableUses;
 450   BlockToInstrPerColor Gen;
 451   BlockToRegSet Kill;
 452
 453   // Initialize Gen, kill and reachableUses.
 454   initReachingDef(MF, ColorOpToReachedUses, Gen, Kill, ReachableUses, RegToId,
 455                   DummyOp, ADRPMode);
 456
 457   // Algo.
 458   if (!DummyOp)
 459     reachingDefAlgorithm(MF, ColorOpToReachedUses, In, Out, Gen, Kill,
 460                          ReachableUses, RegToId.size());
 461 }
 462
 463 #ifndef NDEBUG
 464 /// print the result of the reaching definition algorithm.
 465 static void printReachingDef(const InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses,
 466                              unsigned NbReg, const TargetRegisterInfo *TRI,
 467                              const MapIdToReg &IdToReg) {
 468   unsigned CurReg;
 469   for (CurReg = 0; CurReg < NbReg; ++CurReg) {
 470     if (ColorOpToReachedUses[CurReg].empty())
 471       continue;
 472     DEBUG(dbgs() << "*** Reg " << PrintReg(IdToReg[CurReg], TRI) << " ***\n");
 473
 474     for (const auto &DefsIt : ColorOpToReachedUses[CurReg]) {
 475       DEBUG(dbgs() << "Def:\n");
 476       DEBUG(DefsIt.first->print(dbgs()));
 477       DEBUG(dbgs() << "Reachable uses:\n");
 478       for (const MachineInstr *MI : DefsIt.second) {
 479         DEBUG(MI->print(dbgs()));
 480       }
 481     }
 482   }
 483 }
 484 #endif // NDEBUG
 485
 486 /// Answer the following question: Can Def be one of the definition
 487 /// involved in a part of a LOH?
 488 static bool canDefBePartOfLOH(const MachineInstr *Def) {
 489   unsigned Opc = Def->getOpcode();
 490   // Accept ADRP, ADDLow and LOADGot.
 491   switch (Opc) {
 492   default:
 493     return false;
 494   case AArch64::ADRP:
 495     return true;
 496   case AArch64::ADDXri:
 497     // Check immediate to see if the immediate is an address.
 498     switch (Def->getOperand(2).getType()) {
 499     default:
 500       return false;
 501     case MachineOperand::MO_GlobalAddress:
 502     case MachineOperand::MO_JumpTableIndex:
 503     case MachineOperand::MO_ConstantPoolIndex:
 504     case MachineOperand::MO_BlockAddress:
 505       return true;
 506     }
 507   case AArch64::LDRXui:
 508     // Check immediate to see if the immediate is an address.
 509     switch (Def->getOperand(2).getType()) {
 510     default:
 511       return false;
 512     case MachineOperand::MO_GlobalAddress:
 513       return true;
 514     }
 515   }
 516   // Unreachable.
 517   return false;
 518 }
 519
 520 /// Check whether the given instruction can the end of a LOH chain involving a
 521 /// store.
 522 static bool isCandidateStore(const MachineInstr *Instr) {
 523   switch (Instr->getOpcode()) {
 524   default:
 525     return false;
 526   case AArch64::STRBBui:
 527   case AArch64::STRHHui:
 528   case AArch64::STRBui:
 529   case AArch64::STRHui:
 530   case AArch64::STRWui:
 531   case AArch64::STRXui:
 532   case AArch64::STRSui:
 533   case AArch64::STRDui:
 534   case AArch64::STRQui:
 535     // In case we have str xA, [xA, #imm], this is two different uses
 536     // of xA and we cannot fold, otherwise the xA stored may be wrong,
 537     // even if #imm == 0.
 538     if (Instr->getOperand(0).getReg() != Instr->getOperand(1).getReg())
 539       return true;
 540   }
 541   return false;
 542 }
 543
 544 /// Given the result of a reaching definition algorithm in ColorOpToReachedUses,
 545 /// Build the Use to Defs information and filter out obvious non-LOH candidates.
 546 /// In ADRPMode, non-LOH candidates are "uses" with non-ADRP definitions.
 547 /// In non-ADRPMode, non-LOH candidates are "uses" with several definition,
 548 /// i.e., no simple chain.
 549 /// \param ADRPMode -- \see initReachingDef.
 550 static void reachedUsesToDefs(InstrToInstrs &UseToReachingDefs,
 551                               const InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses,
 552                               const MapRegToId &RegToId,
 553                               bool ADRPMode = false) {
 554
 555   SetOfMachineInstr NotCandidate;
 556   unsigned NbReg = RegToId.size();
 557   MapRegToId::const_iterator EndIt = RegToId.end();
 558   for (unsigned CurReg = 0; CurReg < NbReg; ++CurReg) {
 559     // If this color is never defined, continue.
 560     if (ColorOpToReachedUses[CurReg].empty())
 561       continue;
 562
 563     for (const auto &DefsIt : ColorOpToReachedUses[CurReg]) {
 564       for (const MachineInstr *MI : DefsIt.second) {
 565         const MachineInstr *Def = DefsIt.first;
 566         MapRegToId::const_iterator It;
 567         // if all the reaching defs are not adrp, this use will not be
 568         // simplifiable.
 569         if ((ADRPMode && Def->getOpcode() != AArch64::ADRP) ||
 570             (!ADRPMode && !canDefBePartOfLOH(Def)) ||
 571             (!ADRPMode && isCandidateStore(MI) &&
 572              // store are LOH candidate iff the end of the chain is used as
 573              // base.
 574              ((It = RegToId.find((MI)->getOperand(1).getReg())) == EndIt ||
 575               It->second != CurReg))) {
 576           NotCandidate.insert(MI);
 577           continue;
 578         }
 579         // Do not consider self reaching as a simplifiable case for ADRP.
 580         if (!ADRPMode || MI != DefsIt.first) {
 581           UseToReachingDefs[MI].insert(DefsIt.first);
 582           // If UsesIt has several reaching definitions, it is not
 583           // candidate for simplificaton in non-ADRPMode.
 584           if (!ADRPMode && UseToReachingDefs[MI].size() > 1)
 585             NotCandidate.insert(MI);
 586         }
 587       }
 588     }
 589   }
 590   for (const MachineInstr *Elem : NotCandidate) {
 591     DEBUG(dbgs() << "Too many reaching defs: " << *Elem << "\n");
 592     // It would have been better if we could just remove the entry
 593     // from the map.  Because of that, we have to filter the garbage
 594     // (second.empty) in the subsequence analysis.
 595     UseToReachingDefs[Elem].clear();
 596   }
 597 }
 598
 599 /// Based on the use to defs information (in ADRPMode), compute the
 600 /// opportunities of LOH ADRP-related.
 601 static void computeADRP(const InstrToInstrs &UseToDefs,
 602                         AArch64FunctionInfo &AArch64FI,
 603                         const MachineDominatorTree *MDT) {
 604   DEBUG(dbgs() << "*** Compute LOH for ADRP\n");
 605   for (const auto &Entry : UseToDefs) {
 606     unsigned Size = Entry.second.size();
 607     if (Size == 0)
 608       continue;
 609     if (Size == 1) {
 610       const MachineInstr *L2 = *Entry.second.begin();
 611       const MachineInstr *L1 = Entry.first;
 612       if (!MDT->dominates(L2, L1)) {
 613         DEBUG(dbgs() << "Dominance check failed:\n" << *L2 << '\n' << *L1
 614                      << '\n');
 615         continue;
 616       }
 617       DEBUG(dbgs() << "Record AdrpAdrp:\n" << *L2 << '\n' << *L1 << '\n');
 618       SmallVector<const MachineInstr *, 2> Args;
 619       Args.push_back(L2);
 620       Args.push_back(L1);
 621       AArch64FI.addLOHDirective(MCLOH_AdrpAdrp, Args);
 622       ++NumADRPSimpleCandidate;
 623     }
 624 #ifdef DEBUG
 625     else if (Size == 2)
 626       ++NumADRPComplexCandidate2;
 627     else if (Size == 3)
 628       ++NumADRPComplexCandidate3;
 629     else
 630       ++NumADRPComplexCandidateOther;
 631 #endif
 632     // if Size < 1, the use should have been removed from the candidates
 633     assert(Size >= 1 && "No reaching defs for that use!");
 634   }
 635 }
 636
 637 /// Check whether the given instruction can be the end of a LOH chain
 638 /// involving a load.
 639 static bool isCandidateLoad(const MachineInstr *Instr) {
 640   switch (Instr->getOpcode()) {
 641   default:
 642     return false;
 643   case AArch64::LDRSBWui:
 644   case AArch64::LDRSBXui:
 645   case AArch64::LDRSHWui:
 646   case AArch64::LDRSHXui:
 647   case AArch64::LDRSWui:
 648   case AArch64::LDRBui:
 649   case AArch64::LDRHui:
 650   case AArch64::LDRWui:
 651   case AArch64::LDRXui:
 652   case AArch64::LDRSui:
 653   case AArch64::LDRDui:
 654   case AArch64::LDRQui:
 655     if (Instr->getOperand(2).getTargetFlags() & AArch64II::MO_GOT)
 656       return false;
 657     return true;
 658   }
 659   // Unreachable.
 660   return false;
 661 }
 662
 663 /// Check whether the given instruction can load a litteral.
 664 static bool supportLoadFromLiteral(const MachineInstr *Instr) {
 665   switch (Instr->getOpcode()) {
 666   default:
 667     return false;
 668   case AArch64::LDRSWui:
 669   case AArch64::LDRWui:
 670   case AArch64::LDRXui:
 671   case AArch64::LDRSui:
 672   case AArch64::LDRDui:
 673   case AArch64::LDRQui:
 674     return true;
 675   }
 676   // Unreachable.
 677   return false;
 678 }
 679
 680 /// Check whether the given instruction is a LOH candidate.
 681 /// \param UseToDefs is used to check that Instr is at the end of LOH supported
 682 /// chain.
 683 /// \pre UseToDefs contains only on def per use, i.e., obvious non candidate are
 684 /// already been filtered out.
 685 static bool isCandidate(const MachineInstr *Instr,
 686                         const InstrToInstrs &UseToDefs,
 687                         const MachineDominatorTree *MDT) {
 688   if (!isCandidateLoad(Instr) && !isCandidateStore(Instr))
 689     return false;
 690
 691   const MachineInstr *Def = *UseToDefs.find(Instr)->second.begin();
 692   if (Def->getOpcode() != AArch64::ADRP) {
 693     // At this point, Def is ADDXri or LDRXui of the right type of
 694     // symbol, because we filtered out the uses that were not defined
 695     // by these kind of instructions (+ ADRP).
 696
 697     // Check if this forms a simple chain: each intermediate node must
 698     // dominates the next one.
 699     if (!MDT->dominates(Def, Instr))
 700       return false;
 701     // Move one node up in the simple chain.
 702     if (UseToDefs.find(Def) ==
 703             UseToDefs.end()
 704             // The map may contain garbage we have to ignore.
 705         ||
 706         UseToDefs.find(Def)->second.empty())
 707       return false;
 708     Instr = Def;
 709     Def = *UseToDefs.find(Def)->second.begin();
 710   }
 711   // Check if we reached the top of the simple chain:
 712   // - top is ADRP.
 713   // - check the simple chain property: each intermediate node must
 714   // dominates the next one.
 715   if (Def->getOpcode() == AArch64::ADRP)
 716     return MDT->dominates(Def, Instr);
 717   return false;
 718 }
 719
 720 static bool registerADRCandidate(const MachineInstr &Use,
 721                                  const InstrToInstrs &UseToDefs,
 722                                  const InstrToInstrs *DefsPerColorToUses,
 723                                  AArch64FunctionInfo &AArch64FI,
 724                                  SetOfMachineInstr *InvolvedInLOHs,
 725                                  const MapRegToId &RegToId) {
 726   // Look for opportunities to turn ADRP -> ADD or
 727   // ADRP -> LDR GOTPAGEOFF into ADR.
 728   // If ADRP has more than one use. Give up.
 729   if (Use.getOpcode() != AArch64::ADDXri &&
 730       (Use.getOpcode() != AArch64::LDRXui ||
 731        !(Use.getOperand(2).getTargetFlags() & AArch64II::MO_GOT)))
 732     return false;
 733   InstrToInstrs::const_iterator It = UseToDefs.find(&Use);
 734   // The map may contain garbage that we need to ignore.
 735   if (It == UseToDefs.end() || It->second.empty())
 736     return false;
 737   const MachineInstr &Def = **It->second.begin();
 738   if (Def.getOpcode() != AArch64::ADRP)
 739     return false;
 740   // Check the number of users of ADRP.
 741   const SetOfMachineInstr *Users =
 742       getUses(DefsPerColorToUses,
 743               RegToId.find(Def.getOperand(0).getReg())->second, Def);
 744   if (Users->size() > 1) {
 745     ++NumADRComplexCandidate;
 746     return false;
 747   }
 748   ++NumADRSimpleCandidate;
 749   assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(&Def)) &&
 750          "ADRP already involved in LOH.");
 751   assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(&Use)) &&
 752          "ADD already involved in LOH.");
 753   DEBUG(dbgs() << "Record AdrpAdd\n" << Def << '\n' << Use << '\n');
 754
 755   SmallVector<const MachineInstr *, 2> Args;
 756   Args.push_back(&Def);
 757   Args.push_back(&Use);
 758
 759   AArch64FI.addLOHDirective(Use.getOpcode() == AArch64::ADDXri ? MCLOH_AdrpAdd
 760                                                            : MCLOH_AdrpLdrGot,
 761                           Args);
 762   return true;
 763 }
 764
 765 /// Based on the use to defs information (in non-ADRPMode), compute the
 766 /// opportunities of LOH non-ADRP-related
 767 static void computeOthers(const InstrToInstrs &UseToDefs,
 768                           const InstrToInstrs *DefsPerColorToUses,
 769                           AArch64FunctionInfo &AArch64FI, const MapRegToId &RegToId,
 770                           const MachineDominatorTree *MDT) {
 771   SetOfMachineInstr *InvolvedInLOHs = nullptr;
 772 #ifdef DEBUG
 773   SetOfMachineInstr InvolvedInLOHsStorage;
 774   InvolvedInLOHs = &InvolvedInLOHsStorage;
 775 #endif // DEBUG
 776   DEBUG(dbgs() << "*** Compute LOH for Others\n");
 777   // ADRP -> ADD/LDR -> LDR/STR pattern.
 778   // Fall back to ADRP -> ADD pattern if we fail to catch the bigger pattern.
 779
 780   // FIXME: When the statistics are not important,
 781   // This initial filtering loop can be merged into the next loop.
 782   // Currently, we didn't do it to have the same code for both DEBUG and
 783   // NDEBUG builds. Indeed, the iterator of the second loop would need
 784   // to be changed.
 785   SetOfMachineInstr PotentialCandidates;
 786   SetOfMachineInstr PotentialADROpportunities;
 787   for (auto &Use : UseToDefs) {
 788     // If no definition is available, this is a non candidate.
 789     if (Use.second.empty())
 790       continue;
 791     // Keep only instructions that are load or store and at the end of
 792     // a ADRP -> ADD/LDR/Nothing chain.
 793     // We already filtered out the no-chain cases.
 794     if (!isCandidate(Use.first, UseToDefs, MDT)) {
 795       PotentialADROpportunities.insert(Use.first);
 796       continue;
 797     }
 798     PotentialCandidates.insert(Use.first);
 799   }
 800
 801   // Make the following distinctions for statistics as the linker does
 802   // know how to decode instructions:
 803   // - ADD/LDR/Nothing make there different patterns.
 804   // - LDR/STR make two different patterns.
 805   // Hence, 6 - 1 base patterns.
 806   // (because ADRP-> Nothing -> STR is not simplifiable)
 807
 808   // The linker is only able to have a simple semantic, i.e., if pattern A
 809   // do B.
 810   // However, we want to see the opportunity we may miss if we were able to
 811   // catch more complex cases.
 812
 813   // PotentialCandidates are result of a chain ADRP -> ADD/LDR ->
 814   // A potential candidate becomes a candidate, if its current immediate
 815   // operand is zero and all nodes of the chain have respectively only one user
 816 #ifdef DEBUG
 817   SetOfMachineInstr DefsOfPotentialCandidates;
 818 #endif
 819   for (const MachineInstr *Candidate : PotentialCandidates) {
 820     // Get the definition of the candidate i.e., ADD or LDR.
 821     const MachineInstr *Def = *UseToDefs.find(Candidate)->second.begin();
 822     // Record the elements of the chain.
 823     const MachineInstr *L1 = Def;
 824     const MachineInstr *L2 = nullptr;
 825     unsigned ImmediateDefOpc = Def->getOpcode();
 826     if (Def->getOpcode() != AArch64::ADRP) {
 827       // Check the number of users of this node.
 828       const SetOfMachineInstr *Users =
 829           getUses(DefsPerColorToUses,
 830                   RegToId.find(Def->getOperand(0).getReg())->second, *Def);
 831       if (Users->size() > 1) {
 832 #ifdef DEBUG
 833         // if all the uses of this def are in potential candidate, this is
 834         // a complex candidate of level 2.
 835         bool IsLevel2 = true;
 836         for (const MachineInstr *MI : *Users) {
 837           if (!PotentialCandidates.count(MI)) {
 838             ++NumTooCplxLvl2;
 839             IsLevel2 = false;
 840             break;
 841           }
 842         }
 843         if (IsLevel2)
 844           ++NumCplxLvl2;
 845 #endif // DEBUG
 846         PotentialADROpportunities.insert(Def);
 847         continue;
 848       }
 849       L2 = Def;
 850       Def = *UseToDefs.find(Def)->second.begin();
 851       L1 = Def;
 852     } // else the element in the middle of the chain is nothing, thus
 853       // Def already contains the first element of the chain.
 854
 855     // Check the number of users of the first node in the chain, i.e., ADRP
 856     const SetOfMachineInstr *Users =
 857         getUses(DefsPerColorToUses,
 858                 RegToId.find(Def->getOperand(0).getReg())->second, *Def);
 859     if (Users->size() > 1) {
 860 #ifdef DEBUG
 861       // if all the uses of this def are in the defs of the potential candidate,
 862       // this is a complex candidate of level 1
 863       if (DefsOfPotentialCandidates.empty()) {
 864         // lazy init
 865         DefsOfPotentialCandidates = PotentialCandidates;
 866         for (const MachineInstr *Candidate : PotentialCandidates) {
 867           if (!UseToDefs.find(Candidate)->second.empty())
 868             DefsOfPotentialCandidates.insert(
 869                 *UseToDefs.find(Candidate)->second.begin());
 870         }
 871       }
 872       bool Found = false;
 873       for (auto &Use : *Users) {
 874         if (!DefsOfPotentialCandidates.count(Use)) {
 875           ++NumTooCplxLvl1;
 876           Found = true;
 877           break;
 878         }
 879       }
 880       if (!Found)
 881         ++NumCplxLvl1;
 882 #endif // DEBUG
 883       continue;
 884     }
 885
 886     bool IsL2Add = (ImmediateDefOpc == AArch64::ADDXri);
 887     // If the chain is three instructions long and ldr is the second element,
 888     // then this ldr must load form GOT, otherwise this is not a correct chain.
 889     if (L2 && !IsL2Add &&
 890         !(L2->getOperand(2).getTargetFlags() & AArch64II::MO_GOT))
 891       continue;
 892     SmallVector<const MachineInstr *, 3> Args;
 893     MCLOHType Kind;
 894     if (isCandidateLoad(Candidate)) {
 895       if (!L2) {
 896         // At this point, the candidate LOH indicates that the ldr instruction
 897         // may use a direct access to the symbol. There is not such encoding
 898         // for loads of byte and half.
 899         if (!supportLoadFromLiteral(Candidate))
 900           continue;
 901
 902         DEBUG(dbgs() << "Record AdrpLdr:\n" << *L1 << '\n' << *Candidate
 903                      << '\n');
 904         Kind = MCLOH_AdrpLdr;
 905         Args.push_back(L1);
 906         Args.push_back(Candidate);
 907         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(L1)) &&
 908                "L1 already involved in LOH.");
 909         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(Candidate)) &&
 910                "Candidate already involved in LOH.");
 911         ++NumADRPToLDR;
 912       } else {
 913         DEBUG(dbgs() << "Record Adrp" << (IsL2Add ? "Add" : "LdrGot")
 914                      << "Ldr:\n" << *L1 << '\n' << *L2 << '\n' << *Candidate
 915                      << '\n');
 916
 917         Kind = IsL2Add ? MCLOH_AdrpAddLdr : MCLOH_AdrpLdrGotLdr;
 918         Args.push_back(L1);
 919         Args.push_back(L2);
 920         Args.push_back(Candidate);
 921
 922         PotentialADROpportunities.remove(L2);
 923         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(L1)) &&
 924                "L1 already involved in LOH.");
 925         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(L2)) &&
 926                "L2 already involved in LOH.");
 927         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(Candidate)) &&
 928                "Candidate already involved in LOH.");
 929 #ifdef DEBUG
 930         // get the immediate of the load
 931         if (Candidate->getOperand(2).getImm() == 0)
 932           if (ImmediateDefOpc == AArch64::ADDXri)
 933             ++NumADDToLDR;
 934           else
 935             ++NumLDRToLDR;
 936         else if (ImmediateDefOpc == AArch64::ADDXri)
 937           ++NumADDToLDRWithImm;
 938         else
 939           ++NumLDRToLDRWithImm;
 940 #endif // DEBUG
 941       }
 942     } else {
 943       if (ImmediateDefOpc == AArch64::ADRP)
 944         continue;
 945       else {
 946
 947         DEBUG(dbgs() << "Record Adrp" << (IsL2Add ? "Add" : "LdrGot")
 948                      << "Str:\n" << *L1 << '\n' << *L2 << '\n' << *Candidate
 949                      << '\n');
 950
 951         Kind = IsL2Add ? MCLOH_AdrpAddStr : MCLOH_AdrpLdrGotStr;
 952         Args.push_back(L1);
 953         Args.push_back(L2);
 954         Args.push_back(Candidate);
 955
 956         PotentialADROpportunities.remove(L2);
 957         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(L1)) &&
 958                "L1 already involved in LOH.");
 959         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(L2)) &&
 960                "L2 already involved in LOH.");
 961         assert((!InvolvedInLOHs || InvolvedInLOHs->insert(Candidate)) &&
 962                "Candidate already involved in LOH.");
 963 #ifdef DEBUG
 964         // get the immediate of the store
 965         if (Candidate->getOperand(2).getImm() == 0)
 966           if (ImmediateDefOpc == AArch64::ADDXri)
 967             ++NumADDToSTR;
 968           else
 969             ++NumLDRToSTR;
 970         else if (ImmediateDefOpc == AArch64::ADDXri)
 971           ++NumADDToSTRWithImm;
 972         else
 973           ++NumLDRToSTRWithImm;
 974 #endif // DEBUG
 975       }
 976     }
 977     AArch64FI.addLOHDirective(Kind, Args);
 978   }
 979
 980   // Now, we grabbed all the big patterns, check ADR opportunities.
 981   for (const MachineInstr *Candidate : PotentialADROpportunities)
 982     registerADRCandidate(*Candidate, UseToDefs, DefsPerColorToUses, AArch64FI,
 983                          InvolvedInLOHs, RegToId);
 984 }
 985
 986 /// Look for every register defined by potential LOHs candidates.
 987 /// Map these registers with dense id in @p RegToId and vice-versa in
 988 /// @p IdToReg. @p IdToReg is populated only in DEBUG mode.
 989 static void collectInvolvedReg(const MachineFunction &MF, MapRegToId &RegToId,
 990                                MapIdToReg &IdToReg,
 991                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
 992   unsigned CurRegId = 0;
 993   if (!PreCollectRegister) {
 994     unsigned NbReg = TRI->getNumRegs();
 995     for (; CurRegId < NbReg; ++CurRegId) {
 996       RegToId[CurRegId] = CurRegId;
 997       DEBUG(IdToReg.push_back(CurRegId));
 998       DEBUG(assert(IdToReg[CurRegId] == CurRegId && "Reg index mismatches"));
 999     }
1000     return;
1001   }
1002
1003   DEBUG(dbgs() << "** Collect Involved Register\n");
1004   for (const auto &MBB : MF) {
1005     for (const MachineInstr &MI : MBB) {
1006       if (!canDefBePartOfLOH(&MI) &&
1007           !isCandidateLoad(&MI) && !isCandidateStore(&MI))
1008         continue;
1009
1010       // Process defs
1011       for (MachineInstr::const_mop_iterator IO = MI.operands_begin(),
1012                                             IOEnd = MI.operands_end();
1013            IO != IOEnd; ++IO) {
1014         if (!IO->isReg() || !IO->isDef())
1015           continue;
1016         unsigned CurReg = IO->getReg();
1017         for (MCRegAliasIterator AI(CurReg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
1018           if (RegToId.find(*AI) == RegToId.end()) {
1019             DEBUG(IdToReg.push_back(*AI);
1020                   assert(IdToReg[CurRegId] == *AI &&
1021                          "Reg index mismatches insertion index."));
1022             RegToId[*AI] = CurRegId++;
1023             DEBUG(dbgs() << "Register: " << PrintReg(*AI, TRI) << '\n');
1024           }
1025       }
1026     }
1027   }
1028 }
1029
1030 bool AArch64CollectLOH::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1031   const TargetRegisterInfo *TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
1032   const MachineDominatorTree *MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1033
1034   MapRegToId RegToId;
1035   MapIdToReg IdToReg;
1036   AArch64FunctionInfo *AArch64FI = MF.getInfo<AArch64FunctionInfo>();
1037   assert(AArch64FI && "No MachineFunctionInfo for this function!");
1038
1039   DEBUG(dbgs() << "Looking for LOH in " << MF.getName() << '\n');
1040
1041   collectInvolvedReg(MF, RegToId, IdToReg, TRI);
1042   if (RegToId.empty())
1043     return false;
1044
1045   MachineInstr *DummyOp = nullptr;
1046   if (BasicBlockScopeOnly) {
1047     const TargetInstrInfo *TII = MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1048     // For local analysis, create a dummy operation to record uses that are not
1049     // local.
1050     DummyOp = MF.CreateMachineInstr(TII->get(AArch64::COPY), DebugLoc());
1051   }
1052
1053   unsigned NbReg = RegToId.size();
1054   bool Modified = false;
1055
1056   // Start with ADRP.
1057   InstrToInstrs *ColorOpToReachedUses = new InstrToInstrs[NbReg];
1058
1059   // Compute the reaching def in ADRP mode, meaning ADRP definitions
1060   // are first considered as uses.
1061   reachingDef(MF, ColorOpToReachedUses, RegToId, true, DummyOp);
1062   DEBUG(dbgs() << "ADRP reaching defs\n");
1063   DEBUG(printReachingDef(ColorOpToReachedUses, NbReg, TRI, IdToReg));
1064
1065   // Translate the definition to uses map into a use to definitions map to ease
1066   // statistic computation.
1067   InstrToInstrs ADRPToReachingDefs;
1068   reachedUsesToDefs(ADRPToReachingDefs, ColorOpToReachedUses, RegToId, true);
1069
1070   // Compute LOH for ADRP.
1071   computeADRP(ADRPToReachingDefs, *AArch64FI, MDT);
1072   delete[] ColorOpToReachedUses;
1073
1074   // Continue with general ADRP -> ADD/LDR -> LDR/STR pattern.
1075   ColorOpToReachedUses = new InstrToInstrs[NbReg];
1076
1077   // first perform a regular reaching def analysis.
1078   reachingDef(MF, ColorOpToReachedUses, RegToId, false, DummyOp);
1079   DEBUG(dbgs() << "All reaching defs\n");
1080   DEBUG(printReachingDef(ColorOpToReachedUses, NbReg, TRI, IdToReg));
1081
1082   // Turn that into a use to defs to ease statistic computation.
1083   InstrToInstrs UsesToReachingDefs;
1084   reachedUsesToDefs(UsesToReachingDefs, ColorOpToReachedUses, RegToId, false);
1085
1086   // Compute other than AdrpAdrp LOH.
1087   computeOthers(UsesToReachingDefs, ColorOpToReachedUses, *AArch64FI, RegToId,
1088                 MDT);
1089   delete[] ColorOpToReachedUses;
1090
1091   if (BasicBlockScopeOnly)
1092     MF.DeleteMachineInstr(DummyOp);
1093
1094   return Modified;
1095 }
1096
1097 /// createAArch64CollectLOHPass - returns an instance of the Statistic for
1098 /// linker optimization pass.
1099 FunctionPass *llvm::createAArch64CollectLOHPass() {
1100   return new AArch64CollectLOH();
1101 }