Remove some unnecessary vector::reserve/assign calls.
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / CodeGenRegisters.cpp
1 //===- CodeGenRegisters.cpp - Register and RegisterClass Info -------------===//
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 defines structures to encapsulate information gleaned from the
11 // target register and register class definitions.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "CodeGenRegisters.h"
16 #include "CodeGenTarget.h"
17 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/Twine.h"
22 #include "llvm/Support/Debug.h"
23 #include "llvm/TableGen/Error.h"
24
25 using namespace llvm;
26
27 #define DEBUG_TYPE "regalloc-emitter"
28
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30 //                             CodeGenSubRegIndex
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(Record *R, unsigned Enum)
34   : TheDef(R), EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
35   Name = R->getName();
36   if (R->getValue("Namespace"))
37     Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
38   Size = R->getValueAsInt("Size");
39   Offset = R->getValueAsInt("Offset");
40 }
41
42 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(StringRef N, StringRef Nspace,
43                                        unsigned Enum)
44   : TheDef(nullptr), Name(N), Namespace(Nspace), Size(-1), Offset(-1),
45     EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
46 }
47
48 std::string CodeGenSubRegIndex::getQualifiedName() const {
49   std::string N = getNamespace();
50   if (!N.empty())
51     N += "::";
52   N += getName();
53   return N;
54 }
55
56 void CodeGenSubRegIndex::updateComponents(CodeGenRegBank &RegBank) {
57   if (!TheDef)
58     return;
59
60   std::vector<Record*> Comps = TheDef->getValueAsListOfDefs("ComposedOf");
61   if (!Comps.empty()) {
62     if (Comps.size() != 2)
63       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
64                       "ComposedOf must have exactly two entries");
65     CodeGenSubRegIndex *A = RegBank.getSubRegIdx(Comps[0]);
66     CodeGenSubRegIndex *B = RegBank.getSubRegIdx(Comps[1]);
67     CodeGenSubRegIndex *X = A->addComposite(B, this);
68     if (X)
69       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "Ambiguous ComposedOf entries");
70   }
71
72   std::vector<Record*> Parts =
73     TheDef->getValueAsListOfDefs("CoveringSubRegIndices");
74   if (!Parts.empty()) {
75     if (Parts.size() < 2)
76       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
77                       "CoveredBySubRegs must have two or more entries");
78     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> IdxParts;
79     for (unsigned i = 0, e = Parts.size(); i != e; ++i)
80       IdxParts.push_back(RegBank.getSubRegIdx(Parts[i]));
81     RegBank.addConcatSubRegIndex(IdxParts, this);
82   }
83 }
84
85 unsigned CodeGenSubRegIndex::computeLaneMask() const {
86   // Already computed?
87   if (LaneMask)
88     return LaneMask;
89
90   // Recursion guard, shouldn't be required.
91   LaneMask = ~0u;
92
93   // The lane mask is simply the union of all sub-indices.
94   unsigned M = 0;
95   for (const auto &C : Composed)
96     M |= C.second->computeLaneMask();
97   assert(M && "Missing lane mask, sub-register cycle?");
98   LaneMask = M;
99   return LaneMask;
100 }
101
102 //===----------------------------------------------------------------------===//
103 //                              CodeGenRegister
104 //===----------------------------------------------------------------------===//
105
106 CodeGenRegister::CodeGenRegister(Record *R, unsigned Enum)
107   : TheDef(R),
108     EnumValue(Enum),
109     CostPerUse(R->getValueAsInt("CostPerUse")),
110     CoveredBySubRegs(R->getValueAsBit("CoveredBySubRegs")),
111     NumNativeRegUnits(0),
112     SubRegsComplete(false),
113     SuperRegsComplete(false),
114     TopoSig(~0u)
115 {}
116
117 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
118   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
119   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
120
121   if (SRIs.size() != SRs.size())
122     PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
123                     "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
124
125   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
126     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
127     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
128   }
129
130   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
131   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
132   // sub-register.
133   //
134   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
135   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
136     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
137
138   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship between two
139   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
140   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
141   for (unsigned i = 0, e = Aliases.size(); i != e; ++i) {
142     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Aliases[i]);
143     ExplicitAliases.push_back(Reg);
144     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
145   }
146 }
147
148 const std::string &CodeGenRegister::getName() const {
149   return TheDef->getName();
150 }
151
152 namespace {
153 // Iterate over all register units in a set of registers.
154 class RegUnitIterator {
155   CodeGenRegister::Set::const_iterator RegI, RegE;
156   CodeGenRegister::RegUnitList::const_iterator UnitI, UnitE;
157
158 public:
159   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Set &Regs):
160     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()), UnitI(), UnitE() {
161
162     if (RegI != RegE) {
163       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
164       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
165       advance();
166     }
167   }
168
169   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
170
171   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
172
173   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
174
175   /// Preincrement.  Move to the next unit.
176   void operator++() {
177     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
178     ++UnitI;
179     advance();
180   }
181
182 protected:
183   void advance() {
184     while (UnitI == UnitE) {
185       if (++RegI == RegE)
186         break;
187       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
188       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
189     }
190   }
191 };
192 } // namespace
193
194 // Merge two RegUnitLists maintaining the order and removing duplicates.
195 // Overwrites MergedRU in the process.
196 static void mergeRegUnits(CodeGenRegister::RegUnitList &MergedRU,
197                           const CodeGenRegister::RegUnitList &RRU) {
198   CodeGenRegister::RegUnitList LRU = MergedRU;
199   MergedRU.clear();
200   std::set_union(LRU.begin(), LRU.end(), RRU.begin(), RRU.end(),
201                  std::back_inserter(MergedRU));
202 }
203
204 // Return true of this unit appears in RegUnits.
205 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
206   return std::count(RegUnits.begin(), RegUnits.end(), Unit);
207 }
208
209 // Inherit register units from subregisters.
210 // Return true if the RegUnits changed.
211 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
212   unsigned OldNumUnits = RegUnits.size();
213   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
214        I != E; ++I) {
215     CodeGenRegister *SR = I->second;
216     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
217     mergeRegUnits(RegUnits, SR->RegUnits);
218   }
219   return OldNumUnits != RegUnits.size();
220 }
221
222 const CodeGenRegister::SubRegMap &
223 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
224   // Only compute this map once.
225   if (SubRegsComplete)
226     return SubRegs;
227   SubRegsComplete = true;
228
229   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
230   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
231     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
232     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
233     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
234       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
235                       " appears twice in Register " + getName());
236     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
237     // The inherited sub-registers are mapped below.
238     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
239   }
240
241   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
242   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
243
244   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
245   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
246   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
247     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
248     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
249
250     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
251          ++SI) {
252       if (!SubRegs.insert(*SI).second)
253         Orphans.insert(SI->second);
254     }
255   }
256
257   // Expand any composed subreg indices.
258   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
259   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
260   // expanded subreg indices recursively.
261   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
262   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
263     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
264     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
265     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
266     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
267
268     // Look at the possible compositions of Idx.
269     // They may not all be supported by SR.
270     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
271            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
272       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
273       if (SRI == Map.end())
274         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
275       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
276       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
277       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
278         continue;
279       // We found a new name for the orphaned sub-register.
280       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
281       Indices.push_back(I->second);
282     }
283   }
284
285   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
286   // Create inferred indexes for all missing entries.
287   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
288   // Consider this subreg sequence:
289   //
290   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
291   //
292   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
293   // can be reached in two different ways:
294   //
295   //   qsub_1 -> ssub_0
296   //   dsub_2 -> ssub_0
297   //
298   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
299   // dsub_1, dsub_2] subregs without necessarily having a qsub_1 subreg.  The
300   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
301   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
302     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
303     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
304     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
305     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
306          ++SI)
307       if (Orphans.erase(SI->second))
308         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SI->first)] = SI->second;
309   }
310
311   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
312   for (SubRegMap::const_iterator SI = SubRegs.begin(), SE = SubRegs.end();
313        SI != SE; ++SI) {
314     if (SI->second == this) {
315       ArrayRef<SMLoc> Loc;
316       if (TheDef)
317         Loc = TheDef->getLoc();
318       PrintFatalError(Loc, "Register " + getName() +
319                       " has itself as a sub-register");
320     }
321
322     // Compute AllSuperRegsCovered.
323     if (!CoveredBySubRegs)
324       SI->first->AllSuperRegsCovered = false;
325
326     // Ensure that every sub-register has a unique name.
327     DenseMap<const CodeGenRegister*, CodeGenSubRegIndex*>::iterator Ins =
328       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SI->second, SI->first)).first;
329     if (Ins->second == SI->first)
330       continue;
331     // Trouble: Two different names for SI->second.
332     ArrayRef<SMLoc> Loc;
333     if (TheDef)
334       Loc = TheDef->getLoc();
335     PrintFatalError(Loc, "Sub-register can't have two names: " +
336                   SI->second->getName() + " available as " +
337                   SI->first->getName() + " and " + Ins->second->getName());
338   }
339
340   // Derive possible names for sub-register concatenations from any explicit
341   // sub-registers. By doing this before computeSecondarySubRegs(), we ensure
342   // that getConcatSubRegIndex() won't invent any concatenated indices that the
343   // user already specified.
344   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
345     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
346     if (!SR->CoveredBySubRegs || SR->ExplicitSubRegs.size() <= 1)
347       continue;
348
349     // SR is composed of multiple sub-regs. Find their names in this register.
350     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
351     for (unsigned j = 0, e = SR->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j)
352       Parts.push_back(getSubRegIndex(SR->ExplicitSubRegs[j]));
353
354     // Offer this as an existing spelling for the concatenation of Parts.
355     RegBank.addConcatSubRegIndex(Parts, ExplicitSubRegIndices[i]);
356   }
357
358   // Initialize RegUnitList. Because getSubRegs is called recursively, this
359   // processes the register hierarchy in postorder.
360   //
361   // Inherit all sub-register units. It is good enough to look at the explicit
362   // sub-registers, the other registers won't contribute any more units.
363   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
364     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
365     // Explicit sub-registers are usually disjoint, so this is a good way of
366     // computing the union. We may pick up a few duplicates that will be
367     // eliminated below.
368     unsigned N = RegUnits.size();
369     RegUnits.append(SR->RegUnits.begin(), SR->RegUnits.end());
370     std::inplace_merge(RegUnits.begin(), RegUnits.begin() + N, RegUnits.end());
371   }
372   RegUnits.erase(std::unique(RegUnits.begin(), RegUnits.end()), RegUnits.end());
373
374   // Absent any ad hoc aliasing, we create one register unit per leaf register.
375   // These units correspond to the maximal cliques in the register overlap
376   // graph which is optimal.
377   //
378   // When there is ad hoc aliasing, we simply create one unit per edge in the
379   // undirected ad hoc aliasing graph. Technically, we could do better by
380   // identifying maximal cliques in the ad hoc graph, but cliques larger than 2
381   // are extremely rare anyway (I've never seen one), so we don't bother with
382   // the added complexity.
383   for (unsigned i = 0, e = ExplicitAliases.size(); i != e; ++i) {
384     CodeGenRegister *AR = ExplicitAliases[i];
385     // Only visit each edge once.
386     if (AR->SubRegsComplete)
387       continue;
388     // Create a RegUnit representing this alias edge, and add it to both
389     // registers.
390     unsigned Unit = RegBank.newRegUnit(this, AR);
391     RegUnits.push_back(Unit);
392     AR->RegUnits.push_back(Unit);
393   }
394
395   // Finally, create units for leaf registers without ad hoc aliases. Note that
396   // a leaf register with ad hoc aliases doesn't get its own unit - it isn't
397   // necessary. This means the aliasing leaf registers can share a single unit.
398   if (RegUnits.empty())
399     RegUnits.push_back(RegBank.newRegUnit(this));
400
401   // We have now computed the native register units. More may be adopted later
402   // for balancing purposes.
403   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
404
405   return SubRegs;
406 }
407
408 // In a register that is covered by its sub-registers, try to find redundant
409 // sub-registers. For example:
410 //
411 //   QQ0 = {Q0, Q1}
412 //   Q0 = {D0, D1}
413 //   Q1 = {D2, D3}
414 //
415 // We can infer that D1_D2 is also a sub-register, even if it wasn't named in
416 // the register definition.
417 //
418 // The explicitly specified registers form a tree. This function discovers
419 // sub-register relationships that would force a DAG.
420 //
421 void CodeGenRegister::computeSecondarySubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
422   // Collect new sub-registers first, add them later.
423   SmallVector<SubRegMap::value_type, 8> NewSubRegs;
424
425   // Look at the leading super-registers of each sub-register. Those are the
426   // candidates for new sub-registers, assuming they are fully contained in
427   // this register.
428   for (SubRegMap::iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end(); I != E; ++I){
429     const CodeGenRegister *SubReg = I->second;
430     const CodeGenRegister::SuperRegList &Leads = SubReg->LeadingSuperRegs;
431     for (unsigned i = 0, e = Leads.size(); i != e; ++i) {
432       CodeGenRegister *Cand = const_cast<CodeGenRegister*>(Leads[i]);
433       // Already got this sub-register?
434       if (Cand == this || getSubRegIndex(Cand))
435         continue;
436       // Check if each component of Cand is already a sub-register.
437       // We know that the first component is I->second, and is present with the
438       // name I->first.
439       SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts(1, I->first);
440       assert(!Cand->ExplicitSubRegs.empty() &&
441              "Super-register has no sub-registers");
442       for (unsigned j = 1, e = Cand->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j) {
443         if (CodeGenSubRegIndex *Idx = getSubRegIndex(Cand->ExplicitSubRegs[j]))
444           Parts.push_back(Idx);
445         else {
446           // Sub-register doesn't exist.
447           Parts.clear();
448           break;
449         }
450       }
451       // If some Cand sub-register is not part of this register, or if Cand only
452       // has one sub-register, there is nothing to do.
453       if (Parts.size() <= 1)
454         continue;
455
456       // Each part of Cand is a sub-register of this. Make the full Cand also
457       // a sub-register with a concatenated sub-register index.
458       CodeGenSubRegIndex *Concat= RegBank.getConcatSubRegIndex(Parts);
459       NewSubRegs.push_back(std::make_pair(Concat, Cand));
460     }
461   }
462
463   // Now add all the new sub-registers.
464   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
465     // Don't add Cand if another sub-register is already using the index.
466     if (!SubRegs.insert(NewSubRegs[i]).second)
467       continue;
468
469     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
470     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
471     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(NewSubReg, NewIdx));
472   }
473
474   // Create sub-register index composition maps for the synthesized indices.
475   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
476     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
477     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
478     for (SubRegMap::const_iterator SI = NewSubReg->SubRegs.begin(),
479            SE = NewSubReg->SubRegs.end(); SI != SE; ++SI) {
480       CodeGenSubRegIndex *SubIdx = getSubRegIndex(SI->second);
481       if (!SubIdx)
482         PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "No SubRegIndex for " +
483                         SI->second->getName() + " in " + getName());
484       NewIdx->addComposite(SI->first, SubIdx);
485     }
486   }
487 }
488
489 void CodeGenRegister::computeSuperRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
490   // Only visit each register once.
491   if (SuperRegsComplete)
492     return;
493   SuperRegsComplete = true;
494
495   // Make sure all sub-registers have been visited first, so the super-reg
496   // lists will be topologically ordered.
497   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
498        I != E; ++I)
499     I->second->computeSuperRegs(RegBank);
500
501   // Now add this as a super-register on all sub-registers.
502   // Also compute the TopoSigId in post-order.
503   TopoSigId Id;
504   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
505        I != E; ++I) {
506     // Topological signature computed from SubIdx, TopoId(SubReg).
507     // Loops and idempotent indices have TopoSig = ~0u.
508     Id.push_back(I->first->EnumValue);
509     Id.push_back(I->second->TopoSig);
510
511     // Don't add duplicate entries.
512     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
513       continue;
514     I->second->SuperRegs.push_back(this);
515   }
516   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
517 }
518
519 void
520 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
521                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
522   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
523   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
524     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
525     if (OSet.insert(SR))
526       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
527   }
528   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
529   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
530        I != E; ++I)
531     OSet.insert(I->second);
532 }
533
534 // Get the sum of this register's unit weights.
535 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
536   unsigned Weight = 0;
537   for (RegUnitList::const_iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
538        I != E; ++I) {
539     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
540   }
541   return Weight;
542 }
543
544 //===----------------------------------------------------------------------===//
545 //                               RegisterTuples
546 //===----------------------------------------------------------------------===//
547
548 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
549 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
550 // registers.
551 namespace {
552 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
553   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) override {
554     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
555     unsigned Dim = Indices.size();
556     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
557     if (Dim != SubRegs->getSize())
558       PrintFatalError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
559     if (Dim < 2)
560       PrintFatalError(Def->getLoc(),
561                       "Tuples must have at least 2 sub-registers");
562
563     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
564     unsigned Length = ~0u;
565     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
566     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
567       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i], Def->getLoc());
568       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
569     }
570
571     if (Length == 0)
572       return;
573
574     // Precompute some types.
575     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
576     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
577     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
578
579     // Zip them up.
580     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
581       std::string Name;
582       Record *Proto = Lists[0][n];
583       std::vector<Init*> Tuple;
584       unsigned CostPerUse = 0;
585       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
586         Record *Reg = Lists[i][n];
587         if (i) Name += '_';
588         Name += Reg->getName();
589         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
590         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
591                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
592       }
593
594       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
595       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
596       // RecordKeeper.
597       Record *NewReg = new Record(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords());
598       Elts.insert(NewReg);
599
600       // Copy Proto super-classes.
601       ArrayRef<Record *> Supers = Proto->getSuperClasses();
602       ArrayRef<SMRange> Ranges = Proto->getSuperClassRanges();
603       for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i)
604         NewReg->addSuperClass(Supers[i], Ranges[i]);
605
606       // Copy Proto fields.
607       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
608         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
609
610         // Skip existing fields, like NAME.
611         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
612           continue;
613
614         StringRef Field = RV.getName();
615
616         // Replace the sub-register list with Tuple.
617         if (Field == "SubRegs")
618           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
619
620         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
621         if (Field == "AsmName")
622           RV.setValue(BlankName);
623
624         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
625         if (Field == "CostPerUse")
626           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
627
628         // Composite registers are always covered by sub-registers.
629         if (Field == "CoveredBySubRegs")
630           RV.setValue(BitInit::get(true));
631
632         // Copy fields from the RegisterTuples def.
633         if (Field == "SubRegIndices" ||
634             Field == "CompositeIndices") {
635           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
636           continue;
637         }
638
639         // Some fields get their default uninitialized value.
640         if (Field == "DwarfNumbers" ||
641             Field == "DwarfAlias" ||
642             Field == "Aliases") {
643           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
644             NewReg->addValue(*DefRV);
645           continue;
646         }
647
648         // Everything else is copied from Proto.
649         NewReg->addValue(RV);
650       }
651     }
652   }
653 };
654 }
655
656 //===----------------------------------------------------------------------===//
657 //                            CodeGenRegisterClass
658 //===----------------------------------------------------------------------===//
659
660 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
661   : TheDef(R),
662     Name(R->getName()),
663     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
664     EnumValue(-1) {
665   // Rename anonymous register classes.
666   if (R->getName().size() > 9 && R->getName()[9] == '.') {
667     static unsigned AnonCounter = 0;
668     R->setName("AnonRegClass_" + utostr(AnonCounter));
669     // MSVC2012 ICEs if AnonCounter++ is directly passed to utostr.
670     ++AnonCounter;
671   }
672
673   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
674   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
675     Record *Type = TypeList[i];
676     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
677       PrintFatalError("RegTypes list member '" + Type->getName() +
678         "' does not derive from the ValueType class!");
679     VTs.push_back(getValueType(Type));
680   }
681   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
682
683   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
684   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
685   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
686   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
687
688   // Default allocation order always contains all registers.
689   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
690     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
691     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
692     Members.insert(Reg);
693     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
694   }
695
696   // Alternative allocation orders may be subsets.
697   SetTheory::RecSet Order;
698   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
699     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
700     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
701     // Verify that all altorder members are regclass members.
702     while (!Order.empty()) {
703       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
704       Order.pop_back();
705       if (!contains(Reg))
706         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
707                       " is not a class member");
708     }
709   }
710
711   // Allow targets to override the size in bits of the RegisterClass.
712   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
713
714   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
715   SpillSize = Size ? Size : MVT(VTs[0]).getSizeInBits();
716   SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
717   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
718   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
719   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
720 }
721
722 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
723 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
724 // class structure has been computed.
725 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
726                                            StringRef Name, Key Props)
727   : Members(*Props.Members),
728     TheDef(nullptr),
729     Name(Name),
730     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
731     EnumValue(-1),
732     SpillSize(Props.SpillSize),
733     SpillAlignment(Props.SpillAlignment),
734     CopyCost(0),
735     Allocatable(true) {
736   for (CodeGenRegister::Set::iterator I = Members.begin(), E = Members.end();
737        I != E; ++I)
738     TopoSigs.set((*I)->getTopoSig());
739 }
740
741 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
742 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
743   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
744   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
745
746   // The last super-class is the smallest one.
747   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
748
749   // Most properties are copied directly.
750   // Exceptions are members, size, and alignment
751   Namespace = Super.Namespace;
752   VTs = Super.VTs;
753   CopyCost = Super.CopyCost;
754   Allocatable = Super.Allocatable;
755   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
756
757   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
758   // super-class.
759   Orders.resize(Super.Orders.size());
760   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
761     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
762       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
763         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
764 }
765
766 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
767   return Members.count(Reg);
768 }
769
770 namespace llvm {
771   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
772     OS << "{ S=" << K.SpillSize << ", A=" << K.SpillAlignment;
773     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = K.Members->begin(),
774          E = K.Members->end(); I != E; ++I)
775       OS << ", " << (*I)->getName();
776     return OS << " }";
777   }
778 }
779
780 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
781 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
782 bool CodeGenRegisterClass::Key::
783 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
784   assert(Members && B.Members);
785   return std::tie(*Members, SpillSize, SpillAlignment) <
786          std::tie(*B.Members, B.SpillSize, B.SpillAlignment);
787 }
788
789 // Returns true if RC is a strict subclass.
790 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
791 // instruction operand where a register of this classis required. It must
792 // satisfy these conditions:
793 //
794 // 1. All RC registers are also in this.
795 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
796 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
797 //
798 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
799                          const CodeGenRegisterClass *B) {
800   return A->SpillAlignment && B->SpillAlignment % A->SpillAlignment == 0 &&
801     A->SpillSize <= B->SpillSize &&
802     std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
803                   B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
804                   CodeGenRegister::Less());
805 }
806
807 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
808 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
809 ///
810 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
811 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
812 ///
813 static int TopoOrderRC(CodeGenRegisterClass *const *PA,
814                        CodeGenRegisterClass *const *PB) {
815   const CodeGenRegisterClass *A = *PA;
816   const CodeGenRegisterClass *B = *PB;
817   if (A == B)
818     return 0;
819
820   // Order by ascending spill size.
821   if (A->SpillSize < B->SpillSize)
822     return -1;
823   if (A->SpillSize > B->SpillSize)
824     return 1;
825
826   // Order by ascending spill alignment.
827   if (A->SpillAlignment < B->SpillAlignment)
828     return -1;
829   if (A->SpillAlignment > B->SpillAlignment)
830     return 1;
831
832   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
833   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
834   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
835     return -1;
836   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
837     return 1;
838
839   // Finally order by name as a tie breaker.
840   return StringRef(A->getName()).compare(B->getName());
841 }
842
843 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
844   if (Namespace.empty())
845     return getName();
846   else
847     return Namespace + "::" + getName();
848 }
849
850 // Compute sub-classes of all register classes.
851 // Assume the classes are ordered topologically.
852 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
853   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RegClasses = RegBank.getRegClasses();
854
855   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
856   for (unsigned rci = RegClasses.size(); rci; --rci) {
857     CodeGenRegisterClass &RC = *RegClasses[rci - 1];
858     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
859     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
860
861     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
862     for (unsigned s = rci; s != RegClasses.size(); ++s) {
863       if (RC.SubClasses.test(s))
864         continue;
865       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[s];
866       if (!testSubClass(&RC, SubRC))
867         continue;
868       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
869       // check them again.
870       RC.SubClasses |= SubRC->SubClasses;
871     }
872
873     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
874     for (unsigned s = rci - 1; s && testSubClass(&RC, RegClasses[s - 1]); --s)
875       RC.SubClasses.set(s - 1);
876   }
877
878   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
879   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
880     const BitVector &SC = RegClasses[rci]->getSubClasses();
881     for (int s = SC.find_first(); s >= 0; s = SC.find_next(s)) {
882       if (unsigned(s) == rci)
883         continue;
884       RegClasses[s]->SuperClasses.push_back(RegClasses[rci]);
885     }
886   }
887
888   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
889   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
890   // propagate properties down multiple levels.
891   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci)
892     if (!RegClasses[rci]->getDef())
893       RegClasses[rci]->inheritProperties(RegBank);
894 }
895
896 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
897                                               BitVector &Out) const {
898   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
899   if (FindI == SuperRegClasses.end())
900     return;
901   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
902     Out.set(RC->EnumValue);
903 }
904
905 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
906 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(
907   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
908   std::vector<unsigned> TmpUnits;
909   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI)
910     TmpUnits.push_back(*UnitI);
911   std::sort(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end());
912   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
913                    std::back_inserter(RegUnits));
914 }
915
916 //===----------------------------------------------------------------------===//
917 //                               CodeGenRegBank
918 //===----------------------------------------------------------------------===//
919
920 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records) {
921   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
922   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
923   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
924   Sets.addExpander("RegisterTuples", new TupleExpander());
925
926   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
927   // More indices will be synthesized later.
928   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
929   std::sort(SRIs.begin(), SRIs.end(), LessRecord());
930   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
931     getSubRegIdx(SRIs[i]);
932   // Build composite maps from ComposedOf fields.
933   for (auto &Idx : SubRegIndices)
934     Idx.updateComponents(*this);
935
936   // Read in the register definitions.
937   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
938   std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), LessRecordRegister());
939   // Assign the enumeration values.
940   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
941     getReg(Regs[i]);
942
943   // Expand tuples and number the new registers.
944   std::vector<Record*> Tups =
945     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
946
947   for (Record *R : Tups) {
948     std::vector<Record *> TupRegs = *Sets.expand(R);
949     std::sort(TupRegs.begin(), TupRegs.end(), LessRecordRegister());
950     for (Record *RC : TupRegs)
951       getReg(RC);
952   }
953
954   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
955   // register-register references.
956   for (auto &Reg : Registers)
957     Reg.buildObjectGraph(*this);
958
959   // Compute register name map.
960   for (auto &Reg : Registers)
961     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
962     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
963     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
964     // code, just drive-by refactoring)
965     RegistersByName.insert(
966         std::make_pair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"), &Reg));
967
968   // Precompute all sub-register maps.
969   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
970   for (auto &Reg : Registers)
971     Reg.computeSubRegs(*this);
972
973   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
974   for (auto &Reg : Registers)
975     if (Reg.CoveredBySubRegs)
976       Reg.computeSecondarySubRegs(*this);
977
978   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
979   // ordered SuperRegs list.
980   for (auto &Reg : Registers)
981     Reg.computeSuperRegs(*this);
982
983   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
984   // discovered now.
985   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
986
987   // Read in register class definitions.
988   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
989   if (RCs.empty())
990     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
991
992   // Allocate user-defined register classes.
993   RegClasses.reserve(RCs.size());
994   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i)
995     addToMaps(new CodeGenRegisterClass(*this, RCs[i]));
996
997   // Infer missing classes to create a full algebra.
998   computeInferredRegisterClasses();
999
1000   // Order register classes topologically and assign enum values.
1001   array_pod_sort(RegClasses.begin(), RegClasses.end(), TopoOrderRC);
1002   for (unsigned i = 0, e = RegClasses.size(); i != e; ++i)
1003     RegClasses[i]->EnumValue = i;
1004   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1005 }
1006
1007 CodeGenRegBank::~CodeGenRegBank() {
1008   DeleteContainerPointers(RegClasses);
1009 }
1010
1011 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1012 CodeGenSubRegIndex*
1013 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1014   SubRegIndices.emplace_back(Name, Namespace, SubRegIndices.size() + 1);
1015   return &SubRegIndices.back();
1016 }
1017
1018 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1019   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1020   if (Idx)
1021     return Idx;
1022   SubRegIndices.emplace_back(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1023   Idx = &SubRegIndices.back();
1024   return Idx;
1025 }
1026
1027 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1028   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1029   if (Reg)
1030     return Reg;
1031   Registers.emplace_back(Def, Registers.size() + 1);
1032   Reg = &Registers.back();
1033   return Reg;
1034 }
1035
1036 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1037   RegClasses.push_back(RC);
1038
1039   if (Record *Def = RC->getDef())
1040     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1041
1042   // Duplicate classes are rejected by insert().
1043   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1044   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1045   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1046 }
1047
1048 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1049 CodeGenRegisterClass*
1050 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1051                                     const CodeGenRegister::Set *Members,
1052                                     StringRef Name) {
1053   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1054   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->SpillSize, RC->SpillAlignment);
1055   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1056   if (FoundI != Key2RC.end())
1057     return FoundI->second;
1058
1059   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1060   CodeGenRegisterClass *NewRC = new CodeGenRegisterClass(*this, Name, K);
1061   addToMaps(NewRC);
1062   return NewRC;
1063 }
1064
1065 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1066   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1067     return RC;
1068
1069   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1070 }
1071
1072 CodeGenSubRegIndex*
1073 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1074                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1075   // Look for an existing entry.
1076   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1077   if (Comp)
1078     return Comp;
1079
1080   // None exists, synthesize one.
1081   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1082   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1083   A->addComposite(B, Comp);
1084   return Comp;
1085 }
1086
1087 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1088 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1089   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1090
1091   // Look for an existing entry.
1092   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1093   if (Idx)
1094     return Idx;
1095
1096   // None exists, synthesize one.
1097   std::string Name = Parts.front()->getName();
1098   // Determine whether all parts are contiguous.
1099   bool isContinuous = true;
1100   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1101   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1102   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1103   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1104     Name += '_';
1105     Name += Parts[i]->getName();
1106     Size += Parts[i]->Size;
1107     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1108       isContinuous = false;
1109     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1110     LastSize = Parts[i]->Size;
1111   }
1112   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1113   Idx->Size = Size;
1114   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1115   return Idx;
1116 }
1117
1118 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1119   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1120   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1121   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1122
1123   for (const auto &Reg1 : Registers) {
1124     // Skip identical subreg structures already processed.
1125     if (TopoSigs.test(Reg1.getTopoSig()))
1126       continue;
1127     TopoSigs.set(Reg1.getTopoSig());
1128
1129     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1.getSubRegs();
1130     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1131          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1132       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1133       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1134       // Ignore identity compositions.
1135       if (&Reg1 == Reg2)
1136         continue;
1137       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1138       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1139       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1140            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1141         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1142         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1143         // Ignore identity compositions.
1144         if (Reg2 == Reg3)
1145           continue;
1146         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1147         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1.getSubRegIndex(Reg3);
1148         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1149
1150         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1151         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3))
1152           PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1153                        " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1154                        " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1155                        " or " + Idx3->getQualifiedName());
1156       }
1157     }
1158   }
1159 }
1160
1161 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1162 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1163 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1164 // indices overlap in some register.
1165 //
1166 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1167 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1168 void CodeGenRegBank::computeSubRegIndexLaneMasks() {
1169   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1170   unsigned Bit = 0;
1171   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1172   CoveringLanes = ~0u;
1173   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1174     if (Idx.getComposites().empty()) {
1175       Idx.LaneMask = 1u << Bit;
1176       // Share bit 31 in the unlikely case there are more than 32 leafs.
1177       //
1178       // Sharing bits is harmless; it allows graceful degradation in targets
1179       // with more than 32 vector lanes. They simply get a limited resolution
1180       // view of lanes beyond the 32nd.
1181       //
1182       // See also the comment for getSubRegIndexLaneMask().
1183       if (Bit < 31)
1184         ++Bit;
1185       else
1186         // Once bit 31 is shared among multiple leafs, the 'lane' it represents
1187         // is no longer covering its registers.
1188         CoveringLanes &= ~(1u << Bit);
1189     } else {
1190       Idx.LaneMask = 0;
1191     }
1192   }
1193
1194   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1195   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1196
1197   // Inherit lanes from composites.
1198   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1199     unsigned Mask = Idx.computeLaneMask();
1200     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1201     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1202     if (!Idx.AllSuperRegsCovered)
1203       CoveringLanes &= ~Mask;
1204   }
1205 }
1206
1207 namespace {
1208 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1209 // the transitive closure of the union of overlapping register
1210 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1211 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1212 // is a set of connected components.
1213 //
1214 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1215 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1216 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1217 // register unit weights.
1218 //
1219 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1220 //
1221 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1222 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1223 // their weight increased.
1224 struct UberRegSet {
1225   CodeGenRegister::Set Regs;
1226   unsigned Weight;
1227   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1228
1229   UberRegSet(): Weight(0) {}
1230 };
1231 } // namespace
1232
1233 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1234 // closure of the union of overlapping register classes.
1235 //
1236 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1237 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1238                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1239                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1240
1241   const auto &Registers = RegBank.getRegisters();
1242
1243   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1244   assert(Registers.size() == Registers.back().EnumValue &&
1245          "register enum value mismatch");
1246
1247   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1248   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1249   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1250   for (unsigned i = 0, e = RegBank.getRegClasses().size(); i != e; ++i) {
1251
1252     CodeGenRegisterClass *RegClass = RegBank.getRegClasses()[i];
1253     if (!RegClass->Allocatable)
1254       continue;
1255
1256     const CodeGenRegister::Set &Regs = RegClass->getMembers();
1257     if (Regs.empty())
1258       continue;
1259
1260     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1261     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1262
1263     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1264     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = std::next(Regs.begin()),
1265            E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1266       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1267       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1268     }
1269   }
1270   // Combine non-allocatable regs.
1271   for (const auto &Reg : Registers) {
1272     unsigned RegNum = Reg.EnumValue;
1273     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1274       continue;
1275
1276     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1277   }
1278   UberSetIDs.compress();
1279
1280   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1281   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1282
1283   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1284   // Do not resize after this.
1285   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1286   unsigned i = 0;
1287   for (const CodeGenRegister &Reg : Registers) {
1288     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg.EnumValue];
1289     if (!USetID)
1290       USetID = ZeroID;
1291     else if (USetID == ZeroID)
1292       USetID = 0;
1293
1294     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1295     USet->Regs.insert(&Reg);
1296     RegSets[i++] = USet;
1297   }
1298 }
1299
1300 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1301 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1302                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1303   // Skip the first unallocatable set.
1304   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1305          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1306
1307     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1308     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1309     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1310     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1311       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1312         if (Weight > MaxWeight)
1313           MaxWeight = Weight;
1314         Reg = UnitI.getReg();
1315         Weight = 0;
1316       }
1317       unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1318       if (!UWeight) {
1319         UWeight = 1;
1320         RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1321       }
1322       Weight += UWeight;
1323     }
1324     if (Weight > MaxWeight)
1325       MaxWeight = Weight;
1326     if (I->Weight != MaxWeight) {
1327       DEBUG(
1328         dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight " << MaxWeight;
1329         for (CodeGenRegister::Set::iterator
1330                UnitI = I->Regs.begin(), UnitE = I->Regs.end();
1331              UnitI != UnitE; ++UnitI) {
1332           dbgs() << " " << (*UnitI)->getName();
1333         }
1334         dbgs() << "\n");
1335       // Update the set weight.
1336       I->Weight = MaxWeight;
1337     }
1338
1339     // Find singular determinants.
1340     for (CodeGenRegister::Set::iterator RegI = I->Regs.begin(),
1341            RegE = I->Regs.end(); RegI != RegE; ++RegI) {
1342       if ((*RegI)->getRegUnits().size() == 1
1343           && (*RegI)->getWeight(RegBank) == I->Weight)
1344         mergeRegUnits(I->SingularDeterminants, (*RegI)->getRegUnits());
1345     }
1346   }
1347 }
1348
1349 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1350 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1351 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1352 // subregisters are normalized first.
1353 //
1354 // Side effects:
1355 // - creates new adopted register units
1356 // - causes superregisters to inherit adopted units
1357 // - increases the weight of "singular" units
1358 // - induces recomputation of UberWeights.
1359 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1360                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1361                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1362                             std::set<unsigned> &NormalRegs,
1363                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1364                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1365   bool Changed = false;
1366   if (!NormalRegs.insert(Reg->EnumValue).second)
1367     return Changed;
1368
1369   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1370   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1371          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1372     if (SRI->second == Reg)
1373       continue; // self-cycles happen
1374
1375     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1376                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1377   }
1378   // Postorder register normalization.
1379
1380   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1381   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1382     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1383
1384   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1385   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1386
1387   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1388   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1389     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1390     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1391     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1392     unsigned AdjustUnit = Reg->getRegUnits().front();
1393     if (Reg->getRegUnits().size() != 1
1394         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1395         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1396       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1397       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1398       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1399       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1400     }
1401     else {
1402       // Adjust the existing single unit.
1403       RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1404       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1405       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1406     }
1407     Changed = true;
1408   }
1409
1410   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1411   mergeRegUnits(NormalUnits, Reg->getRegUnits());
1412
1413   return Changed;
1414 }
1415
1416 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1417 //
1418 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1419 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1420 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1421   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1422   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1423   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1424   // UberSets and RegSets are now immutable.
1425
1426   computeUberWeights(UberSets, *this);
1427
1428   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1429   // a fix point.
1430   unsigned NumIters = 0;
1431   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1432     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1433     Changed = false;
1434     for (auto &Reg : Registers) {
1435       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1436       std::set<unsigned> NormalRegs;
1437       Changed |= normalizeWeight(&Reg, UberSets, RegSets, NormalRegs,
1438                                  NormalUnits, *this);
1439     }
1440   }
1441 }
1442
1443 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1444 // Return an iterator into UniqueSets.
1445 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1446 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1447                const RegUnitSet &Set) {
1448   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1449     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1450   for(;I != E; ++I) {
1451     if (I->Units == Set.Units)
1452       break;
1453   }
1454   return I;
1455 }
1456
1457 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1458 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1459                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1460   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1461                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1462 }
1463
1464 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1465 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1466 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1467 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1468 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1469 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1470 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1471 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1472 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1473 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1474 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1475 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1476 /// set limit by filtering the reserved registers.
1477 ///
1478 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1479 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1480 /// should not expand the S set to include D regs.
1481 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1482   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1483
1484   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1485   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1486   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1487        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1488     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1489     unsigned SuperIdx = 0;
1490     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1491       if (SuperIdx == SubIdx)
1492         continue;
1493
1494       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1495       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1496       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1497           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1498           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1499           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1500         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1501               << "\n");
1502         break;
1503       }
1504     }
1505     if (SuperIdx == EndIdx)
1506       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1507   }
1508   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1509   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1510   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1511     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1512     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1513     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1514   }
1515   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1516 }
1517
1518 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1519 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1520 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1521 // RegUnitSets is repreresented.
1522 //
1523 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1524 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1525 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1526   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1527
1528   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1529   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RegClasses = getRegClasses();
1530   unsigned NumRegClasses = RegClasses.size();
1531   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1532     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1533       continue;
1534
1535     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1536     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1537     RegUnitSets.back().Name = RegClasses[RCIdx]->getName();
1538
1539     // Compute a sorted list of units in this class.
1540     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RegUnitSets.back().Units);
1541
1542     // Find an existing RegUnitSet.
1543     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1544       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1545     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1546       RegUnitSets.pop_back();
1547   }
1548
1549   DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n";
1550         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1551              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1552           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1553                  << ":";
1554           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1555           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1556             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1557           dbgs() << "\n";
1558         });
1559
1560   // Iteratively prune unit sets.
1561   pruneUnitSets();
1562
1563   DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n";
1564         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1565              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1566           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1567                  << ":";
1568           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1569           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1570             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1571           dbgs() << "\n";
1572         }
1573         dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1574
1575   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1576   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1577   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1578     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1579     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1580     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1581     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1582
1583     // Compare new sets with all original classes.
1584     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1585          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1586       std::set<unsigned> Intersection;
1587       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1588                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1589                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1590                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1591                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1592       if (Intersection.empty())
1593         continue;
1594
1595       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1596       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1597       RegUnitSets.back().Name =
1598         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1599
1600       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1601                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1602                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1603                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1604                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1605                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1606
1607       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1608       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1609         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1610       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1611         RegUnitSets.pop_back();
1612       else {
1613         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size()-1
1614               << " " << RegUnitSets.back().Name << ":";
1615               ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets.back().Units;
1616               for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1617                 dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1618               dbgs() << "\n";);
1619       }
1620     }
1621   }
1622
1623   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1624   pruneUnitSets();
1625
1626   DEBUG(dbgs() << "\n";
1627         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1628              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1629           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1630                  << ":";
1631           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1632           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1633             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1634           dbgs() << "\n";
1635         });
1636
1637   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1638   RegClassUnitSets.resize(NumRegClasses);
1639   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1640     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1641       continue;
1642
1643     // Recompute the sorted list of units in this class.
1644     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1645     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RCRegUnits);
1646
1647     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1648     if (RCRegUnits.empty())
1649       continue;
1650
1651     DEBUG(dbgs() << "RC " << RegClasses[RCIdx]->getName() << " Units: \n";
1652           for (unsigned i = 0, e = RCRegUnits.size(); i < e; ++i)
1653             dbgs() << RegUnits[RCRegUnits[i]].getRoots()[0]->getName() << " ";
1654           dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1655
1656     // Find all supersets.
1657     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1658          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1659       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
1660         DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
1661         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1662       }
1663     }
1664     DEBUG(dbgs() << "\n");
1665     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
1666   }
1667
1668   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
1669   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
1670   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
1671   // "fake" register class.
1672   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
1673        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
1674     std::vector<unsigned> RUSets;
1675     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
1676       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
1677       if (std::find(RUSet.Units.begin(), RUSet.Units.end(), UnitIdx)
1678           == RUSet.Units.end())
1679         continue;
1680       RUSets.push_back(i);
1681     }
1682     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
1683     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
1684          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
1685       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
1686         break;
1687       }
1688     }
1689     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
1690     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
1691       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
1692       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
1693       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
1694     }
1695   }
1696 }
1697
1698 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
1699   computeComposites();
1700   computeSubRegIndexLaneMasks();
1701
1702   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1703   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
1704   computeRegUnitWeights();
1705
1706   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
1707   // supersets for the union of overlapping sets.
1708   computeRegUnitSets();
1709
1710   // Get the weight of each set.
1711   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1712     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
1713
1714   // Find the order of each set.
1715   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
1716   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1717     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
1718
1719   std::stable_sort(RegUnitSetOrder.begin(), RegUnitSetOrder.end(),
1720                    [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
1721     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
1722            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
1723   });
1724   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1725     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
1726   }
1727 }
1728
1729 //
1730 // Synthesize missing register class intersections.
1731 //
1732 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
1733 // returns a maximal register class for all X.
1734 //
1735 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
1736   for (unsigned rci = 0, rce = RegClasses.size(); rci != rce; ++rci) {
1737     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
1738     CodeGenRegisterClass *RC2 = RegClasses[rci];
1739     if (RC1 == RC2)
1740       continue;
1741
1742     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
1743     const CodeGenRegister::Set &Memb1 = RC1->getMembers();
1744     const CodeGenRegister::Set &Memb2 = RC2->getMembers();
1745     CodeGenRegister::Set Intersection;
1746     std::set_intersection(Memb1.begin(), Memb1.end(),
1747                           Memb2.begin(), Memb2.end(),
1748                           std::inserter(Intersection, Intersection.begin()),
1749                           CodeGenRegister::Less());
1750
1751     // Skip disjoint class pairs.
1752     if (Intersection.empty())
1753       continue;
1754
1755     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
1756     // larger size for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
1757     if (RC2->SpillSize > RC1->SpillSize ||
1758         (RC2->SpillSize == RC1->SpillSize &&
1759          RC2->SpillAlignment > RC1->SpillAlignment))
1760       std::swap(RC1, RC2);
1761
1762     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
1763                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
1764   }
1765 }
1766
1767 //
1768 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
1769 //
1770 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
1771 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
1772 //
1773 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
1774   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
1775   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Set,
1776                    CodeGenSubRegIndex::Less> SubReg2SetMap;
1777
1778   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
1779   SubReg2SetMap SRSets;
1780   for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1781        RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1782     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = (*RI)->getSubRegs();
1783     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1784          E = SRM.end(); I != E; ++I)
1785       SRSets[I->first].insert(*RI);
1786   }
1787
1788   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
1789   // numerical order to visit synthetic indices last.
1790   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1791     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(&SubIdx);
1792     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
1793     if (I == SRSets.end())
1794       continue;
1795     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
1796     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
1797       RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, RC);
1798       continue;
1799     }
1800     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
1801     CodeGenRegisterClass *SubRC =
1802       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
1803                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
1804     RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, SubRC);
1805   }
1806 }
1807
1808 //
1809 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
1810 //
1811 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
1812 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
1813 //
1814
1815 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
1816                                                 unsigned FirstSubRegRC) {
1817   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
1818                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
1819   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1820
1821   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
1822   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1823     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
1824     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
1825     // called first.
1826     if (RC->getSubClassWithSubReg(&SubIdx) != RC)
1827       continue;
1828
1829     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
1830     SSPairs.clear();
1831     TopoSigs.reset();
1832     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1833          RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1834       const CodeGenRegister *Super = *RI;
1835       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(&SubIdx)->second;
1836       assert(Sub && "Missing sub-register");
1837       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
1838       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
1839     }
1840
1841     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
1842     // this loop. They will never be useful.
1843     for (unsigned rci = FirstSubRegRC, rce = RegClasses.size(); rci != rce;
1844          ++rci) {
1845       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[rci];
1846       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
1847       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC->getTopoSigs()))
1848         continue;
1849       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
1850       CodeGenRegister::Set SubSet;
1851       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
1852         if (SubRC->contains(SSPairs[i].second))
1853           SubSet.insert(SSPairs[i].first);
1854       if (SubSet.empty())
1855         continue;
1856       // RC injects completely into SubRC.
1857       if (SubSet.size() == SSPairs.size()) {
1858         SubRC->addSuperRegClass(&SubIdx, RC);
1859         continue;
1860       }
1861       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
1862       // class.
1863       getOrCreateSubClass(RC, &SubSet, RC->getName() + "_with_" +
1864                                            SubIdx.getName() + "_in_" +
1865                                            SubRC->getName());
1866     }
1867   }
1868 }
1869
1870
1871 //
1872 // Infer missing register classes.
1873 //
1874 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
1875   // When this function is called, the register classes have not been sorted
1876   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
1877   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
1878   unsigned FirstNewRC = RegClasses.size();
1879
1880   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
1881   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
1882     CodeGenRegisterClass *RC = RegClasses[rci];
1883
1884     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
1885     inferSubClassWithSubReg(RC);
1886
1887     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
1888     inferCommonSubClass(RC);
1889
1890     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
1891     inferMatchingSuperRegClass(RC);
1892
1893     // New register classes are created while this loop is running, and we need
1894     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
1895     // to match old super-register classes with sub-register classes created
1896     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
1897     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
1898     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
1899     if (rci + 1 == FirstNewRC) {
1900       unsigned NextNewRC = RegClasses.size();
1901       for (unsigned rci2 = 0; rci2 != FirstNewRC; ++rci2)
1902         inferMatchingSuperRegClass(RegClasses[rci2], FirstNewRC);
1903       FirstNewRC = NextNewRC;
1904     }
1905   }
1906 }
1907
1908 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
1909 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
1910 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
1911 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
1912 /// superclass.  Otherwise return null.
1913 const CodeGenRegisterClass*
1914 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
1915   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
1916   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RCs = getRegClasses();
1917   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
1918   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i) {
1919     const CodeGenRegisterClass &RC = *RCs[i];
1920     if (!RC.contains(Reg))
1921       continue;
1922
1923     // If this is the first class that contains the register,
1924     // make a note of it and go on to the next class.
1925     if (!FoundRC) {
1926       FoundRC = &RC;
1927       continue;
1928     }
1929
1930     // If a register's classes have different types, return null.
1931     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
1932       return nullptr;
1933
1934     // Check to see if the previously found class that contains
1935     // the register is a subclass of the current class. If so,
1936     // prefer the superclass.
1937     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
1938       FoundRC = &RC;
1939       continue;
1940     }
1941
1942     // Check to see if the previously found class that contains
1943     // the register is a superclass of the current class. If so,
1944     // prefer the superclass.
1945     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
1946       continue;
1947
1948     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
1949     // Return null.
1950     return nullptr;
1951   }
1952   return FoundRC;
1953 }
1954
1955 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
1956   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
1957
1958   // First add Regs with all sub-registers.
1959   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
1960     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
1961     if (Set.insert(Reg))
1962       // Reg is new, add all sub-registers.
1963       // The pre-ordering is not important here.
1964       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
1965   }
1966
1967   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
1968   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
1969     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
1970     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
1971       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
1972       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
1973         continue;
1974       // This new super-register is covered by its sub-registers.
1975       bool AllSubsInSet = true;
1976       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
1977       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1978              E = SRM.end(); I != E; ++I)
1979         if (!Set.count(I->second)) {
1980           AllSubsInSet = false;
1981           break;
1982         }
1983       // All sub-registers in Set, add Super as well.
1984       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
1985       if (AllSubsInSet)
1986         Set.insert(Super);
1987     }
1988   }
1989
1990   // Convert to BitVector.
1991   BitVector BV(Registers.size() + 1);
1992   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
1993     BV.set(Set[i]->EnumValue);
1994   return BV;
1995 }