887f01bdfa9f76ce06e18265135571cb3632e783
[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/TableGen/Error.h"
18 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
22 #include "llvm/ADT/Twine.h"
23
24 using namespace llvm;
25
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
27 //                             CodeGenSubRegIndex
28 //===----------------------------------------------------------------------===//
29
30 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(Record *R, unsigned Enum)
31   : TheDef(R),
32     EnumValue(Enum)
33 {}
34
35 std::string CodeGenSubRegIndex::getNamespace() const {
36   if (TheDef->getValue("Namespace"))
37     return TheDef->getValueAsString("Namespace");
38   else
39     return "";
40 }
41
42 const std::string &CodeGenSubRegIndex::getName() const {
43   return TheDef->getName();
44 }
45
46 std::string CodeGenSubRegIndex::getQualifiedName() const {
47   std::string N = getNamespace();
48   if (!N.empty())
49     N += "::";
50   N += getName();
51   return N;
52 }
53
54 void CodeGenSubRegIndex::updateComponents(CodeGenRegBank &RegBank) {
55   std::vector<Record*> Comps = TheDef->getValueAsListOfDefs("ComposedOf");
56   if (Comps.empty())
57     return;
58   if (Comps.size() != 2)
59     throw TGError(TheDef->getLoc(), "ComposedOf must have exactly two entries");
60   CodeGenSubRegIndex *A = RegBank.getSubRegIdx(Comps[0]);
61   CodeGenSubRegIndex *B = RegBank.getSubRegIdx(Comps[1]);
62   CodeGenSubRegIndex *X = A->addComposite(B, this);
63   if (X)
64     throw TGError(TheDef->getLoc(), "Ambiguous ComposedOf entries");
65 }
66
67 void CodeGenSubRegIndex::cleanComposites() {
68   // Clean out redundant mappings of the form this+X -> X.
69   for (CompMap::iterator i = Composed.begin(), e = Composed.end(); i != e;) {
70     CompMap::iterator j = i;
71     ++i;
72     if (j->first == j->second)
73       Composed.erase(j);
74   }
75 }
76
77 //===----------------------------------------------------------------------===//
78 //                              CodeGenRegister
79 //===----------------------------------------------------------------------===//
80
81 CodeGenRegister::CodeGenRegister(Record *R, unsigned Enum)
82   : TheDef(R),
83     EnumValue(Enum),
84     CostPerUse(R->getValueAsInt("CostPerUse")),
85     CoveredBySubRegs(R->getValueAsBit("CoveredBySubRegs")),
86     NumNativeRegUnits(0),
87     SubRegsComplete(false),
88     SuperRegsComplete(false),
89     TopoSig(~0u)
90 {}
91
92 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
93   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
94   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
95
96   if (SRIs.size() != SRs.size())
97     throw TGError(TheDef->getLoc(),
98                   "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
99
100   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
101     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
102     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
103   }
104
105   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
106   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
107   // sub-register.
108   //
109   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
110   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
111     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
112
113   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship betwen two
114   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
115   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
116   for (unsigned i = 0, e = Aliases.size(); i != e; ++i) {
117     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Aliases[i]);
118     ExplicitAliases.push_back(Reg);
119     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
120   }
121 }
122
123 const std::string &CodeGenRegister::getName() const {
124   return TheDef->getName();
125 }
126
127 namespace {
128 // Iterate over all register units in a set of registers.
129 class RegUnitIterator {
130   CodeGenRegister::Set::const_iterator RegI, RegE;
131   CodeGenRegister::RegUnitList::const_iterator UnitI, UnitE;
132
133 public:
134   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Set &Regs):
135     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()), UnitI(), UnitE() {
136
137     if (RegI != RegE) {
138       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
139       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
140       advance();
141     }
142   }
143
144   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
145
146   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
147
148   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
149
150   /// Preincrement.  Move to the next unit.
151   void operator++() {
152     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
153     ++UnitI;
154     advance();
155   }
156
157 protected:
158   void advance() {
159     while (UnitI == UnitE) {
160       if (++RegI == RegE)
161         break;
162       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
163       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
164     }
165   }
166 };
167 } // namespace
168
169 // Merge two RegUnitLists maintaining the order and removing duplicates.
170 // Overwrites MergedRU in the process.
171 static void mergeRegUnits(CodeGenRegister::RegUnitList &MergedRU,
172                           const CodeGenRegister::RegUnitList &RRU) {
173   CodeGenRegister::RegUnitList LRU = MergedRU;
174   MergedRU.clear();
175   std::set_union(LRU.begin(), LRU.end(), RRU.begin(), RRU.end(),
176                  std::back_inserter(MergedRU));
177 }
178
179 // Return true of this unit appears in RegUnits.
180 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
181   return std::count(RegUnits.begin(), RegUnits.end(), Unit);
182 }
183
184 // Inherit register units from subregisters.
185 // Return true if the RegUnits changed.
186 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
187   unsigned OldNumUnits = RegUnits.size();
188   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
189        I != E; ++I) {
190     // Strangely a register may have itself as a subreg (self-cycle) e.g. XMM.
191     CodeGenRegister *SR = I->second;
192     if (SR == this)
193       continue;
194     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
195     mergeRegUnits(RegUnits, SR->RegUnits);
196   }
197   return OldNumUnits != RegUnits.size();
198 }
199
200 const CodeGenRegister::SubRegMap &
201 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
202   // Only compute this map once.
203   if (SubRegsComplete)
204     return SubRegs;
205   SubRegsComplete = true;
206
207   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
208   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
209     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
210     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
211     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
212       throw TGError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
213                     " appears twice in Register " + getName());
214     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
215     // The inherited sub-registers are mapped below.
216     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
217   }
218
219   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
220   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
221
222   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
223   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
224   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
225     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
226     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
227
228     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
229          ++SI) {
230       if (!SubRegs.insert(*SI).second)
231         Orphans.insert(SI->second);
232     }
233   }
234
235   // Expand any composed subreg indices.
236   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
237   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
238   // expanded subreg indices recursively.
239   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
240   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
241     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
242     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
243     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
244     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
245
246     // Look at the possible compositions of Idx.
247     // They may not all be supported by SR.
248     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
249            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
250       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
251       if (SRI == Map.end())
252         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
253       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
254       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
255       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
256         continue;
257       // We found a new name for the orphaned sub-register.
258       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
259       Indices.push_back(I->second);
260     }
261   }
262
263   // Process the composites.
264   ListInit *Comps = TheDef->getValueAsListInit("CompositeIndices");
265   for (unsigned i = 0, e = Comps->size(); i != e; ++i) {
266     DagInit *Pat = dynamic_cast<DagInit*>(Comps->getElement(i));
267     if (!Pat)
268       throw TGError(TheDef->getLoc(), "Invalid dag '" +
269                     Comps->getElement(i)->getAsString() +
270                     "' in CompositeIndices");
271     DefInit *BaseIdxInit = dynamic_cast<DefInit*>(Pat->getOperator());
272     if (!BaseIdxInit || !BaseIdxInit->getDef()->isSubClassOf("SubRegIndex"))
273       throw TGError(TheDef->getLoc(), "Invalid SubClassIndex in " +
274                     Pat->getAsString());
275     CodeGenSubRegIndex *BaseIdx = RegBank.getSubRegIdx(BaseIdxInit->getDef());
276
277     // Resolve list of subreg indices into R2.
278     CodeGenRegister *R2 = this;
279     for (DagInit::const_arg_iterator di = Pat->arg_begin(),
280          de = Pat->arg_end(); di != de; ++di) {
281       DefInit *IdxInit = dynamic_cast<DefInit*>(*di);
282       if (!IdxInit || !IdxInit->getDef()->isSubClassOf("SubRegIndex"))
283         throw TGError(TheDef->getLoc(), "Invalid SubClassIndex in " +
284                       Pat->getAsString());
285       CodeGenSubRegIndex *Idx = RegBank.getSubRegIdx(IdxInit->getDef());
286       const SubRegMap &R2Subs = R2->computeSubRegs(RegBank);
287       SubRegMap::const_iterator ni = R2Subs.find(Idx);
288       if (ni == R2Subs.end())
289         throw TGError(TheDef->getLoc(), "Composite " + Pat->getAsString() +
290                       " refers to bad index in " + R2->getName());
291       R2 = ni->second;
292     }
293
294     // Insert composite index. Allow overriding inherited indices etc.
295     SubRegs[BaseIdx] = R2;
296
297     // R2 is no longer an orphan.
298     Orphans.erase(R2);
299   }
300
301   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
302   // Create inferred indexes for all missing entries.
303   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
304   // Consider this subreg sequence:
305   //
306   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
307   //
308   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
309   // can be reached in two different ways:
310   //
311   //   qsub_1 -> ssub_0
312   //   dsub_2 -> ssub_0
313   //
314   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
315   // dsub_1, dsub_2] subregs without neccessarily having a qsub_1 subreg.  The
316   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
317   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
318     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
319     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
320     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
321     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
322          ++SI)
323       if (Orphans.erase(SI->second))
324         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SI->first)] = SI->second;
325   }
326
327   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
328   for (SubRegMap::const_iterator SI = SubRegs.begin(), SE = SubRegs.end();
329        SI != SE; ++SI) {
330     // Ignore idempotent sub-register indices.
331     if (SI->second == this)
332       continue;
333     // Is is possible to have multiple names for the same sub-register.
334     // For example, XMM0 appears as sub_xmm, sub_sd, and sub_ss in YMM0.
335     // Eventually, this degeneration should go away, but for now we simply give
336     // precedence to the explicit sub-register index over the inherited ones.
337     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SI->second, SI->first));
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         throw TGError(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     if (I->second == this)
512       continue;
513     // Don't add duplicate entries.
514     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
515       continue;
516     I->second->SuperRegs.push_back(this);
517   }
518   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
519 }
520
521 void
522 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
523                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
524   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
525   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
526     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
527     if (OSet.insert(SR))
528       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
529   }
530   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
531   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
532        I != E; ++I)
533     if (I->second != this)
534       OSet.insert(I->second);
535 }
536
537 // Compute overlapping registers.
538 //
539 // The standard set is all super-registers and all sub-registers, but the
540 // target description can add arbitrary overlapping registers via the 'Aliases'
541 // field. This complicates things, but we can compute overlapping sets using
542 // the following rules:
543 //
544 // 1. The relation overlap(A, B) is reflexive and symmetric but not transitive.
545 //
546 // 2. overlap(A, B) implies overlap(A, S) for all S in supers(B).
547 //
548 // Alternatively:
549 //
550 //    overlap(A, B) iff there exists:
551 //    A' in { A, subregs(A) } and B' in { B, subregs(B) } such that:
552 //    A' = B' or A' in aliases(B') or B' in aliases(A').
553 //
554 // Here subregs(A) is the full flattened sub-register set returned by
555 // A.getSubRegs() while aliases(A) is simply the special 'Aliases' field in the
556 // description of register A.
557 //
558 // This also implies that registers with a common sub-register are considered
559 // overlapping. This can happen when forming register pairs:
560 //
561 //    P0 = (R0, R1)
562 //    P1 = (R1, R2)
563 //    P2 = (R2, R3)
564 //
565 // In this case, we will infer an overlap between P0 and P1 because of the
566 // shared sub-register R1. There is no overlap between P0 and P2.
567 //
568 void CodeGenRegister::computeOverlaps(CodeGenRegister::Set &Overlaps,
569                                       const CodeGenRegBank &RegBank) const {
570   assert(!RegUnits.empty() && "Compute register units before overlaps.");
571
572   // Register units are assigned such that the overlapping registers are the
573   // super-registers of the root registers of the register units.
574   for (unsigned rui = 0, rue = RegUnits.size(); rui != rue; ++rui) {
575     const RegUnit &RU = RegBank.getRegUnit(RegUnits[rui]);
576     ArrayRef<const CodeGenRegister*> Roots = RU.getRoots();
577     for (unsigned ri = 0, re = Roots.size(); ri != re; ++ri) {
578       const CodeGenRegister *Root = Roots[ri];
579       Overlaps.insert(Root);
580       ArrayRef<const CodeGenRegister*> Supers = Root->getSuperRegs();
581       Overlaps.insert(Supers.begin(), Supers.end());
582     }
583   }
584 }
585
586 // Get the sum of this register's unit weights.
587 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
588   unsigned Weight = 0;
589   for (RegUnitList::const_iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
590        I != E; ++I) {
591     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
592   }
593   return Weight;
594 }
595
596 //===----------------------------------------------------------------------===//
597 //                               RegisterTuples
598 //===----------------------------------------------------------------------===//
599
600 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
601 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
602 // registers.
603 namespace {
604 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
605   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) {
606     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
607     unsigned Dim = Indices.size();
608     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
609     if (Dim != SubRegs->getSize())
610       throw TGError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
611     if (Dim < 2)
612       throw TGError(Def->getLoc(), "Tuples must have at least 2 sub-registers");
613
614     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
615     unsigned Length = ~0u;
616     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
617     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
618       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i]);
619       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
620     }
621
622     if (Length == 0)
623       return;
624
625     // Precompute some types.
626     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
627     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
628     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
629
630     // Zip them up.
631     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
632       std::string Name;
633       Record *Proto = Lists[0][n];
634       std::vector<Init*> Tuple;
635       unsigned CostPerUse = 0;
636       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
637         Record *Reg = Lists[i][n];
638         if (i) Name += '_';
639         Name += Reg->getName();
640         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
641         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
642                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
643       }
644
645       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
646       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
647       // RecordKeeper.
648       Record *NewReg = new Record(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords());
649       Elts.insert(NewReg);
650
651       // Copy Proto super-classes.
652       for (unsigned i = 0, e = Proto->getSuperClasses().size(); i != e; ++i)
653         NewReg->addSuperClass(Proto->getSuperClasses()[i]);
654
655       // Copy Proto fields.
656       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
657         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
658
659         // Skip existing fields, like NAME.
660         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
661           continue;
662
663         StringRef Field = RV.getName();
664
665         // Replace the sub-register list with Tuple.
666         if (Field == "SubRegs")
667           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
668
669         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
670         if (Field == "AsmName")
671           RV.setValue(BlankName);
672
673         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
674         if (Field == "CostPerUse")
675           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
676
677         // Composite registers are always covered by sub-registers.
678         if (Field == "CoveredBySubRegs")
679           RV.setValue(BitInit::get(true));
680
681         // Copy fields from the RegisterTuples def.
682         if (Field == "SubRegIndices" ||
683             Field == "CompositeIndices") {
684           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
685           continue;
686         }
687
688         // Some fields get their default uninitialized value.
689         if (Field == "DwarfNumbers" ||
690             Field == "DwarfAlias" ||
691             Field == "Aliases") {
692           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
693             NewReg->addValue(*DefRV);
694           continue;
695         }
696
697         // Everything else is copied from Proto.
698         NewReg->addValue(RV);
699       }
700     }
701   }
702 };
703 }
704
705 //===----------------------------------------------------------------------===//
706 //                            CodeGenRegisterClass
707 //===----------------------------------------------------------------------===//
708
709 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
710   : TheDef(R),
711     Name(R->getName()),
712     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
713     EnumValue(-1) {
714   // Rename anonymous register classes.
715   if (R->getName().size() > 9 && R->getName()[9] == '.') {
716     static unsigned AnonCounter = 0;
717     R->setName("AnonRegClass_"+utostr(AnonCounter++));
718   }
719
720   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
721   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
722     Record *Type = TypeList[i];
723     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
724       throw "RegTypes list member '" + Type->getName() +
725         "' does not derive from the ValueType class!";
726     VTs.push_back(getValueType(Type));
727   }
728   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
729
730   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
731   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
732   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
733   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
734
735   // Default allocation order always contains all registers.
736   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
737     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
738     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
739     Members.insert(Reg);
740     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
741   }
742
743   // Alternative allocation orders may be subsets.
744   SetTheory::RecSet Order;
745   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
746     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order);
747     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
748     // Verify that all altorder members are regclass members.
749     while (!Order.empty()) {
750       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
751       Order.pop_back();
752       if (!contains(Reg))
753         throw TGError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
754                       " is not a class member");
755     }
756   }
757
758   // Allow targets to override the size in bits of the RegisterClass.
759   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
760
761   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
762   SpillSize = Size ? Size : EVT(VTs[0]).getSizeInBits();
763   SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
764   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
765   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
766   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
767 }
768
769 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
770 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
771 // class structure has been computed.
772 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
773                                            StringRef Name, Key Props)
774   : Members(*Props.Members),
775     TheDef(0),
776     Name(Name),
777     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
778     EnumValue(-1),
779     SpillSize(Props.SpillSize),
780     SpillAlignment(Props.SpillAlignment),
781     CopyCost(0),
782     Allocatable(true) {
783   for (CodeGenRegister::Set::iterator I = Members.begin(), E = Members.end();
784        I != E; ++I)
785     TopoSigs.set((*I)->getTopoSig());
786 }
787
788 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
789 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
790   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
791   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
792
793   // The last super-class is the smallest one.
794   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
795
796   // Most properties are copied directly.
797   // Exceptions are members, size, and alignment
798   Namespace = Super.Namespace;
799   VTs = Super.VTs;
800   CopyCost = Super.CopyCost;
801   Allocatable = Super.Allocatable;
802   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
803
804   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
805   // super-class.
806   Orders.resize(Super.Orders.size());
807   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
808     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
809       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
810         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
811 }
812
813 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
814   return Members.count(Reg);
815 }
816
817 namespace llvm {
818   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
819     OS << "{ S=" << K.SpillSize << ", A=" << K.SpillAlignment;
820     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = K.Members->begin(),
821          E = K.Members->end(); I != E; ++I)
822       OS << ", " << (*I)->getName();
823     return OS << " }";
824   }
825 }
826
827 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
828 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
829 bool CodeGenRegisterClass::Key::
830 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
831   assert(Members && B.Members);
832   if (*Members != *B.Members)
833     return *Members < *B.Members;
834   if (SpillSize != B.SpillSize)
835     return SpillSize < B.SpillSize;
836   return SpillAlignment < B.SpillAlignment;
837 }
838
839 // Returns true if RC is a strict subclass.
840 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
841 // instruction operand where a register of this classis required. It must
842 // satisfy these conditions:
843 //
844 // 1. All RC registers are also in this.
845 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
846 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
847 //
848 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
849                          const CodeGenRegisterClass *B) {
850   return A->SpillAlignment && B->SpillAlignment % A->SpillAlignment == 0 &&
851     A->SpillSize <= B->SpillSize &&
852     std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
853                   B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
854                   CodeGenRegister::Less());
855 }
856
857 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
858 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
859 ///
860 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
861 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
862 ///
863 static int TopoOrderRC(const void *PA, const void *PB) {
864   const CodeGenRegisterClass *A = *(const CodeGenRegisterClass* const*)PA;
865   const CodeGenRegisterClass *B = *(const CodeGenRegisterClass* const*)PB;
866   if (A == B)
867     return 0;
868
869   // Order by ascending spill size.
870   if (A->SpillSize < B->SpillSize)
871     return -1;
872   if (A->SpillSize > B->SpillSize)
873     return 1;
874
875   // Order by ascending spill alignment.
876   if (A->SpillAlignment < B->SpillAlignment)
877     return -1;
878   if (A->SpillAlignment > B->SpillAlignment)
879     return 1;
880
881   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
882   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
883   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
884     return -1;
885   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
886     return 1;
887
888   // Finally order by name as a tie breaker.
889   return StringRef(A->getName()).compare(B->getName());
890 }
891
892 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
893   if (Namespace.empty())
894     return getName();
895   else
896     return Namespace + "::" + getName();
897 }
898
899 // Compute sub-classes of all register classes.
900 // Assume the classes are ordered topologically.
901 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
902   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RegClasses = RegBank.getRegClasses();
903
904   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
905   for (unsigned rci = RegClasses.size(); rci; --rci) {
906     CodeGenRegisterClass &RC = *RegClasses[rci - 1];
907     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
908     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
909
910     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
911     for (unsigned s = rci; s != RegClasses.size(); ++s) {
912       if (RC.SubClasses.test(s))
913         continue;
914       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[s];
915       if (!testSubClass(&RC, SubRC))
916         continue;
917       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
918       // check them again.
919       RC.SubClasses |= SubRC->SubClasses;
920     }
921
922     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceeding RC.
923     for (unsigned s = rci - 1; s && testSubClass(&RC, RegClasses[s - 1]); --s)
924       RC.SubClasses.set(s - 1);
925   }
926
927   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
928   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
929     const BitVector &SC = RegClasses[rci]->getSubClasses();
930     for (int s = SC.find_first(); s >= 0; s = SC.find_next(s)) {
931       if (unsigned(s) == rci)
932         continue;
933       RegClasses[s]->SuperClasses.push_back(RegClasses[rci]);
934     }
935   }
936
937   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
938   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
939   // propagate properties down multiple levels.
940   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci)
941     if (!RegClasses[rci]->getDef())
942       RegClasses[rci]->inheritProperties(RegBank);
943 }
944
945 void
946 CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
947                                          BitVector &Out) const {
948   DenseMap<CodeGenSubRegIndex*,
949            SmallPtrSet<CodeGenRegisterClass*, 8> >::const_iterator
950     FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
951   if (FindI == SuperRegClasses.end())
952     return;
953   for (SmallPtrSet<CodeGenRegisterClass*, 8>::const_iterator I =
954        FindI->second.begin(), E = FindI->second.end(); I != E; ++I)
955     Out.set((*I)->EnumValue);
956 }
957
958 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
959 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(
960   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
961   std::vector<unsigned> TmpUnits;
962   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI)
963     TmpUnits.push_back(*UnitI);
964   std::sort(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end());
965   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
966                    std::back_inserter(RegUnits));
967 }
968
969 //===----------------------------------------------------------------------===//
970 //                               CodeGenRegBank
971 //===----------------------------------------------------------------------===//
972
973 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records) : Records(Records) {
974   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
975   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
976   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
977   Sets.addExpander("RegisterTuples", new TupleExpander());
978
979   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
980   // More indices will be synthesized later.
981   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
982   std::sort(SRIs.begin(), SRIs.end(), LessRecord());
983   NumNamedIndices = SRIs.size();
984   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
985     getSubRegIdx(SRIs[i]);
986   // Build composite maps from ComposedOf fields.
987   for (unsigned i = 0, e = SubRegIndices.size(); i != e; ++i)
988     SubRegIndices[i]->updateComponents(*this);
989
990   // Read in the register definitions.
991   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
992   std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), LessRecord());
993   Registers.reserve(Regs.size());
994   // Assign the enumeration values.
995   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
996     getReg(Regs[i]);
997
998   // Expand tuples and number the new registers.
999   std::vector<Record*> Tups =
1000     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
1001   for (unsigned i = 0, e = Tups.size(); i != e; ++i) {
1002     const std::vector<Record*> *TupRegs = Sets.expand(Tups[i]);
1003     for (unsigned j = 0, je = TupRegs->size(); j != je; ++j)
1004       getReg((*TupRegs)[j]);
1005   }
1006
1007   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
1008   // register-register references.
1009   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
1010     Registers[i]->buildObjectGraph(*this);
1011
1012   // Precompute all sub-register maps.
1013   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
1014   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
1015     Registers[i]->computeSubRegs(*this);
1016
1017   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
1018   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
1019     if (Registers[i]->CoveredBySubRegs)
1020       Registers[i]->computeSecondarySubRegs(*this);
1021
1022   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
1023   // ordered SuperRegs list.
1024   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
1025     Registers[i]->computeSuperRegs(*this);
1026
1027   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
1028   // discovered now.
1029   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
1030
1031   // Read in register class definitions.
1032   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
1033   if (RCs.empty())
1034     throw std::string("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
1035
1036   // Allocate user-defined register classes.
1037   RegClasses.reserve(RCs.size());
1038   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i)
1039     addToMaps(new CodeGenRegisterClass(*this, RCs[i]));
1040
1041   // Infer missing classes to create a full algebra.
1042   computeInferredRegisterClasses();
1043
1044   // Order register classes topologically and assign enum values.
1045   array_pod_sort(RegClasses.begin(), RegClasses.end(), TopoOrderRC);
1046   for (unsigned i = 0, e = RegClasses.size(); i != e; ++i)
1047     RegClasses[i]->EnumValue = i;
1048   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1049 }
1050
1051 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1052   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1053   if (Idx)
1054     return Idx;
1055   Idx = new CodeGenSubRegIndex(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1056   SubRegIndices.push_back(Idx);
1057   return Idx;
1058 }
1059
1060 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1061   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1062   if (Reg)
1063     return Reg;
1064   Reg = new CodeGenRegister(Def, Registers.size() + 1);
1065   Registers.push_back(Reg);
1066   return Reg;
1067 }
1068
1069 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1070   RegClasses.push_back(RC);
1071
1072   if (Record *Def = RC->getDef())
1073     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1074
1075   // Duplicate classes are rejected by insert().
1076   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1077   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1078   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1079 }
1080
1081 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1082 CodeGenRegisterClass*
1083 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1084                                     const CodeGenRegister::Set *Members,
1085                                     StringRef Name) {
1086   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1087   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->SpillSize, RC->SpillAlignment);
1088   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1089   if (FoundI != Key2RC.end())
1090     return FoundI->second;
1091
1092   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1093   CodeGenRegisterClass *NewRC = new CodeGenRegisterClass(*this, Name, K);
1094   addToMaps(NewRC);
1095   return NewRC;
1096 }
1097
1098 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1099   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1100     return RC;
1101
1102   throw TGError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1103 }
1104
1105 CodeGenSubRegIndex*
1106 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1107                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1108   // Look for an existing entry.
1109   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1110   if (Comp)
1111     return Comp;
1112
1113   // None exists, synthesize one.
1114   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1115   Comp = getSubRegIdx(new Record(Name, SMLoc(), Records));
1116   A->addComposite(B, Comp);
1117   return Comp;
1118 }
1119
1120 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1121 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> &Parts) {
1122   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1123
1124   // Look for an existing entry.
1125   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1126   if (Idx)
1127     return Idx;
1128
1129   // None exists, synthesize one.
1130   std::string Name = Parts.front()->getName();
1131   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1132     Name += '_';
1133     Name += Parts[i]->getName();
1134   }
1135   return Idx = getSubRegIdx(new Record(Name, SMLoc(), Records));
1136 }
1137
1138 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1139   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1140   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1141   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1142
1143   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1144     CodeGenRegister *Reg1 = Registers[i];
1145
1146     // Skip identical subreg structures already processed.
1147     if (TopoSigs.test(Reg1->getTopoSig()))
1148       continue;
1149     TopoSigs.set(Reg1->getTopoSig());
1150
1151     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1->getSubRegs();
1152     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1153          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1154       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1155       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1156       // Ignore identity compositions.
1157       if (Reg1 == Reg2)
1158         continue;
1159       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1160       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1161       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1162            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1163         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1164         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1165         // Ignore identity compositions.
1166         if (Reg2 == Reg3)
1167           continue;
1168         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1169         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1->getSubRegIndex(Reg3);
1170         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1171
1172         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1173         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3))
1174           PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1175                        " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1176                        " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1177                        " or " + Idx3->getQualifiedName());
1178       }
1179     }
1180   }
1181
1182   // We don't care about the difference between (Idx1, Idx2) -> Idx2 and invalid
1183   // compositions, so remove any mappings of that form.
1184   for (unsigned i = 0, e = SubRegIndices.size(); i != e; ++i)
1185     SubRegIndices[i]->cleanComposites();
1186 }
1187
1188 namespace {
1189 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1190 // the transitive closure of the union of overlapping register
1191 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1192 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1193 // is a set of connected components.
1194 //
1195 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1196 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1197 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1198 // register unit weights.
1199 //
1200 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1201 //
1202 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1203 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1204 // their weight increased.
1205 struct UberRegSet {
1206   CodeGenRegister::Set Regs;
1207   unsigned Weight;
1208   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1209
1210   UberRegSet(): Weight(0) {}
1211 };
1212 } // namespace
1213
1214 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1215 // closure of the union of overlapping register classes.
1216 //
1217 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1218 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1219                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1220                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1221
1222   const std::vector<CodeGenRegister*> &Registers = RegBank.getRegisters();
1223
1224   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1225   assert(Registers.size() == Registers[Registers.size()-1]->EnumValue &&
1226          "register enum value mismatch");
1227
1228   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1229   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1230   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1231   for (unsigned i = 0, e = RegBank.getRegClasses().size(); i != e; ++i) {
1232
1233     CodeGenRegisterClass *RegClass = RegBank.getRegClasses()[i];
1234     if (!RegClass->Allocatable)
1235       continue;
1236
1237     const CodeGenRegister::Set &Regs = RegClass->getMembers();
1238     if (Regs.empty())
1239       continue;
1240
1241     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1242     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1243
1244     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1245     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = llvm::next(Regs.begin()),
1246            E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1247       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1248       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1249     }
1250   }
1251   // Combine non-allocatable regs.
1252   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1253     unsigned RegNum = Registers[i]->EnumValue;
1254     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1255       continue;
1256
1257     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1258   }
1259   UberSetIDs.compress();
1260
1261   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1262   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1263
1264   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1265   // Do not resize after this.
1266   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1267   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1268     const CodeGenRegister *Reg = Registers[i];
1269     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg->EnumValue];
1270     if (!USetID)
1271       USetID = ZeroID;
1272     else if (USetID == ZeroID)
1273       USetID = 0;
1274
1275     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1276     USet->Regs.insert(Reg);
1277     RegSets[i] = USet;
1278   }
1279 }
1280
1281 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1282 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1283                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1284   // Skip the first unallocatable set.
1285   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = llvm::next(UberSets.begin()),
1286          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1287
1288     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1289     const CodeGenRegister *Reg = 0;
1290     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1291     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1292       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1293         if (Weight > MaxWeight)
1294           MaxWeight = Weight;
1295         Reg = UnitI.getReg();
1296         Weight = 0;
1297       }
1298       unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1299       if (!UWeight) {
1300         UWeight = 1;
1301         RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1302       }
1303       Weight += UWeight;
1304     }
1305     if (Weight > MaxWeight)
1306       MaxWeight = Weight;
1307
1308     // Update the set weight.
1309     I->Weight = MaxWeight;
1310
1311     // Find singular determinants.
1312     for (CodeGenRegister::Set::iterator RegI = I->Regs.begin(),
1313            RegE = I->Regs.end(); RegI != RegE; ++RegI) {
1314       if ((*RegI)->getRegUnits().size() == 1
1315           && (*RegI)->getWeight(RegBank) == I->Weight)
1316         mergeRegUnits(I->SingularDeterminants, (*RegI)->getRegUnits());
1317     }
1318   }
1319 }
1320
1321 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1322 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1323 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1324 // subregisters are normalized first.
1325 //
1326 // Side effects:
1327 // - creates new adopted register units
1328 // - causes superregisters to inherit adopted units
1329 // - increases the weight of "singular" units
1330 // - induces recomputation of UberWeights.
1331 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1332                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1333                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1334                             std::set<unsigned> &NormalRegs,
1335                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1336                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1337   bool Changed = false;
1338   if (!NormalRegs.insert(Reg->EnumValue).second)
1339     return Changed;
1340
1341   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1342   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1343          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1344     if (SRI->second == Reg)
1345       continue; // self-cycles happen
1346
1347     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1348                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1349   }
1350   // Postorder register normalization.
1351
1352   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1353   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1354     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1355
1356   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1357   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1358
1359   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1360   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1361     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1362     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1363     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1364     unsigned AdjustUnit = Reg->getRegUnits().front();
1365     if (Reg->getRegUnits().size() != 1
1366         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1367         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1368       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1369       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1370       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1371       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1372     }
1373     else {
1374       // Adjust the existing single unit.
1375       RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1376       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1377       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1378     }
1379     Changed = true;
1380   }
1381
1382   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1383   mergeRegUnits(NormalUnits, Reg->getRegUnits());
1384
1385   return Changed;
1386 }
1387
1388 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1389 //
1390 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1391 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1392 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1393   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1394   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1395   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1396   // UberSets and RegSets are now immutable.
1397
1398   computeUberWeights(UberSets, *this);
1399
1400   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1401   // a fix point.
1402   unsigned NumIters = 0;
1403   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1404     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1405     Changed = false;
1406     for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1407       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1408       std::set<unsigned> NormalRegs;
1409       Changed |= normalizeWeight(Registers[i], UberSets, RegSets,
1410                                  NormalRegs, NormalUnits, *this);
1411     }
1412   }
1413 }
1414
1415 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1416 // Return an iterator into UniqueSets.
1417 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1418 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1419                const RegUnitSet &Set) {
1420   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1421     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1422   for(;I != E; ++I) {
1423     if (I->Units == Set.Units)
1424       break;
1425   }
1426   return I;
1427 }
1428
1429 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1430 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1431                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1432   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1433                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1434 }
1435
1436 // Iteratively prune unit sets.
1437 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1438   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1439
1440   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1441   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1442   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1443        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1444     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1445     unsigned SuperIdx = 0;
1446     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1447       if (SuperIdx == SubIdx)
1448         continue;
1449
1450       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1451       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1452           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())) {
1453         break;
1454       }
1455     }
1456     if (SuperIdx == EndIdx)
1457       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1458   }
1459   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1460   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1461   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1462     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1463     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1464     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1465   }
1466   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1467 }
1468
1469 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1470 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1471 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1472 // RegUnitSets is repreresented.
1473 //
1474 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1475 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1476 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1477
1478   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1479   const ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> &RegClasses = getRegClasses();
1480   unsigned NumRegClasses = RegClasses.size();
1481   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1482     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1483       continue;
1484
1485     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1486     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1487     RegUnitSets.back().Name = RegClasses[RCIdx]->getName();
1488
1489     // Compute a sorted list of units in this class.
1490     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RegUnitSets.back().Units);
1491
1492     // Find an existing RegUnitSet.
1493     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1494       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1495     if (SetI != llvm::prior(RegUnitSets.end()))
1496       RegUnitSets.pop_back();
1497   }
1498
1499   // Iteratively prune unit sets.
1500   pruneUnitSets();
1501
1502   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1503   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1504   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1505     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1506     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1507     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1508     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1509
1510     // Compare new sets with all original classes.
1511     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1512          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1513       std::set<unsigned> Intersection;
1514       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1515                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1516                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1517                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1518                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1519       if (Intersection.empty())
1520         continue;
1521
1522       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1523       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1524       RegUnitSets.back().Name =
1525         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1526
1527       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1528                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1529                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1530                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1531                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1532                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1533
1534       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1535       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1536         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1537       if (SetI != llvm::prior(RegUnitSets.end()))
1538         RegUnitSets.pop_back();
1539     }
1540   }
1541
1542   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1543   pruneUnitSets();
1544
1545   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1546   RegClassUnitSets.resize(NumRegClasses);
1547   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1548     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1549       continue;
1550
1551     // Recompute the sorted list of units in this class.
1552     std::vector<unsigned> RegUnits;
1553     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RegUnits);
1554
1555     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1556     if (RegUnits.empty())
1557       continue;
1558
1559     // Find all supersets.
1560     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1561          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1562       if (isRegUnitSubSet(RegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units))
1563         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1564     }
1565     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
1566   }
1567 }
1568
1569 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
1570   computeComposites();
1571
1572   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1573   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
1574   computeRegUnitWeights();
1575
1576   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
1577   // supersets for the union of overlapping sets.
1578   computeRegUnitSets();
1579 }
1580
1581 //
1582 // Synthesize missing register class intersections.
1583 //
1584 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
1585 // returns a maximal register class for all X.
1586 //
1587 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
1588   for (unsigned rci = 0, rce = RegClasses.size(); rci != rce; ++rci) {
1589     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
1590     CodeGenRegisterClass *RC2 = RegClasses[rci];
1591     if (RC1 == RC2)
1592       continue;
1593
1594     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
1595     const CodeGenRegister::Set &Memb1 = RC1->getMembers();
1596     const CodeGenRegister::Set &Memb2 = RC2->getMembers();
1597     CodeGenRegister::Set Intersection;
1598     std::set_intersection(Memb1.begin(), Memb1.end(),
1599                           Memb2.begin(), Memb2.end(),
1600                           std::inserter(Intersection, Intersection.begin()),
1601                           CodeGenRegister::Less());
1602
1603     // Skip disjoint class pairs.
1604     if (Intersection.empty())
1605       continue;
1606
1607     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
1608     // larger size for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
1609     if (RC2->SpillSize > RC1->SpillSize ||
1610         (RC2->SpillSize == RC1->SpillSize &&
1611          RC2->SpillAlignment > RC1->SpillAlignment))
1612       std::swap(RC1, RC2);
1613
1614     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
1615                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
1616   }
1617 }
1618
1619 //
1620 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
1621 //
1622 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
1623 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
1624 //
1625 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
1626   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
1627   typedef std::map<CodeGenSubRegIndex*, CodeGenRegister::Set,
1628                    CodeGenSubRegIndex::Less> SubReg2SetMap;
1629
1630   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
1631   SubReg2SetMap SRSets;
1632   for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1633        RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1634     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = (*RI)->getSubRegs();
1635     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1636          E = SRM.end(); I != E; ++I)
1637       SRSets[I->first].insert(*RI);
1638   }
1639
1640   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
1641   // numerical order to visit synthetic indices last.
1642   for (unsigned sri = 0, sre = SubRegIndices.size(); sri != sre; ++sri) {
1643     CodeGenSubRegIndex *SubIdx = SubRegIndices[sri];
1644     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(SubIdx);
1645     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
1646     if (I == SRSets.end())
1647       continue;
1648     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
1649     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
1650       RC->setSubClassWithSubReg(SubIdx, RC);
1651       continue;
1652     }
1653     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
1654     CodeGenRegisterClass *SubRC =
1655       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
1656                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
1657     RC->setSubClassWithSubReg(SubIdx, SubRC);
1658   }
1659 }
1660
1661 //
1662 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
1663 //
1664 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
1665 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
1666 //
1667
1668 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
1669                                                 unsigned FirstSubRegRC) {
1670   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
1671                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
1672   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1673
1674   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
1675   for (unsigned sri = 0, sre = SubRegIndices.size(); sri != sre; ++sri) {
1676     CodeGenSubRegIndex *SubIdx = SubRegIndices[sri];
1677     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
1678     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
1679     // called first.
1680     if (RC->getSubClassWithSubReg(SubIdx) != RC)
1681       continue;
1682
1683     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
1684     SSPairs.clear();
1685     TopoSigs.reset();
1686     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1687          RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1688       const CodeGenRegister *Super = *RI;
1689       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(SubIdx)->second;
1690       assert(Sub && "Missing sub-register");
1691       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
1692       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
1693     }
1694
1695     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
1696     // this loop. They will never be useful.
1697     for (unsigned rci = FirstSubRegRC, rce = RegClasses.size(); rci != rce;
1698          ++rci) {
1699       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[rci];
1700       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
1701       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC->getTopoSigs()))
1702         continue;
1703       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
1704       CodeGenRegister::Set SubSet;
1705       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
1706         if (SubRC->contains(SSPairs[i].second))
1707           SubSet.insert(SSPairs[i].first);
1708       if (SubSet.empty())
1709         continue;
1710       // RC injects completely into SubRC.
1711       if (SubSet.size() == SSPairs.size()) {
1712         SubRC->addSuperRegClass(SubIdx, RC);
1713         continue;
1714       }
1715       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
1716       // class.
1717       getOrCreateSubClass(RC, &SubSet, RC->getName() +
1718                           "_with_" + SubIdx->getName() +
1719                           "_in_" + SubRC->getName());
1720     }
1721   }
1722 }
1723
1724
1725 //
1726 // Infer missing register classes.
1727 //
1728 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
1729   // When this function is called, the register classes have not been sorted
1730   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
1731   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
1732   unsigned FirstNewRC = RegClasses.size();
1733
1734   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
1735   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
1736     CodeGenRegisterClass *RC = RegClasses[rci];
1737
1738     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
1739     inferSubClassWithSubReg(RC);
1740
1741     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
1742     inferCommonSubClass(RC);
1743
1744     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
1745     inferMatchingSuperRegClass(RC);
1746
1747     // New register classes are created while this loop is running, and we need
1748     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
1749     // to match old super-register classes with sub-register classes created
1750     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
1751     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
1752     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
1753     if (rci + 1 == FirstNewRC) {
1754       unsigned NextNewRC = RegClasses.size();
1755       for (unsigned rci2 = 0; rci2 != FirstNewRC; ++rci2)
1756         inferMatchingSuperRegClass(RegClasses[rci2], FirstNewRC);
1757       FirstNewRC = NextNewRC;
1758     }
1759   }
1760 }
1761
1762 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
1763 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
1764 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
1765 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
1766 /// superclass.  Otherwise return null.
1767 const CodeGenRegisterClass*
1768 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
1769   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
1770   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RCs = getRegClasses();
1771   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = 0;
1772   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i) {
1773     const CodeGenRegisterClass &RC = *RCs[i];
1774     if (!RC.contains(Reg))
1775       continue;
1776
1777     // If this is the first class that contains the register,
1778     // make a note of it and go on to the next class.
1779     if (!FoundRC) {
1780       FoundRC = &RC;
1781       continue;
1782     }
1783
1784     // If a register's classes have different types, return null.
1785     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
1786       return 0;
1787
1788     // Check to see if the previously found class that contains
1789     // the register is a subclass of the current class. If so,
1790     // prefer the superclass.
1791     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
1792       FoundRC = &RC;
1793       continue;
1794     }
1795
1796     // Check to see if the previously found class that contains
1797     // the register is a superclass of the current class. If so,
1798     // prefer the superclass.
1799     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
1800       continue;
1801
1802     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
1803     // Return null.
1804     return 0;
1805   }
1806   return FoundRC;
1807 }
1808
1809 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
1810   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
1811
1812   // First add Regs with all sub-registers.
1813   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
1814     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
1815     if (Set.insert(Reg))
1816       // Reg is new, add all sub-registers.
1817       // The pre-ordering is not important here.
1818       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
1819   }
1820
1821   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
1822   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
1823     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
1824     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
1825       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
1826       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
1827         continue;
1828       // This new super-register is covered by its sub-registers.
1829       bool AllSubsInSet = true;
1830       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
1831       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1832              E = SRM.end(); I != E; ++I)
1833         if (!Set.count(I->second)) {
1834           AllSubsInSet = false;
1835           break;
1836         }
1837       // All sub-registers in Set, add Super as well.
1838       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
1839       if (AllSubsInSet)
1840         Set.insert(Super);
1841     }
1842   }
1843
1844   // Convert to BitVector.
1845   BitVector BV(Registers.size() + 1);
1846   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
1847     BV.set(Set[i]->EnumValue);
1848   return BV;
1849 }