EXTRACT_SUBREG coalescing support. The coalescer now treats EXTRACT_SUBREG like
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / LiveInterval.h
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 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVAL_H
 #define LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVAL_H
 
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/Support/Allocator.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
 #include <iosfwd>
 #include <vector>
 #include <cassert>
 
 namespace llvm {
+  class MachineInstr;
   class MRegisterInfo;
+  struct LiveInterval;
+
+  /// VNInfo - If the value number definition is undefined (e.g. phi
+  /// merge point), it contains ~0u,x. If the value number is not in use, it
+  /// contains ~1u,x to indicate that the value # is not used. 
+  ///   def   - Instruction # of the definition.
+  ///   reg   - Source reg iff val# is defined by a copy; zero otherwise.
+  ///   kills - Instruction # of the kills. If a kill is an odd #, it means
+  ///           the kill is a phi join point.
+  struct VNInfo {
+    unsigned id;
+    unsigned def;
+    unsigned reg;
+    SmallVector<unsigned, 4> kills;
+    VNInfo() : id(~1U), def(~1U), reg(0) {}
+    VNInfo(unsigned i, unsigned d, unsigned r)
+      : id(i), def(d), reg(r) {}
+  };
 
   /// LiveRange structure - This represents a simple register range in the
   /// program, with an inclusive start point and an exclusive end point.
@@ -34,9 +56,9 @@ namespace llvm {
   struct LiveRange {
     unsigned start;  // Start point of the interval (inclusive)
     unsigned end;    // End point of the interval (exclusive)
-    unsigned ValId;  // identifier for the value contained in this interval.
+    VNInfo *valno;   // identifier for the value contained in this interval.
 
-    LiveRange(unsigned S, unsigned E, unsigned V) : start(S), end(E), ValId(V) {
+    LiveRange(unsigned S, unsigned E, VNInfo *V) : start(S), end(E), valno(V) {
       assert(S < E && "Cannot create empty or backwards range");
     }
 
@@ -54,12 +76,16 @@ namespace llvm {
     }
 
     void dump() const;
+    void print(std::ostream &os) const;
+    void print(std::ostream *os) const { if (os) print(*os); }
 
   private:
     LiveRange(); // DO NOT IMPLEMENT
   };
+
   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const LiveRange &LR);
 
+
   inline bool operator<(unsigned V, const LiveRange &LR) {
     return V < LR.start;
   }
@@ -72,16 +98,18 @@ namespace llvm {
   /// register or value.  This class also contains a bit of register allocator
   /// state.
   struct LiveInterval {
-    typedef std::vector<LiveRange> Ranges;
+    typedef SmallVector<LiveRange,4> Ranges;
+    typedef SmallVector<VNInfo*,4> VNInfoList;
+
     unsigned reg;        // the register of this interval
+    unsigned preference; // preferred register to allocate for this interval
     float weight;        // weight of this interval
     Ranges ranges;       // the ranges in which this register is live
-  private:
-    unsigned NumValues;  // the number of distinct values in this interval.
-  public:
+    VNInfoList valnos;   // value#'s
 
+  public:
     LiveInterval(unsigned Reg, float Weight)
-      : reg(Reg), weight(Weight), NumValues(0) {
+      : reg(Reg), preference(0), weight(Weight) {
     }
 
     typedef Ranges::iterator iterator;
@@ -92,6 +120,13 @@ namespace llvm {
     const_iterator begin() const { return ranges.begin(); }
     const_iterator end() const  { return ranges.end(); }
 
+    typedef VNInfoList::iterator vni_iterator;
+    vni_iterator vni_begin() { return valnos.begin(); }
+    vni_iterator vni_end() { return valnos.end(); }
+
+    typedef VNInfoList::const_iterator const_vni_iterator;
+    const_vni_iterator vni_begin() const { return valnos.begin(); }
+    const_vni_iterator vni_end() const { return valnos.end(); }
 
     /// advanceTo - Advance the specified iterator to point to the LiveRange
     /// containing the specified position, or end() if the position is past the
@@ -105,19 +140,125 @@ namespace llvm {
       return I;
     }
 
-    void swap(LiveInterval& other) {
-      std::swap(reg, other.reg);
-      std::swap(weight, other.weight);
-      ranges.swap(other.ranges);
-      std::swap(NumValues, other.NumValues);
+    bool containsOneValue() const { return valnos.size() == 1; }
+
+    unsigned getNumValNums() const { return valnos.size(); }
+    
+    /// getValNumInfo - Returns pointer to the specified val#.
+    ///
+    inline VNInfo *getValNumInfo(unsigned ValNo) {
+      return valnos[ValNo];
+    }
+    inline const VNInfo *getValNumInfo(unsigned ValNo) const {
+      return valnos[ValNo];
+    }
+    
+    /// copyValNumInfo - Copy the value number info for one value number to
+    /// another.
+    void copyValNumInfo(VNInfo *DstValNo, const VNInfo *SrcValNo) {
+      DstValNo->def = SrcValNo->def;
+      DstValNo->reg = SrcValNo->reg;
+      DstValNo->kills = SrcValNo->kills;
     }
 
-    bool containsOneValue() const { return NumValues == 1; }
+    /// getNextValue - Create a new value number and return it.  MIIdx specifies
+    /// the instruction that defines the value number.
+    VNInfo *getNextValue(unsigned MIIdx, unsigned SrcReg,
+                         BumpPtrAllocator &VNInfoAllocator) {
+#ifdef __GNUC__
+      unsigned Alignment = __alignof__(VNInfo);
+#else
+      // FIXME: ugly.
+      unsigned Alignment = 8;
+#endif
+      VNInfo *VNI= static_cast<VNInfo*>(VNInfoAllocator.Allocate(sizeof(VNInfo),
+                                                                 Alignment));
+      new (VNI) VNInfo(valnos.size(), MIIdx, SrcReg);
+      valnos.push_back(VNI);
+      return VNI;
+    }
 
-    unsigned getNextValue() {
-      return NumValues++;
+    /// addKillForValNum - Add a kill instruction index to the specified value
+    /// number.
+    static void addKill(VNInfo *VNI, unsigned KillIdx) {
+      SmallVector<unsigned, 4> &kills = VNI->kills;
+      if (kills.empty()) {
+        kills.push_back(KillIdx);
+      } else {
+        SmallVector<unsigned, 4>::iterator
+          I = std::lower_bound(kills.begin(), kills.end(), KillIdx);
+        kills.insert(I, KillIdx);
+      }
     }
 
+    /// addKills - Add a number of kills into the VNInfo kill vector. If this
+    /// interval is live at a kill point, then the kill is not added.
+    void addKills(VNInfo *VNI, const SmallVector<unsigned, 4> &kills) {
+      for (unsigned i = 0, e = kills.size(); i != e; ++i) {
+        unsigned KillIdx = kills[i];
+        if (!liveAt(KillIdx)) {
+          SmallVector<unsigned, 4>::iterator
+            I = std::lower_bound(VNI->kills.begin(), VNI->kills.end(), KillIdx);
+          VNI->kills.insert(I, KillIdx);
+        }
+      }
+    }
+
+    /// removeKill - Remove the specified kill from the list of kills of
+    /// the specified val#.
+    static bool removeKill(VNInfo *VNI, unsigned KillIdx) {
+      SmallVector<unsigned, 4> &kills = VNI->kills;
+      SmallVector<unsigned, 4>::iterator
+        I = std::lower_bound(kills.begin(), kills.end(), KillIdx);
+      if (I != kills.end() && *I == KillIdx) {
+        kills.erase(I);
+        return true;
+      }
+      return false;
+    }
+
+    /// removeKills - Remove all the kills in specified range
+    /// [Start, End] of the specified val#.
+    void removeKills(VNInfo *VNI, unsigned Start, unsigned End) {
+      SmallVector<unsigned, 4> &kills = VNI->kills;
+      SmallVector<unsigned, 4>::iterator
+        I = std::lower_bound(kills.begin(), kills.end(), Start);
+      SmallVector<unsigned, 4>::iterator
+        E = std::upper_bound(kills.begin(), kills.end(), End);
+      kills.erase(I, E);
+    }
+    
+    /// MergeValueNumberInto - This method is called when two value nubmers
+    /// are found to be equivalent.  This eliminates V1, replacing all
+    /// LiveRanges with the V1 value number with the V2 value number.  This can
+    /// cause merging of V1/V2 values numbers and compaction of the value space.
+    void MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2);
+
+    /// MergeInClobberRanges - For any live ranges that are not defined in the
+    /// current interval, but are defined in the Clobbers interval, mark them
+    /// used with an unknown definition value. Caller must pass in reference to
+    /// VNInfoAllocator since it will create a new val#.
+    void MergeInClobberRanges(const LiveInterval &Clobbers,
+                              BumpPtrAllocator &VNInfoAllocator);
+
+    /// MergeRangesInAsValue - Merge all of the live ranges in RHS into this
+    /// live interval as the specified value number.  The LiveRanges in RHS are
+    /// allowed to overlap with LiveRanges in the current interval, but only if
+    /// the overlapping LiveRanges have the specified value number.
+    void MergeRangesInAsValue(const LiveInterval &RHS, VNInfo *LHSValNo);
+
+    /// MergeValueInAsValue - Merge all of the live ranges of a specific val#
+    /// in RHS into this live interval as the specified value number.
+    /// The LiveRanges in RHS are allowed to overlap with LiveRanges in the
+    /// current interval, but only if the overlapping LiveRanges have the
+    /// specified value number.
+    void MergeValueInAsValue(const LiveInterval &RHS,
+                             VNInfo *RHSValNo, VNInfo *LHSValNo);
+
+    /// Copy - Copy the specified live interval. This copies all the fields
+    /// except for the register of the interval.
+    void Copy(const LiveInterval &RHS, BumpPtrAllocator &VNInfoAllocator);
+    
     bool empty() const { return ranges.empty(); }
 
     /// beginNumber - Return the lowest numbered slot covered by interval.
@@ -141,14 +282,19 @@ namespace llvm {
 
     /// getLiveRangeContaining - Return the live range that contains the
     /// specified index, or null if there is none.
-    const LiveRange *getLiveRangeContaining(unsigned Idx) const;
-
+    const LiveRange *getLiveRangeContaining(unsigned Idx) const {
+      const_iterator I = FindLiveRangeContaining(Idx);
+      return I == end() ? 0 : &*I;
+    }
 
-    /// joinable - Two intervals are joinable if the either don't overlap at all
-    /// or if the destination of the copy is a single assignment value, and it
-    /// only overlaps with one value in the source interval.
-    bool joinable(const LiveInterval& other, unsigned CopyIdx) const;
+    /// FindLiveRangeContaining - Return an iterator to the live range that
+    /// contains the specified index, or end() if there is none.
+    const_iterator FindLiveRangeContaining(unsigned Idx) const;
 
+    /// FindLiveRangeContaining - Return an iterator to the live range that
+    /// contains the specified index, or end() if there is none.
+    iterator FindLiveRangeContaining(unsigned Idx);
+    
     /// getOverlapingRanges - Given another live interval which is defined as a
     /// copy from this one, return a list of all of the live ranges where the
     /// two overlap and have different value numbers.
@@ -173,22 +319,33 @@ namespace llvm {
       addRangeFrom(LR, ranges.begin());
     }
 
-    /// join - Join two live intervals (this, and other) together.  This
-    /// operation is the result of a copy instruction in the source program,
-    /// that occurs at index 'CopyIdx' that copies from 'other' to 'this'.  This
-    /// destroys 'other'.
-    void join(LiveInterval& other, unsigned CopyIdx);
-
+    /// join - Join two live intervals (this, and other) together.  This applies
+    /// mappings to the value numbers in the LHS/RHS intervals as specified.  If
+    /// the intervals are not joinable, this aborts.
+    void join(LiveInterval &Other, const int *ValNoAssignments,
+              const int *RHSValNoAssignments,
+             SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo);
 
     /// removeRange - Remove the specified range from this interval.  Note that
     /// the range must already be in this interval in its entirety.
     void removeRange(unsigned Start, unsigned End);
 
+    void removeRange(LiveRange LR) {
+      removeRange(LR.start, LR.end);
+    }
+
+    /// getSize - Returns the sum of sizes of all the LiveRange's.
+    ///
+    unsigned getSize() const;
+
     bool operator<(const LiveInterval& other) const {
       return beginNumber() < other.beginNumber();
     }
 
     void print(std::ostream &OS, const MRegisterInfo *MRI = 0) const;
+    void print(std::ostream *OS, const MRegisterInfo *MRI = 0) const {
+      if (OS) print(*OS, MRI);
+    }
     void dump() const;
 
   private: