Renamed CCState members that appear to misspell 'Processed' as 'Proceed'. NFC.
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / LiveVariables.h
index 36b6860cf6a3761555703ad2bb9fac66a44c76cd..55b97dc3e71d94306be66c173fb50e4f56a36c3a 100644 (file)
@@ -2,19 +2,19 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This file implements the LiveVariable analysis pass.  For each machine
+// This file implements the LiveVariables analysis pass.  For each machine
 // instruction in the function, this pass calculates the set of registers that
 // are immediately dead after the instruction (i.e., the instruction calculates
 // the value, but it is never used) and the set of registers that are used by
 // the instruction, but are never used after the instruction (i.e., they are
 // killed).
 //
-// This class computes live variables using are sparse implementation based on
+// This class computes live variables using a sparse implementation based on
 // the machine code SSA form.  This class computes live variable information for
 // each virtual and _register allocatable_ physical register in a function.  It
 // uses the dominance properties of SSA form to efficiently compute live
 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
 #define LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
 
-#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include "llvm/ADT/BitVector.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include <map>
+#include "llvm/ADT/SparseBitVector.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 
 namespace llvm {
 
-class MRegisterInfo;
+class MachineBasicBlock;
+class MachineRegisterInfo;
 
 class LiveVariables : public MachineFunctionPass {
 public:
   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-  LiveVariables() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+  LiveVariables() : MachineFunctionPass(ID) {
+    initializeLiveVariablesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
 
   /// VarInfo - This represents the regions where a virtual register is live in
   /// the program.  We represent this with three different pieces of
-  /// information: the instruction that uniquely defines the value, the set of
-  /// blocks the instruction is live into and live out of, and the set of 
-  /// non-phi instructions that are the last users of the value.
+  /// information: the set of blocks in which the instruction is live
+  /// throughout, the set of blocks in which the instruction is actually used,
+  /// and the set of non-phi instructions that are the last users of the value.
   ///
   /// In the common case where a value is defined and killed in the same block,
-  /// DefInst is the defining inst, there is one killing instruction, and 
-  /// AliveBlocks is empty.
+  /// There is one killing instruction, and AliveBlocks is empty.
   ///
   /// Otherwise, the value is live out of the block.  If the value is live
-  /// across any blocks, these blocks are listed in AliveBlocks.  Blocks where
-  /// the liveness range ends are not included in AliveBlocks, instead being
-  /// captured by the Kills set.  In these blocks, the value is live into the
-  /// block (unless the value is defined and killed in the same block) and lives
-  /// until the specified instruction.  Note that there cannot ever be a value
-  /// whose Kills set contains two instructions from the same basic block.
+  /// throughout any blocks, these blocks are listed in AliveBlocks.  Blocks
+  /// where the liveness range ends are not included in AliveBlocks, instead
+  /// being captured by the Kills set.  In these blocks, the value is live into
+  /// the block (unless the value is defined and killed in the same block) and
+  /// lives until the specified instruction.  Note that there cannot ever be a
+  /// value whose Kills set contains two instructions from the same basic block.
   ///
   /// PHI nodes complicate things a bit.  If a PHI node is the last user of a
   /// value in one of its predecessor blocks, it is not listed in the kills set,
   /// but does include the predecessor block in the AliveBlocks set (unless that
   /// block also defines the value).  This leads to the (perfectly sensical)
   /// situation where a value is defined in a block, and the last use is a phi
-  /// node in the successor.  In this case, DefInst will be the defining
-  /// instruction, AliveBlocks is empty (the value is not live across any 
-  /// blocks) and Kills is empty (phi nodes are not included).  This is sensical
-  /// because the value must be live to the end of the block, but is not live in
-  /// any successor blocks.
+  /// node in the successor.  In this case, AliveBlocks is empty (the value is
+  /// not live across any  blocks) and Kills is empty (phi nodes are not
+  /// included). This is sensical because the value must be live to the end of
+  /// the block, but is not live in any successor blocks.
   struct VarInfo {
-    /// DefInst - The machine instruction that defines this register.
-    ///
-    MachineInstr *DefInst;
-
-    /// AliveBlocks - Set of blocks of which this value is alive completely
+    /// AliveBlocks - Set of blocks in which this value is alive completely
     /// through.  This is a bit set which uses the basic block number as an
     /// index.
     ///
-    BitVector AliveBlocks;
-
-    /// NumUses - Number of uses of this register across the entire function.
-    ///
-    unsigned NumUses;
+    SparseBitVector<> AliveBlocks;
 
     /// Kills - List of MachineInstruction's which are the last use of this
     /// virtual register (kill it) in their basic block.
     ///
     std::vector<MachineInstr*> Kills;
 
-    VarInfo() : DefInst(0), NumUses(0) {}
-
     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
-      for (std::vector<MachineInstr*>::iterator i = Kills.begin(),
-             e = Kills.end(); i != e; ++i)
-        if (*i == MI) {
-          Kills.erase(i);
-          return true;
-        }
-      return false;
+      std::vector<MachineInstr*>::iterator
+        I = std::find(Kills.begin(), Kills.end(), MI);
+      if (I == Kills.end())
+        return false;
+      Kills.erase(I);
+      return true;
     }
-    
+
+    /// findKill - Find a kill instruction in MBB. Return NULL if none is found.
+    MachineInstr *findKill(const MachineBasicBlock *MBB) const;
+
+    /// isLiveIn - Is Reg live in to MBB? This means that Reg is live through
+    /// MBB, or it is killed in MBB. If Reg is only used by PHI instructions in
+    /// MBB, it is not considered live in.
+    bool isLiveIn(const MachineBasicBlock &MBB,
+                  unsigned Reg,
+                  MachineRegisterInfo &MRI);
+
     void dump() const;
   };
 
 private:
   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
-  /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
-  /// register number before indexing into this list.
+  /// variable information.
   ///
-  std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
+  IndexedMap<VarInfo, VirtReg2IndexFunctor> VirtRegInfo;
 
-  /// ReservedRegisters - This vector keeps track of which registers
-  /// are reserved register which are not allocatable by the target machine.
-  /// We can not track liveness for values that are in this set.
-  ///
-  BitVector ReservedRegisters;
+  /// PHIJoins - list of virtual registers that are PHI joins. These registers
+  /// may have multiple definitions, and they require special handling when
+  /// building live intervals.
+  SparseBitVector<> PHIJoins;
 
 private:   // Intermediate data structures
   MachineFunction *MF;
 
-  const MRegisterInfo *RegInfo;
+  MachineRegisterInfo* MRI;
 
-  // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last def/use of a
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+
+  // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last def of a
+  // physical register. This is a purely local property, because all physical
+  // register references are presumed dead across basic blocks.
+  std::vector<MachineInstr *> PhysRegDef;
+
+  // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last use of a
   // physical register. This is a purely local property, because all physical
-  // register references as presumed dead across basic blocks.
-  MachineInstr **PhysRegInfo;
-
-  // PhysRegUsed - Keep track whether the physical register has been used after
-  // its last definition. This is local property.
-  bool          *PhysRegUsed;
-
-  // PhysRegPartUse - Keep track of which instruction was the last partial use
-  // of a physical register (e.g. on X86 a def of EAX followed by a use of AX).
-  // This is a purely local property.
-  MachineInstr **PhysRegPartUse;
-
-  // PhysRegPartDef - Keep track of a list of instructions which "partially"
-  // defined the physical register (e.g. on X86 AX partially defines EAX).
-  // These are turned into use/mod/write if there is a use of the register
-  // later in the same block. This is local property.
-  SmallVector<MachineInstr*, 4> *PhysRegPartDef;
-
-  SmallVector<unsigned, 4> *PHIVarInfo;
-
-  /// addRegisterKilled - We have determined MI kills a register. Look for the
-  /// operand that uses it and mark it as IsKill. If AddIfNotFound is true,
-  /// add a implicit operand if it's not found. Returns true if the operand
-  /// exists / is added.
-  bool addRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
-                         bool AddIfNotFound = false);
-
-  /// addRegisterDead - We have determined MI defined a register without a use.
-  /// Look for the operand that defines it and mark it as IsDead. If
-  /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found. Returns
-  /// true if the operand exists / is added.
-  bool addRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
-                       bool AddIfNotFound = false);
-
-  void addRegisterKills(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
-                        SmallSet<unsigned, 4> &SubKills);
+  // register references are presumed dead across basic blocks.
+  std::vector<MachineInstr *> PhysRegUse;
+
+  std::vector<SmallVector<unsigned, 4>> PHIVarInfo;
+
+  // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
+  // current basic block.
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
 
   /// HandlePhysRegKill - Add kills of Reg and its sub-registers to the
   /// uses. Pay special attention to the sub-register uses which may come below
   /// the last use of the whole register.
-  bool HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
-                         SmallSet<unsigned, 4> &SubKills);
   bool HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
+
+  /// HandleRegMask - Call HandlePhysRegKill for all registers clobbered by Mask.
+  void HandleRegMask(const MachineOperand&);
+
   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
-  void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
+  void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
+                        SmallVectorImpl<unsigned> &Defs);
+  void UpdatePhysRegDefs(MachineInstr *MI, SmallVectorImpl<unsigned> &Defs);
+
+  /// FindLastRefOrPartRef - Return the last reference or partial reference of
+  /// the specified register.
+  MachineInstr *FindLastRefOrPartRef(unsigned Reg);
+
+  /// FindLastPartialDef - Return the last partial def of the specified
+  /// register. Also returns the sub-registers that're defined by the
+  /// instruction.
+  MachineInstr *FindLastPartialDef(unsigned Reg,
+                                   SmallSet<unsigned,4> &PartDefRegs);
 
   /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
   /// particular, we want to map the variable information of a virtual
   /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg
   /// is coming from.
   void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
+
+  void runOnInstr(MachineInstr *MI, SmallVectorImpl<unsigned> &Defs);
+
+  void runOnBlock(MachineBasicBlock *MBB, unsigned NumRegs);
 public:
 
-  virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
+  bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
 
-  /// KillsRegister - Return true if the specified instruction kills the
-  /// specified register.
-  bool KillsRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
-  
   /// RegisterDefIsDead - Return true if the specified instruction defines the
   /// specified register, but that definition is dead.
   bool RegisterDefIsDead(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
 
-  /// ModifiesRegister - Return true if the specified instruction modifies the
-  /// specified register.
-  bool ModifiesRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
-  
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   //  API to update live variable information
 
-  /// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
-  /// method should be called so that live variables can update its internal
-  /// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
-  /// the records for NewMI.
-  void instructionChanged(MachineInstr *OldMI, MachineInstr *NewMI);
+  /// replaceKillInstruction - Update register kill info by replacing a kill
+  /// instruction with a new one.
+  void replaceKillInstruction(unsigned Reg, MachineInstr *OldMI,
+                              MachineInstr *NewMI);
 
   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
   /// specified register is killed after being used by the specified
@@ -212,17 +201,15 @@ public:
   /// not found.
   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
                                 bool AddIfNotFound = false) {
-    if (addRegisterKilled(IncomingReg, MI, AddIfNotFound))
+    if (MI->addRegisterKilled(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
       getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI); 
- }
 }
 
-  /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified virtual
+  /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified kill of the virtual
   /// register from the live variable information. Returns true if the
   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
   /// false otherwise.
-  bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg,
-                                   MachineBasicBlock *MBB,
-                                   MachineInstr *MI) {
+  bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg, MachineInstr *MI) {
     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
       return false;
 
@@ -230,36 +217,35 @@ public:
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
       if (MO.isReg() && MO.isKill() && MO.getReg() == reg) {
-        MO.unsetIsKill();
+        MO.setIsKill(false);
         Removed = true;
         break;
       }
     }
 
     assert(Removed && "Register is not used by this instruction!");
+    (void)Removed;
     return true;
   }
 
   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
   /// instruction.
   void removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI);
-  
+
   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
   /// register is dead after being used by the specified instruction. If
   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found.
   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
                               bool AddIfNotFound = false) {
-    if (addRegisterDead(IncomingReg, MI, AddIfNotFound))
-        getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
+    if (MI->addRegisterDead(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
+      getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
   }
 
-  /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified virtual
+  /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified kill of the virtual
   /// register from the live variable information. Returns true if the
   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
   /// otherwise.
-  bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg,
-                                 MachineBasicBlock *MBB,
-                                 MachineInstr *MI) {
+  bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg, MachineInstr *MI) {
     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
       return false;
 
@@ -267,24 +253,19 @@ public:
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
       if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == reg) {
-        MO.unsetIsDead();
+        MO.setIsDead(false);
         Removed = true;
         break;
       }
     }
     assert(Removed && "Register is not defined by this instruction!");
+    (void)Removed;
     return true;
   }
 
-  /// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the dead registers for the
-  /// specified instruction from the live variable information.
-  void removeVirtualRegistersDead(MachineInstr *MI);
-  
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.setPreservesAll();
-  }
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
 
-  virtual void releaseMemory() {
+  void releaseMemory() override {
     VirtRegInfo.clear();
   }
 
@@ -292,11 +273,37 @@ public:
   /// register.
   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
 
-  void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *BB);
-  void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *BB,
+  void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
+                               MachineBasicBlock *BB);
+  void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
+                               MachineBasicBlock *BB,
                                std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList);
-  void HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
+  void HandleVirtRegDef(unsigned reg, MachineInstr *MI);
+  void HandleVirtRegUse(unsigned reg, MachineBasicBlock *MBB,
                         MachineInstr *MI);
+
+  bool isLiveIn(unsigned Reg, const MachineBasicBlock &MBB) {
+    return getVarInfo(Reg).isLiveIn(MBB, Reg, *MRI);
+  }
+
+  /// isLiveOut - Determine if Reg is live out from MBB, when not considering
+  /// PHI nodes. This means that Reg is either killed by a successor block or
+  /// passed through one.
+  bool isLiveOut(unsigned Reg, const MachineBasicBlock &MBB);
+
+  /// addNewBlock - Add a new basic block BB between DomBB and SuccBB. All
+  /// variables that are live out of DomBB and live into SuccBB will be marked
+  /// as passing live through BB. This method assumes that the machine code is
+  /// still in SSA form.
+  void addNewBlock(MachineBasicBlock *BB,
+                   MachineBasicBlock *DomBB,
+                   MachineBasicBlock *SuccBB);
+
+  /// isPHIJoin - Return true if Reg is a phi join register.
+  bool isPHIJoin(unsigned Reg) { return PHIJoins.test(Reg); }
+
+  /// setPHIJoin - Mark Reg as a phi join register.
+  void setPHIJoin(unsigned Reg) { PHIJoins.set(Reg); }
 };
 
 } // End llvm namespace