Refactor LiveInterval: introduce new LiveRange class
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / LiveInterval.cpp
index f4ebcd6fa45f09e20b2375eb12c24832dd738131..e231d2700ed3618bfac918a8991cae9f912e51ba 100644 (file)
@@ -9,36 +9,36 @@
 //
 // This file implements the LiveRange and LiveInterval classes.  Given some
 // numbering of each the machine instructions an interval [i, j) is said to be a
-// live interval for register v if there is no instruction with number j' > j
+// live range for register v if there is no instruction with number j' >= j
 // such that v is live at j' and there is no instruction with number i' < i such
-// that v is live at i'. In this implementation intervals can have holes,
-// i.e. an interval might look like [1,20), [50,65), [1000,1001).  Each
-// individual range is represented as an instance of LiveRange, and the whole
-// interval is represented as an instance of LiveInterval.
+// that v is live at i'. In this implementation ranges can have holes,
+// i.e. a range might look like [1,20), [50,65), [1000,1001).  Each
+// individual segment is represented as an instance of LiveRange::Segment,
+// and the whole range is represented as an instance of LiveRange.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
-#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "RegisterCoalescer.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
-#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
-#include "RegisterCoalescer.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
-LiveInterval::iterator LiveInterval::find(SlotIndex Pos) {
+LiveRange::iterator LiveRange::find(SlotIndex Pos) {
   // This algorithm is basically std::upper_bound.
   // Unfortunately, std::upper_bound cannot be used with mixed types until we
   // adopt C++0x. Many libraries can do it, but not all.
   if (empty() || Pos >= endIndex())
     return end();
   iterator I = begin();
-  size_t Len = ranges.size();
+  size_t Len = size();
   do {
     size_t Mid = Len >> 1;
     if (Pos < I[Mid].end)
@@ -49,27 +49,35 @@ LiveInterval::iterator LiveInterval::find(SlotIndex Pos) {
   return I;
 }
 
-VNInfo *LiveInterval::createDeadDef(SlotIndex Def,
-                                    VNInfo::Allocator &VNInfoAllocator) {
+VNInfo *LiveRange::createDeadDef(SlotIndex Def,
+                                  VNInfo::Allocator &VNInfoAllocator) {
   assert(!Def.isDead() && "Cannot define a value at the dead slot");
   iterator I = find(Def);
   if (I == end()) {
     VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
-    ranges.push_back(LiveRange(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
+    segments.push_back(Segment(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
     return VNI;
   }
   if (SlotIndex::isSameInstr(Def, I->start)) {
-    assert(I->start == Def && "Cannot insert def, already live");
-    assert(I->valno->def == Def && "Inconsistent existing value def");
+    assert(I->valno->def == I->start && "Inconsistent existing value def");
+
+    // It is possible to have both normal and early-clobber defs of the same
+    // register on an instruction. It doesn't make a lot of sense, but it is
+    // possible to specify in inline assembly.
+    //
+    // Just convert everything to early-clobber.
+    Def = std::min(Def, I->start);
+    if (Def != I->start)
+      I->start = I->valno->def = Def;
     return I->valno;
   }
   assert(SlotIndex::isEarlierInstr(Def, I->start) && "Already live at def");
   VNInfo *VNI = getNextValue(Def, VNInfoAllocator);
-  ranges.insert(I, LiveRange(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
+  segments.insert(I, Segment(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
   return VNI;
 }
 
-// overlaps - Return true if the intersection of the two live intervals is
+// overlaps - Return true if the intersection of the two live ranges is
 // not empty.
 //
 // An example for overlaps():
@@ -78,7 +86,7 @@ VNInfo *LiveInterval::createDeadDef(SlotIndex Def,
 // 4: B = ...
 // 8: C = A + B ;; last use of A
 //
-// The live intervals should look like:
+// The live ranges should look like:
 //
 // A = [3, 11)
 // B = [7, x)
@@ -87,9 +95,9 @@ VNInfo *LiveInterval::createDeadDef(SlotIndex Def,
 // A->overlaps(C) should return false since we want to be able to join
 // A and C.
 //
-bool LiveInterval::overlapsFrom(const LiveInterval& other,
-                                const_iterator StartPos) const {
-  assert(!empty() && "empty interval");
+bool LiveRange::overlapsFrom(const LiveRange& other,
+                             const_iterator StartPos) const {
+  assert(!empty() && "empty range");
   const_iterator i = begin();
   const_iterator ie = end();
   const_iterator j = StartPos;
@@ -100,13 +108,13 @@ bool LiveInterval::overlapsFrom(const LiveInterval& other,
 
   if (i->start < j->start) {
     i = std::upper_bound(i, ie, j->start);
-    if (i != ranges.begin()) --i;
+    if (i != begin()) --i;
   } else if (j->start < i->start) {
     ++StartPos;
     if (StartPos != other.end() && StartPos->start <= i->start) {
       assert(StartPos < other.end() && i < end());
       j = std::upper_bound(j, je, i->start);
-      if (j != other.ranges.begin()) --j;
+      if (j != other.begin()) --j;
     }
   } else {
     return true;
@@ -128,10 +136,9 @@ bool LiveInterval::overlapsFrom(const LiveInterval& other,
   return false;
 }
 
-bool LiveInterval::overlaps(const LiveInterval &Other,
-                            const CoalescerPair &CP,
-                            const SlotIndexes &Indexes) const {
-  assert(!empty() && "empty interval");
+bool LiveRange::overlaps(const LiveRange &Other, const CoalescerPair &CP,
+                         const SlotIndexes &Indexes) const {
+  assert(!empty() && "empty range");
   if (Other.empty())
     return false;
 
@@ -170,9 +177,9 @@ bool LiveInterval::overlaps(const LiveInterval &Other,
   }
 }
 
-/// overlaps - Return true if the live interval overlaps a range specified
+/// overlaps - Return true if the live range overlaps an interval specified
 /// by [Start, End).
-bool LiveInterval::overlaps(SlotIndex Start, SlotIndex End) const {
+bool LiveRange::overlaps(SlotIndex Start, SlotIndex End) const {
   assert(Start < End && "Invalid range");
   const_iterator I = std::lower_bound(begin(), end(), End);
   return I != begin() && (--I)->end > Start;
@@ -182,7 +189,7 @@ bool LiveInterval::overlaps(SlotIndex Start, SlotIndex End) const {
 /// ValNo is dead, remove it.  If it is the largest value number, just nuke it
 /// (and any other deleted values neighboring it), otherwise mark it as ~1U so
 /// it can be nuked later.
-void LiveInterval::markValNoForDeletion(VNInfo *ValNo) {
+void LiveRange::markValNoForDeletion(VNInfo *ValNo) {
   if (ValNo->id == getNumValNums()-1) {
     do {
       valnos.pop_back();
@@ -194,137 +201,135 @@ void LiveInterval::markValNoForDeletion(VNInfo *ValNo) {
 
 /// RenumberValues - Renumber all values in order of appearance and delete the
 /// remaining unused values.
-void LiveInterval::RenumberValues(LiveIntervals &lis) {
+void LiveRange::RenumberValues() {
   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> Seen;
   valnos.clear();
   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
     VNInfo *VNI = I->valno;
     if (!Seen.insert(VNI))
       continue;
-    assert(!VNI->isUnused() && "Unused valno used by live range");
+    assert(!VNI->isUnused() && "Unused valno used by live segment");
     VNI->id = (unsigned)valnos.size();
     valnos.push_back(VNI);
   }
 }
 
-/// extendIntervalEndTo - This method is used when we want to extend the range
-/// specified by I to end at the specified endpoint.  To do this, we should
-/// merge and eliminate all ranges that this will overlap with.  The iterator is
-/// not invalidated.
-void LiveInterval::extendIntervalEndTo(Ranges::iterator I, SlotIndex NewEnd) {
-  assert(I != ranges.end() && "Not a valid interval!");
+/// This method is used when we want to extend the segment specified by I to end
+/// at the specified endpoint.  To do this, we should merge and eliminate all
+/// segments that this will overlap with.  The iterator is not invalidated.
+void LiveRange::extendSegmentEndTo(iterator I, SlotIndex NewEnd) {
+  assert(I != end() && "Not a valid segment!");
   VNInfo *ValNo = I->valno;
 
-  // Search for the first interval that we can't merge with.
-  Ranges::iterator MergeTo = llvm::next(I);
-  for (; MergeTo != ranges.end() && NewEnd >= MergeTo->end; ++MergeTo) {
+  // Search for the first segment that we can't merge with.
+  iterator MergeTo = llvm::next(I);
+  for (; MergeTo != end() && NewEnd >= MergeTo->end; ++MergeTo) {
     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
   }
 
-  // If NewEnd was in the middle of an interval, make sure to get its endpoint.
+  // If NewEnd was in the middle of a segment, make sure to get its endpoint.
   I->end = std::max(NewEnd, prior(MergeTo)->end);
 
-  // If the newly formed range now touches the range after it and if they have
-  // the same value number, merge the two ranges into one range.
-  if (MergeTo != ranges.end() && MergeTo->start <= I->end &&
+  // If the newly formed segment now touches the segment after it and if they
+  // have the same value number, merge the two segments into one segment.
+  if (MergeTo != end() && MergeTo->start <= I->end &&
       MergeTo->valno == ValNo) {
     I->end = MergeTo->end;
     ++MergeTo;
   }
 
-  // Erase any dead ranges.
-  ranges.erase(llvm::next(I), MergeTo);
+  // Erase any dead segments.
+  segments.erase(llvm::next(I), MergeTo);
 }
 
 
-/// extendIntervalStartTo - This method is used when we want to extend the range
-/// specified by I to start at the specified endpoint.  To do this, we should
-/// merge and eliminate all ranges that this will overlap with.
-LiveInterval::Ranges::iterator
-LiveInterval::extendIntervalStartTo(Ranges::iterator I, SlotIndex NewStart) {
-  assert(I != ranges.end() && "Not a valid interval!");
+/// This method is used when we want to extend the segment specified by I to
+/// start at the specified endpoint.  To do this, we should merge and eliminate
+/// all segments that this will overlap with.
+LiveRange::iterator
+LiveRange::extendSegmentStartTo(iterator I, SlotIndex NewStart) {
+  assert(I != end() && "Not a valid segment!");
   VNInfo *ValNo = I->valno;
 
-  // Search for the first interval that we can't merge with.
-  Ranges::iterator MergeTo = I;
+  // Search for the first segment that we can't merge with.
+  iterator MergeTo = I;
   do {
-    if (MergeTo == ranges.begin()) {
+    if (MergeTo == begin()) {
       I->start = NewStart;
-      ranges.erase(MergeTo, I);
+      segments.erase(MergeTo, I);
       return I;
     }
     assert(MergeTo->valno == ValNo && "Cannot merge with differing values!");
     --MergeTo;
   } while (NewStart <= MergeTo->start);
 
-  // If we start in the middle of another interval, just delete a range and
-  // extend that interval.
+  // If we start in the middle of another segment, just delete a range and
+  // extend that segment.
   if (MergeTo->end >= NewStart && MergeTo->valno == ValNo) {
     MergeTo->end = I->end;
   } else {
-    // Otherwise, extend the interval right after.
+    // Otherwise, extend the segment right after.
     ++MergeTo;
     MergeTo->start = NewStart;
     MergeTo->end = I->end;
   }
 
-  ranges.erase(llvm::next(MergeTo), llvm::next(I));
+  segments.erase(llvm::next(MergeTo), llvm::next(I));
   return MergeTo;
 }
 
-LiveInterval::iterator
-LiveInterval::addRangeFrom(LiveRange LR, iterator From) {
-  SlotIndex Start = LR.start, End = LR.end;
-  iterator it = std::upper_bound(From, ranges.end(), Start);
+LiveRange::iterator LiveRange::addSegmentFrom(Segment S, iterator From) {
+  SlotIndex Start = S.start, End = S.end;
+  iterator it = std::upper_bound(From, end(), Start);
 
-  // If the inserted interval starts in the middle or right at the end of
-  // another interval, just extend that interval to contain the range of LR.
-  if (it != ranges.begin()) {
+  // If the inserted segment starts in the middle or right at the end of
+  // another segment, just extend that segment to contain the segment of S.
+  if (it != begin()) {
     iterator B = prior(it);
-    if (LR.valno == B->valno) {
+    if (S.valno == B->valno) {
       if (B->start <= Start && B->end >= Start) {
-        extendIntervalEndTo(B, End);
+        extendSegmentEndTo(B, End);
         return B;
       }
     } else {
-      // Check to make sure that we are not overlapping two live ranges with
+      // Check to make sure that we are not overlapping two live segments with
       // different valno's.
       assert(B->end <= Start &&
-             "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's"
+             "Cannot overlap two segments with differing ValID's"
              " (did you def the same reg twice in a MachineInstr?)");
     }
   }
 
-  // Otherwise, if this range ends in the middle of, or right next to, another
-  // interval, merge it into that interval.
-  if (it != ranges.end()) {
-    if (LR.valno == it->valno) {
+  // Otherwise, if this segment ends in the middle of, or right next to, another
+  // segment, merge it into that segment.
+  if (it != end()) {
+    if (S.valno == it->valno) {
       if (it->start <= End) {
-        it = extendIntervalStartTo(it, Start);
+        it = extendSegmentStartTo(it, Start);
 
-        // If LR is a complete superset of an interval, we may need to grow its
+        // If S is a complete superset of a segment, we may need to grow its
         // endpoint as well.
         if (End > it->end)
-          extendIntervalEndTo(it, End);
+          extendSegmentEndTo(it, End);
         return it;
       }
     } else {
-      // Check to make sure that we are not overlapping two live ranges with
+      // Check to make sure that we are not overlapping two live segments with
       // different valno's.
       assert(it->start >= End &&
-             "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's");
+             "Cannot overlap two segments with differing ValID's");
     }
   }
 
-  // Otherwise, this is just a new range that doesn't interact with anything.
+  // Otherwise, this is just a new segment that doesn't interact with anything.
   // Insert it.
-  return ranges.insert(it, LR);
+  return segments.insert(it, S);
 }
 
-/// extendInBlock - If this interval is live before Kill in the basic
+/// extendInBlock - If this range is live before Kill in the basic
 /// block that starts at StartIdx, extend it to be live up to Kill and return
 /// the value. If there is no live range before Kill, return NULL.
-VNInfo *LiveInterval::extendInBlock(SlotIndex StartIdx, SlotIndex Kill) {
+VNInfo *LiveRange::extendInBlock(SlotIndex StartIdx, SlotIndex Kill) {
   if (empty())
     return 0;
   iterator I = std::upper_bound(begin(), end(), Kill.getPrevSlot());
@@ -334,20 +339,21 @@ VNInfo *LiveInterval::extendInBlock(SlotIndex StartIdx, SlotIndex Kill) {
   if (I->end <= StartIdx)
     return 0;
   if (I->end < Kill)
-    extendIntervalEndTo(I, Kill);
+    extendSegmentEndTo(I, Kill);
   return I->valno;
 }
 
-/// removeRange - Remove the specified range from this interval.  Note that
-/// the range must be in a single LiveRange in its entirety.
-void LiveInterval::removeRange(SlotIndex Start, SlotIndex End,
-                               bool RemoveDeadValNo) {
-  // Find the LiveRange containing this span.
-  Ranges::iterator I = find(Start);
-  assert(I != ranges.end() && "Range is not in interval!");
-  assert(I->containsRange(Start, End) && "Range is not entirely in interval!");
-
-  // If the span we are removing is at the start of the LiveRange, adjust it.
+/// Remove the specified segment from this range.  Note that the segment must
+/// be in a single Segment in its entirety.
+void LiveRange::removeSegment(SlotIndex Start, SlotIndex End,
+                              bool RemoveDeadValNo) {
+  // Find the Segment containing this span.
+  iterator I = find(Start);
+  assert(I != end() && "Segment is not in range!");
+  assert(I->containsInterval(Start, End)
+         && "Segment is not entirely in range!");
+
+  // If the span we are removing is at the start of the Segment, adjust it.
   VNInfo *ValNo = I->valno;
   if (I->start == Start) {
     if (I->end == End) {
@@ -365,54 +371,50 @@ void LiveInterval::removeRange(SlotIndex Start, SlotIndex End,
         }
       }
 
-      ranges.erase(I);  // Removed the whole LiveRange.
+      segments.erase(I);  // Removed the whole Segment.
     } else
       I->start = End;
     return;
   }
 
-  // Otherwise if the span we are removing is at the end of the LiveRange,
+  // Otherwise if the span we are removing is at the end of the Segment,
   // adjust the other way.
   if (I->end == End) {
     I->end = Start;
     return;
   }
 
-  // Otherwise, we are splitting the LiveRange into two pieces.
+  // Otherwise, we are splitting the Segment into two pieces.
   SlotIndex OldEnd = I->end;
-  I->end = Start;   // Trim the old interval.
+  I->end = Start;   // Trim the old segment.
 
   // Insert the new one.
-  ranges.insert(llvm::next(I), LiveRange(End, OldEnd, ValNo));
+  segments.insert(llvm::next(I), Segment(End, OldEnd, ValNo));
 }
 
-/// removeValNo - Remove all the ranges defined by the specified value#.
+/// removeValNo - Remove all the segments defined by the specified value#.
 /// Also remove the value# from value# list.
-void LiveInterval::removeValNo(VNInfo *ValNo) {
+void LiveRange::removeValNo(VNInfo *ValNo) {
   if (empty()) return;
-  Ranges::iterator I = ranges.end();
-  Ranges::iterator E = ranges.begin();
+  iterator I = end();
+  iterator E = begin();
   do {
     --I;
     if (I->valno == ValNo)
-      ranges.erase(I);
+      segments.erase(I);
   } while (I != E);
   // Now that ValNo is dead, remove it.
   markValNoForDeletion(ValNo);
 }
 
-/// 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 LiveInterval::join(LiveInterval &Other,
-                        const int *LHSValNoAssignments,
-                        const int *RHSValNoAssignments,
-                        SmallVector<VNInfo*, 16> &NewVNInfo,
-                        MachineRegisterInfo *MRI) {
+void LiveRange::join(LiveRange &Other,
+                     const int *LHSValNoAssignments,
+                     const int *RHSValNoAssignments,
+                     SmallVectorImpl<VNInfo *> &NewVNInfo) {
   verify();
 
-  // Determine if any of our live range values are mapped.  This is uncommon, so
-  // we want to avoid the interval scan if not.
+  // Determine if any of our values are mapped.  This is uncommon, so we want
+  // to avoid the range scan if not.
   bool MustMapCurValNos = false;
   unsigned NumVals = getNumValNums();
   unsigned NumNewVals = NewVNInfo.size();
@@ -425,24 +427,23 @@ void LiveInterval::join(LiveInterval &Other,
     }
   }
 
-  // If we have to apply a mapping to our base interval assignment, rewrite it
-  // now.
-  if (MustMapCurValNos) {
+  // If we have to apply a mapping to our base range assignment, rewrite it now.
+  if (MustMapCurValNos && !empty()) {
     // Map the first live range.
 
     iterator OutIt = begin();
     OutIt->valno = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[OutIt->valno->id]];
-    for (iterator I = next(OutIt), E = end(); I != E; ++I) {
+    for (iterator I = llvm::next(OutIt), E = end(); I != E; ++I) {
       VNInfo* nextValNo = NewVNInfo[LHSValNoAssignments[I->valno->id]];
       assert(nextValNo != 0 && "Huh?");
 
       // If this live range has the same value # as its immediate predecessor,
-      // and if they are neighbors, remove one LiveRange.  This happens when we
+      // and if they are neighbors, remove one Segment.  This happens when we
       // have [0,4:0)[4,7:1) and map 0/1 onto the same value #.
       if (OutIt->valno == nextValNo && OutIt->end == I->start) {
         OutIt->end = I->end;
       } else {
-        // Didn't merge. Move OutIt to the next interval,
+        // Didn't merge. Move OutIt to the next segment,
         ++OutIt;
         OutIt->valno = nextValNo;
         if (OutIt != I) {
@@ -451,18 +452,20 @@ void LiveInterval::join(LiveInterval &Other,
         }
       }
     }
-    // If we merge some live ranges, chop off the end.
+    // If we merge some segments, chop off the end.
     ++OutIt;
-    ranges.erase(OutIt, end());
+    segments.erase(OutIt, end());
   }
 
-  // Remember assignements because val# ids are changing.
-  SmallVector<unsigned, 16> OtherAssignments;
+  // Rewrite Other values before changing the VNInfo ids.
+  // This can leave Other in an invalid state because we're not coalescing
+  // touching segments that now have identical values. That's OK since Other is
+  // not supposed to be valid after calling join();
   for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I)
-    OtherAssignments.push_back(RHSValNoAssignments[I->valno->id]);
+    I->valno = NewVNInfo[RHSValNoAssignments[I->valno->id]];
 
   // Update val# info. Renumber them and make sure they all belong to this
-  // LiveInterval now. Also remove dead val#'s.
+  // LiveRange now. Also remove dead val#'s.
   unsigned NumValNos = 0;
   for (unsigned i = 0; i < NumNewVals; ++i) {
     VNInfo *VNI = NewVNInfo[i];
@@ -477,176 +480,42 @@ void LiveInterval::join(LiveInterval &Other,
   if (NumNewVals < NumVals)
     valnos.resize(NumNewVals);  // shrinkify
 
-  // Okay, now insert the RHS live ranges into the LHS.
-  unsigned RangeNo = 0;
-  for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I, ++RangeNo) {
-    // Map the valno in the other live range to the current live range.
-    I->valno = NewVNInfo[OtherAssignments[RangeNo]];
-    assert(I->valno && "Adding a dead range?");
-  }
-  mergeIntervalRanges(Other);
-
-  verify();
-}
-
-/// \brief Helper function for merging in another LiveInterval's ranges.
-///
-/// This is a helper routine implementing an efficient merge of another
-/// LiveIntervals ranges into the current interval.
-///
-/// \param LHSValNo If non-NULL, set as the new value number for every range
-///                 from RHS which is merged into the LHS.
-/// \param RHSValNo If non-NULL, then only ranges in RHS whose original value
-///                 number maches this value number will be merged into LHS.
-void LiveInterval::mergeIntervalRanges(const LiveInterval &RHS,
-                                       VNInfo *LHSValNo,
-                                       const VNInfo *RHSValNo) {
-  if (RHS.empty())
-    return;
-
-  // Ensure we're starting with a valid range. Note that we don't verify RHS
-  // because it may have had its value numbers adjusted in preparation for
-  // merging.
-  verify();
-
-  // The strategy for merging these efficiently is as follows:
-  //
-  // 1) Find the beginning of the impacted ranges in the LHS.
-  // 2) Create a new, merged sub-squence of ranges merging from the position in
-  //    #1 until either LHS or RHS is exhausted. Any part of LHS between RHS
-  //    entries being merged will be copied into this new range.
-  // 3) Replace the relevant section in LHS with these newly merged ranges.
-  // 4) Append any remaning ranges from RHS if LHS is exhausted in #2.
-  //
-  // We don't follow the typical in-place merge strategy for sorted ranges of
-  // appending the new ranges to the back and then using std::inplace_merge
-  // because one step of the merge can both mutate the original elements and
-  // remove elements from the original. Essentially, because the merge includes
-  // collapsing overlapping ranges, a more complex approach is required.
-
-  // We do an initial binary search to optimize for a common pattern: a large
-  // LHS, and a very small RHS.
-  const_iterator RI = RHS.begin(), RE = RHS.end();
-  iterator LE = end(), LI = std::upper_bound(begin(), LE, *RI);
-
-  // Merge into NewRanges until one of the ranges is exhausted.
-  SmallVector<LiveRange, 4> NewRanges;
-
-  // Keep track of where to begin the replacement.
-  iterator ReplaceI = LI;
-
-  // If there are preceding ranges in the LHS, put the last one into NewRanges
-  // so we can optionally extend it. Adjust the replacement point accordingly.
-  if (LI != begin()) {
-    ReplaceI = llvm::prior(LI);
-    NewRanges.push_back(*ReplaceI);
-  }
-
-  // Now loop over the mergable portions of both LHS and RHS, merging into
-  // NewRanges.
-  while (LI != LE && RI != RE) {
-    // Skip incoming ranges with the wrong value.
-    if (RHSValNo && RI->valno != RHSValNo) {
-      ++RI;
-      continue;
-    }
-
-    // Select the first range. We pick the earliest start point, and then the
-    // largest range.
-    LiveRange R = *LI;
-    if (*RI < R) {
-      R = *RI;
-      ++RI;
-      if (LHSValNo)
-        R.valno = LHSValNo;
-    } else {
-      ++LI;
-    }
-
-    if (NewRanges.empty()) {
-      NewRanges.push_back(R);
-      continue;
-    }
-
-    LiveRange &LastR = NewRanges.back();
-    if (R.valno == LastR.valno) {
-      // Try to merge this range into the last one.
-      if (R.start <= LastR.end) {
-        LastR.end = std::max(LastR.end, R.end);
-        continue;
-      }
-    } else {
-      // We can't merge ranges across a value number.
-      assert(R.start >= LastR.end &&
-             "Cannot overlap two LiveRanges with differing ValID's");
-    }
-
-    // If all else fails, just append the range.
-    NewRanges.push_back(R);
-  }
-  assert(RI == RE || LI == LE);
-
-  // Check for being able to merge into the trailing sequence of ranges on the LHS.
-  if (!NewRanges.empty())
-    for (; LI != LE && (LI->valno == NewRanges.back().valno &&
-                        LI->start <= NewRanges.back().end);
-         ++LI)
-      NewRanges.back().end = std::max(NewRanges.back().end, LI->end);
-
-  // Replace the ranges in the LHS with the newly merged ones. It would be
-  // really nice if there were a move-supporting 'replace' directly in
-  // SmallVector, but as there is not, we pay the price of copies to avoid
-  // wasted memory allocations.
-  SmallVectorImpl<LiveRange>::iterator NRI = NewRanges.begin(),
-                                       NRE = NewRanges.end();
-  for (; ReplaceI != LI && NRI != NRE; ++ReplaceI, ++NRI)
-    *ReplaceI = *NRI;
-  if (NRI == NRE)
-    ranges.erase(ReplaceI, LI);
-  else
-    ranges.insert(LI, NRI, NRE);
-
-  // And finally insert any trailing end of RHS (if we have one).
-  for (; RI != RE; ++RI) {
-    LiveRange R = *RI;
-    if (LHSValNo)
-      R.valno = LHSValNo;
-    if (!ranges.empty() &&
-        ranges.back().valno == R.valno && R.start <= ranges.back().end)
-      ranges.back().end = std::max(ranges.back().end, R.end);
-    else
-      ranges.push_back(R);
-  }
-
-  // Ensure we finished with a valid new sequence of ranges.
-  verify();
+  // Okay, now insert the RHS live segments into the LHS.
+  LiveRangeUpdater Updater(this);
+  for (iterator I = Other.begin(), E = Other.end(); I != E; ++I)
+    Updater.add(*I);
 }
 
-/// MergeRangesInAsValue - Merge all of the intervals 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 LiveInterval::MergeRangesInAsValue(const LiveInterval &RHS,
-                                        VNInfo *LHSValNo) {
-  mergeIntervalRanges(RHS, LHSValNo);
+/// Merge all of the segments in RHS into this live range as the specified
+/// value number.  The segments in RHS are allowed to overlap with segments in
+/// the current range, but only if the overlapping segments have the
+/// specified value number.
+void LiveRange::MergeSegmentsInAsValue(const LiveRange &RHS,
+                                       VNInfo *LHSValNo) {
+  LiveRangeUpdater Updater(this);
+  for (const_iterator I = RHS.begin(), E = RHS.end(); I != E; ++I)
+    Updater.add(I->start, I->end, 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, it will replace the value numbers of the overlaped
-/// live ranges with the specified value number.
-void LiveInterval::MergeValueInAsValue(const LiveInterval &RHS,
-                                       const VNInfo *RHSValNo,
-                                       VNInfo *LHSValNo) {
-  mergeIntervalRanges(RHS, LHSValNo, RHSValNo);
+/// MergeValueInAsValue - Merge all of the live segments of a specific val#
+/// in RHS into this live range as the specified value number.
+/// The segments in RHS are allowed to overlap with segments in the
+/// current range, it will replace the value numbers of the overlaped
+/// segments with the specified value number.
+void LiveRange::MergeValueInAsValue(const LiveRange &RHS,
+                                    const VNInfo *RHSValNo,
+                                    VNInfo *LHSValNo) {
+  LiveRangeUpdater Updater(this);
+  for (const_iterator I = RHS.begin(), E = RHS.end(); I != E; ++I)
+    if (I->valno == RHSValNo)
+      Updater.add(I->start, I->end, LHSValNo);
 }
 
 /// 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
+/// segments 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.
-VNInfo* LiveInterval::MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2) {
+VNInfo *LiveRange::MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2) {
   assert(V1 != V2 && "Identical value#'s are always equivalent!");
 
   // This code actually merges the (numerically) larger value number into the
@@ -660,37 +529,37 @@ VNInfo* LiveInterval::MergeValueNumberInto(VNInfo *V1, VNInfo *V2) {
     std::swap(V1, V2);
   }
 
-  // Merge V1 live ranges into V2.
+  // Merge V1 segments into V2.
   for (iterator I = begin(); I != end(); ) {
-    iterator LR = I++;
-    if (LR->valno != V1) continue;  // Not a V1 LiveRange.
+    iterator S = I++;
+    if (S->valno != V1) continue;  // Not a V1 Segment.
 
     // Okay, we found a V1 live range.  If it had a previous, touching, V2 live
     // range, extend it.
-    if (LR != begin()) {
-      iterator Prev = LR-1;
-      if (Prev->valno == V2 && Prev->end == LR->start) {
-        Prev->end = LR->end;
+    if (S != begin()) {
+      iterator Prev = S-1;
+      if (Prev->valno == V2 && Prev->end == S->start) {
+        Prev->end = S->end;
 
         // Erase this live-range.
-        ranges.erase(LR);
+        segments.erase(S);
         I = Prev+1;
-        LR = Prev;
+        S = Prev;
       }
     }
 
     // Okay, now we have a V1 or V2 live range that is maximally merged forward.
     // Ensure that it is a V2 live-range.
-    LR->valno = V2;
+    S->valno = V2;
 
-    // If we can merge it into later V2 live ranges, do so now.  We ignore any
-    // following V1 live ranges, as they will be merged in subsequent iterations
+    // If we can merge it into later V2 segments, do so now.  We ignore any
+    // following V1 segments, as they will be merged in subsequent iterations
     // of the loop.
     if (I != end()) {
-      if (I->start == LR->end && I->valno == V2) {
-        LR->end = I->end;
-        ranges.erase(I);
-        I = LR+1;
+      if (I->start == S->end && I->valno == V2) {
+        S->end = I->end;
+        segments.erase(I);
+        I = S+1;
       }
     }
   }
@@ -708,22 +577,21 @@ unsigned LiveInterval::getSize() const {
   return Sum;
 }
 
-raw_ostream& llvm::operator<<(raw_ostream& os, const LiveRange &LR) {
-  return os << '[' << LR.start << ',' << LR.end << ':' << LR.valno->id << ")";
+raw_ostream& llvm::operator<<(raw_ostream& os, const LiveRange::Segment &S) {
+  return os << '[' << S.start << ',' << S.end << ':' << S.valno->id << ")";
 }
 
 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
-void LiveRange::dump() const {
+void LiveRange::Segment::dump() const {
   dbgs() << *this << "\n";
 }
 #endif
 
-void LiveInterval::print(raw_ostream &OS) const {
+void LiveRange::print(raw_ostream &OS) const {
   if (empty())
     OS << "EMPTY";
   else {
-    for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = ranges.begin(),
-           E = ranges.end(); I != E; ++I) {
+    for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
       OS << *I;
       assert(I->valno == getValNumInfo(I->valno->id) && "Bad VNInfo");
     }
@@ -750,18 +618,19 @@ void LiveInterval::print(raw_ostream &OS) const {
 }
 
 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
-void LiveInterval::dump() const {
+void LiveRange::dump() const {
   dbgs() << *this << "\n";
 }
 #endif
 
 #ifndef NDEBUG
-void LiveInterval::verify() const {
+void LiveRange::verify() const {
   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
     assert(I->start.isValid());
     assert(I->end.isValid());
     assert(I->start < I->end);
     assert(I->valno != 0);
+    assert(I->valno->id < valnos.size());
     assert(I->valno == valnos[I->valno->id]);
     if (llvm::next(I) != E) {
       assert(I->end <= llvm::next(I)->start);
@@ -773,8 +642,205 @@ void LiveInterval::verify() const {
 #endif
 
 
-void LiveRange::print(raw_ostream &os) const {
-  os << *this;
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//                           LiveRangeUpdater class
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// The LiveRangeUpdater class always maintains these invariants:
+//
+// - When LastStart is invalid, Spills is empty and the iterators are invalid.
+//   This is the initial state, and the state created by flush().
+//   In this state, isDirty() returns false.
+//
+// Otherwise, segments are kept in three separate areas:
+//
+// 1. [begin; WriteI) at the front of LR.
+// 2. [ReadI; end) at the back of LR.
+// 3. Spills.
+//
+// - LR.begin() <= WriteI <= ReadI <= LR.end().
+// - Segments in all three areas are fully ordered and coalesced.
+// - Segments in area 1 precede and can't coalesce with segments in area 2.
+// - Segments in Spills precede and can't coalesce with segments in area 2.
+// - No coalescing is possible between segments in Spills and segments in area
+//   1, and there are no overlapping segments.
+//
+// The segments in Spills are not ordered with respect to the segments in area
+// 1. They need to be merged.
+//
+// When they exist, Spills.back().start <= LastStart,
+//                 and WriteI[-1].start <= LastStart.
+
+void LiveRangeUpdater::print(raw_ostream &OS) const {
+  if (!isDirty()) {
+    if (LR)
+      OS << "Clean updater: " << *LR << '\n';
+    else
+      OS << "Null updater.\n";
+    return;
+  }
+  assert(LR && "Can't have null LR in dirty updater.");
+  OS << " updater with gap = " << (ReadI - WriteI)
+     << ", last start = " << LastStart
+     << ":\n  Area 1:";
+  for (LiveRange::const_iterator I = LR->begin(); I != WriteI; ++I)
+    OS << ' ' << *I;
+  OS << "\n  Spills:";
+  for (unsigned I = 0, E = Spills.size(); I != E; ++I)
+    OS << ' ' << Spills[I];
+  OS << "\n  Area 2:";
+  for (LiveRange::const_iterator I = ReadI, E = LR->end(); I != E; ++I)
+    OS << ' ' << *I;
+  OS << '\n';
+}
+
+void LiveRangeUpdater::dump() const
+{
+  print(errs());
+}
+
+// Determine if A and B should be coalesced.
+static inline bool coalescable(const LiveRange::Segment &A,
+                               const LiveRange::Segment &B) {
+  assert(A.start <= B.start && "Unordered live segments.");
+  if (A.end == B.start)
+    return A.valno == B.valno;
+  if (A.end < B.start)
+    return false;
+  assert(A.valno == B.valno && "Cannot overlap different values");
+  return true;
+}
+
+void LiveRangeUpdater::add(LiveRange::Segment Seg) {
+  assert(LR && "Cannot add to a null destination");
+
+  // Flush the state if Start moves backwards.
+  if (!LastStart.isValid() || LastStart > Seg.start) {
+    if (isDirty())
+      flush();
+    // This brings us to an uninitialized state. Reinitialize.
+    assert(Spills.empty() && "Leftover spilled segments");
+    WriteI = ReadI = LR->begin();
+  }
+
+  // Remember start for next time.
+  LastStart = Seg.start;
+
+  // Advance ReadI until it ends after Seg.start.
+  LiveRange::iterator E = LR->end();
+  if (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start) {
+    // First try to close the gap between WriteI and ReadI with spills.
+    if (ReadI != WriteI)
+      mergeSpills();
+    // Then advance ReadI.
+    if (ReadI == WriteI)
+      ReadI = WriteI = LR->find(Seg.start);
+    else
+      while (ReadI != E && ReadI->end <= Seg.start)
+        *WriteI++ = *ReadI++;
+  }
+
+  assert(ReadI == E || ReadI->end > Seg.start);
+
+  // Check if the ReadI segment begins early.
+  if (ReadI != E && ReadI->start <= Seg.start) {
+    assert(ReadI->valno == Seg.valno && "Cannot overlap different values");
+    // Bail if Seg is completely contained in ReadI.
+    if (ReadI->end >= Seg.end)
+      return;
+    // Coalesce into Seg.
+    Seg.start = ReadI->start;
+    ++ReadI;
+  }
+
+  // Coalesce as much as possible from ReadI into Seg.
+  while (ReadI != E && coalescable(Seg, *ReadI)) {
+    Seg.end = std::max(Seg.end, ReadI->end);
+    ++ReadI;
+  }
+
+  // Try coalescing Spills.back() into Seg.
+  if (!Spills.empty() && coalescable(Spills.back(), Seg)) {
+    Seg.start = Spills.back().start;
+    Seg.end = std::max(Spills.back().end, Seg.end);
+    Spills.pop_back();
+  }
+
+  // Try coalescing Seg into WriteI[-1].
+  if (WriteI != LR->begin() && coalescable(WriteI[-1], Seg)) {
+    WriteI[-1].end = std::max(WriteI[-1].end, Seg.end);
+    return;
+  }
+
+  // Seg doesn't coalesce with anything, and needs to be inserted somewhere.
+  if (WriteI != ReadI) {
+    *WriteI++ = Seg;
+    return;
+  }
+
+  // Finally, append to LR or Spills.
+  if (WriteI == E) {
+    LR->segments.push_back(Seg);
+    WriteI = ReadI = LR->end();
+  } else
+    Spills.push_back(Seg);
+}
+
+// Merge as many spilled segments as possible into the gap between WriteI
+// and ReadI. Advance WriteI to reflect the inserted instructions.
+void LiveRangeUpdater::mergeSpills() {
+  // Perform a backwards merge of Spills and [SpillI;WriteI).
+  size_t GapSize = ReadI - WriteI;
+  size_t NumMoved = std::min(Spills.size(), GapSize);
+  LiveRange::iterator Src = WriteI;
+  LiveRange::iterator Dst = Src + NumMoved;
+  LiveRange::iterator SpillSrc = Spills.end();
+  LiveRange::iterator B = LR->begin();
+
+  // This is the new WriteI position after merging spills.
+  WriteI = Dst;
+
+  // Now merge Src and Spills backwards.
+  while (Src != Dst) {
+    if (Src != B && Src[-1].start > SpillSrc[-1].start)
+      *--Dst = *--Src;
+    else
+      *--Dst = *--SpillSrc;
+  }
+  assert(NumMoved == size_t(Spills.end() - SpillSrc));
+  Spills.erase(SpillSrc, Spills.end());
+}
+
+void LiveRangeUpdater::flush() {
+  if (!isDirty())
+    return;
+  // Clear the dirty state.
+  LastStart = SlotIndex();
+
+  assert(LR && "Cannot add to a null destination");
+
+  // Nothing to merge?
+  if (Spills.empty()) {
+    LR->segments.erase(WriteI, ReadI);
+    LR->verify();
+    return;
+  }
+
+  // Resize the WriteI - ReadI gap to match Spills.
+  size_t GapSize = ReadI - WriteI;
+  if (GapSize < Spills.size()) {
+    // The gap is too small. Make some room.
+    size_t WritePos = WriteI - LR->begin();
+    LR->segments.insert(ReadI, Spills.size() - GapSize, LiveRange::Segment());
+    // This also invalidated ReadI, but it is recomputed below.
+    WriteI = LR->begin() + WritePos;
+  } else {
+    // Shrink the gap if necessary.
+    LR->segments.erase(WriteI + Spills.size(), ReadI);
+  }
+  ReadI = WriteI + Spills.size();
+  mergeSpills();
+  LR->verify();
 }
 
 unsigned ConnectedVNInfoEqClasses::Classify(const LiveInterval *LI) {
@@ -833,8 +899,16 @@ void ConnectedVNInfoEqClasses::Distribute(LiveInterval *LIV[],
     MachineOperand &MO = RI.getOperand();
     MachineInstr *MI = MO.getParent();
     ++RI;
-    // DBG_VALUE instructions should have been eliminated earlier.
-    LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS.getInstructionIndex(MI));
+    // DBG_VALUE instructions don't have slot indexes, so get the index of the
+    // instruction before them.
+    // Normally, DBG_VALUE instructions are removed before this function is
+    // called, but it is not a requirement.
+    SlotIndex Idx;
+    if (MI->isDebugValue())
+      Idx = LIS.getSlotIndexes()->getIndexBefore(MI);
+    else
+      Idx = LIS.getInstructionIndex(MI);
+    LiveRangeQuery LRQ(LI, Idx);
     const VNInfo *VNI = MO.readsReg() ? LRQ.valueIn() : LRQ.valueDefined();
     // In the case of an <undef> use that isn't tied to any def, VNI will be
     // NULL. If the use is tied to a def, VNI will be the defined value.
@@ -851,11 +925,11 @@ void ConnectedVNInfoEqClasses::Distribute(LiveInterval *LIV[],
     if (unsigned eq = EqClass[I->valno->id]) {
       assert((LIV[eq]->empty() || LIV[eq]->expiredAt(I->start)) &&
              "New intervals should be empty");
-      LIV[eq]->ranges.push_back(*I);
+      LIV[eq]->segments.push_back(*I);
     } else
       *J++ = *I;
   }
-  LI.ranges.erase(J, E);
+  LI.segments.erase(J, E);
 
   // Transfer VNInfos to their new owners and renumber them.
   unsigned j = 0, e = LI.getNumValNums();