LiveIntervalAnalysis: Update SubRanges in shrinkToUses().
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / LiveIntervalAnalysis.cpp
index f1b839481131c17512ddcdab02e9b9b51f39077e..a1c742462fa5990e8d63a927e06be33bd1131fb5 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "regalloc"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "LiveRangeCalc.h"
 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
 #include "llvm/IR/Value.h"
+#include "llvm/Support/BlockFrequency.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 #include <algorithm>
 #include <cmath>
 #include <limits>
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "regalloc"
+
 char LiveIntervals::ID = 0;
 char &llvm::LiveIntervalsID = LiveIntervals::ID;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LiveIntervals, "liveintervals",
@@ -51,6 +54,14 @@ INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
 INITIALIZE_PASS_END(LiveIntervals, "liveintervals",
                 "Live Interval Analysis", false, false)
 
+#ifndef NDEBUG
+static cl::opt<bool> EnablePrecomputePhysRegs(
+  "precompute-phys-liveness", cl::Hidden,
+  cl::desc("Eagerly compute live intervals for all physreg units."));
+#else
+static bool EnablePrecomputePhysRegs = false;
+#endif // NDEBUG
+
 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesCFG();
   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
@@ -69,7 +80,7 @@ void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 }
 
 LiveIntervals::LiveIntervals() : MachineFunctionPass(ID),
-  DomTree(0), LRCalc(0) {
+  DomTree(nullptr), LRCalc(nullptr) {
   initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 
@@ -86,22 +97,21 @@ void LiveIntervals::releaseMemory() {
   RegMaskBits.clear();
   RegMaskBlocks.clear();
 
-  for (unsigned i = 0, e = RegUnitIntervals.size(); i != e; ++i)
-    delete RegUnitIntervals[i];
-  RegUnitIntervals.clear();
+  for (unsigned i = 0, e = RegUnitRanges.size(); i != e; ++i)
+    delete RegUnitRanges[i];
+  RegUnitRanges.clear();
 
   // Release VNInfo memory regions, VNInfo objects don't need to be dtor'd.
   VNInfoAllocator.Reset();
 }
 
-/// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
+/// runOnMachineFunction - calculates LiveIntervals
 ///
 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   MF = &fn;
   MRI = &MF->getRegInfo();
-  TM = &fn.getTarget();
-  TRI = TM->getRegisterInfo();
-  TII = TM->getInstrInfo();
+  TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
+  TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
   Indexes = &getAnalysis<SlotIndexes>();
   DomTree = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
@@ -115,6 +125,12 @@ bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   computeRegMasks();
   computeLiveInRegUnits();
 
+  if (EnablePrecomputePhysRegs) {
+    // For stress testing, precompute live ranges of all physical register
+    // units, including reserved registers.
+    for (unsigned i = 0, e = TRI->getNumRegUnits(); i != e; ++i)
+      getRegUnit(i);
+  }
   DEBUG(dump());
   return true;
 }
@@ -124,15 +140,15 @@ void LiveIntervals::print(raw_ostream &OS, const Module* ) const {
   OS << "********** INTERVALS **********\n";
 
   // Dump the regunits.
-  for (unsigned i = 0, e = RegUnitIntervals.size(); i != e; ++i)
-    if (LiveInterval *LI = RegUnitIntervals[i])
-      OS << PrintRegUnit(i, TRI) << " = " << *LI << '\n';
+  for (unsigned i = 0, e = RegUnitRanges.size(); i != e; ++i)
+    if (LiveRange *LR = RegUnitRanges[i])
+      OS << PrintRegUnit(i, TRI) << ' ' << *LR << '\n';
 
   // Dump the virtregs.
   for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
     if (hasInterval(Reg))
-      OS << PrintReg(Reg) << " = " << getInterval(Reg) << '\n';
+      OS << getInterval(Reg) << '\n';
   }
 
   OS << "RegMasks:";
@@ -155,19 +171,21 @@ void LiveIntervals::dumpInstrs() const {
 #endif
 
 LiveInterval* LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
-  float Weight = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ? HUGE_VALF : 0.0F;
+  float Weight = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ?
+                  llvm::huge_valf : 0.0F;
   return new LiveInterval(reg, Weight);
 }
 
 
 /// computeVirtRegInterval - Compute the live interval of a virtual register,
 /// based on defs and uses.
-void LiveIntervals::computeVirtRegInterval(LiveInterval *LI) {
+void LiveIntervals::computeVirtRegInterval(LiveInterval &LI) {
   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
-  assert(LI->empty() && "Should only compute empty intervals.");
+  assert(LI.empty() && "Should only compute empty intervals.");
   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
   LRCalc->createDeadDefs(LI);
   LRCalc->extendToUses(LI);
+  computeDeadValues(LI, LI);
 }
 
 void LiveIntervals::computeVirtRegs() {
@@ -175,9 +193,7 @@ void LiveIntervals::computeVirtRegs() {
     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
       continue;
-    LiveInterval *LI = createInterval(Reg);
-    VirtRegIntervals[Reg] = LI;
-    computeVirtRegInterval(LI);
+    createAndComputeVirtRegInterval(Reg);
   }
 }
 
@@ -214,12 +230,10 @@ void LiveIntervals::computeRegMasks() {
 // interference.
 //
 
-/// computeRegUnitInterval - Compute the live interval of a register unit, based
-/// on the uses and defs of aliasing registers.  The interval should be empty,
+/// computeRegUnitInterval - Compute the live range of a register unit, based
+/// on the uses and defs of aliasing registers.  The range should be empty,
 /// or contain only dead phi-defs from ABI blocks.
-void LiveIntervals::computeRegUnitInterval(LiveInterval *LI) {
-  unsigned Unit = LI->reg;
-
+void LiveIntervals::computeRegUnitRange(LiveRange &LR, unsigned Unit) {
   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
 
@@ -229,25 +243,21 @@ void LiveIntervals::computeRegUnitInterval(LiveInterval *LI) {
   // idempotent. It is very rare for a register unit to have multiple roots, so
   // uniquing super-registers is probably not worthwhile.
   for (MCRegUnitRootIterator Roots(Unit, TRI); Roots.isValid(); ++Roots) {
-    unsigned Root = *Roots;
-    if (!MRI->reg_empty(Root))
-      LRCalc->createDeadDefs(LI, Root);
-    for (MCSuperRegIterator Supers(Root, TRI); Supers.isValid(); ++Supers) {
+    for (MCSuperRegIterator Supers(*Roots, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
+         Supers.isValid(); ++Supers) {
       if (!MRI->reg_empty(*Supers))
-        LRCalc->createDeadDefs(LI, *Supers);
+        LRCalc->createDeadDefs(LR, *Supers);
     }
   }
 
-  // Now extend LI to reach all uses.
+  // Now extend LR to reach all uses.
   // Ignore uses of reserved registers. We only track defs of those.
   for (MCRegUnitRootIterator Roots(Unit, TRI); Roots.isValid(); ++Roots) {
-    unsigned Root = *Roots;
-    if (!MRI->isReserved(Root) && !MRI->reg_empty(Root))
-      LRCalc->extendToUses(LI, Root);
-    for (MCSuperRegIterator Supers(Root, TRI); Supers.isValid(); ++Supers) {
+    for (MCSuperRegIterator Supers(*Roots, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
+         Supers.isValid(); ++Supers) {
       unsigned Reg = *Supers;
       if (!MRI->isReserved(Reg) && !MRI->reg_empty(Reg))
-        LRCalc->extendToUses(LI, Reg);
+        LRCalc->extendToUses(LR, Reg);
     }
   }
 }
@@ -258,11 +268,11 @@ void LiveIntervals::computeRegUnitInterval(LiveInterval *LI) {
 /// without a corresponding def when entering the entry block or a landing pad.
 ///
 void LiveIntervals::computeLiveInRegUnits() {
-  RegUnitIntervals.resize(TRI->getNumRegUnits());
+  RegUnitRanges.resize(TRI->getNumRegUnits());
   DEBUG(dbgs() << "Computing live-in reg-units in ABI blocks.\n");
 
-  // Keep track of the intervals allocated.
-  SmallVector<LiveInterval*, 8> NewIntvs;
+  // Keep track of the live range sets allocated.
+  SmallVector<unsigned, 8> NewRanges;
 
   // Check all basic blocks for live-ins.
   for (MachineFunction::const_iterator MFI = MF->begin(), MFE = MF->end();
@@ -280,101 +290,71 @@ void LiveIntervals::computeLiveInRegUnits() {
          LIE = MBB->livein_end(); LII != LIE; ++LII) {
       for (MCRegUnitIterator Units(*LII, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
         unsigned Unit = *Units;
-        LiveInterval *Intv = RegUnitIntervals[Unit];
-        if (!Intv) {
-          Intv = RegUnitIntervals[Unit] = new LiveInterval(Unit, HUGE_VALF);
-          NewIntvs.push_back(Intv);
+        LiveRange *LR = RegUnitRanges[Unit];
+        if (!LR) {
+          LR = RegUnitRanges[Unit] = new LiveRange();
+          NewRanges.push_back(Unit);
         }
-        VNInfo *VNI = Intv->createDeadDef(Begin, getVNInfoAllocator());
+        VNInfo *VNI = LR->createDeadDef(Begin, getVNInfoAllocator());
         (void)VNI;
         DEBUG(dbgs() << ' ' << PrintRegUnit(Unit, TRI) << '#' << VNI->id);
       }
     }
     DEBUG(dbgs() << '\n');
   }
-  DEBUG(dbgs() << "Created " << NewIntvs.size() << " new intervals.\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Created " << NewRanges.size() << " new intervals.\n");
 
-  // Compute the 'normal' part of the intervals.
-  for (unsigned i = 0, e = NewIntvs.size(); i != e; ++i)
-    computeRegUnitInterval(NewIntvs[i]);
+  // Compute the 'normal' part of the ranges.
+  for (unsigned i = 0, e = NewRanges.size(); i != e; ++i) {
+    unsigned Unit = NewRanges[i];
+    computeRegUnitRange(*RegUnitRanges[Unit], Unit);
+  }
 }
 
 
-/// shrinkToUses - After removing some uses of a register, shrink its live
-/// range to just the remaining uses. This method does not compute reaching
-/// defs for new uses, and it doesn't remove dead defs.
-bool LiveIntervals::shrinkToUses(LiveInterval *li,
-                                 SmallVectorImpl<MachineInstr*> *dead) {
-  DEBUG(dbgs() << "Shrink: " << *li << '\n');
-  assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(li->reg)
-         && "Can only shrink virtual registers");
-  // Find all the values used, including PHI kills.
-  SmallVector<std::pair<SlotIndex, VNInfo*>, 16> WorkList;
-
-  // Blocks that have already been added to WorkList as live-out.
-  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16> LiveOut;
-
-  // Visit all instructions reading li->reg.
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(li->reg);
-       MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
-    if (UseMI->isDebugValue() || !UseMI->readsVirtualRegister(li->reg))
-      continue;
-    SlotIndex Idx = getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot();
-    LiveRangeQuery LRQ(*li, Idx);
-    VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
-    if (!VNI) {
-      // This shouldn't happen: readsVirtualRegister returns true, but there is
-      // no live value. It is likely caused by a target getting <undef> flags
-      // wrong.
-      DEBUG(dbgs() << Idx << '\t' << *UseMI
-                   << "Warning: Instr claims to read non-existent value in "
-                    << *li << '\n');
-      continue;
-    }
-    // Special case: An early-clobber tied operand reads and writes the
-    // register one slot early.
-    if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined())
-      Idx = DefVNI->def;
-
-    WorkList.push_back(std::make_pair(Idx, VNI));
-  }
-
-  // Create a new live interval with only minimal live segments per def.
-  LiveInterval NewLI(li->reg, 0);
-  for (LiveInterval::vni_iterator I = li->vni_begin(), E = li->vni_end();
-       I != E; ++I) {
-    VNInfo *VNI = *I;
+static void createSegmentsForValues(LiveRange &LR,
+      iterator_range<LiveInterval::vni_iterator> VNIs) {
+  for (auto VNI : VNIs) {
     if (VNI->isUnused())
       continue;
-    NewLI.addRange(LiveRange(VNI->def, VNI->def.getDeadSlot(), VNI));
+    SlotIndex Def = VNI->def;
+    LR.addSegment(LiveRange::Segment(Def, Def.getDeadSlot(), VNI));
   }
+}
+
+typedef SmallVector<std::pair<SlotIndex, VNInfo*>, 16> ShrinkToUsesWorkList;
 
+static void extendSegmentsToUses(LiveRange &LR, const SlotIndexes &Indexes,
+                                 ShrinkToUsesWorkList &WorkList,
+                                 const LiveRange &OldRange) {
   // Keep track of the PHIs that are in use.
   SmallPtrSet<VNInfo*, 8> UsedPHIs;
+  // Blocks that have already been added to WorkList as live-out.
+  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16> LiveOut;
 
   // Extend intervals to reach all uses in WorkList.
   while (!WorkList.empty()) {
     SlotIndex Idx = WorkList.back().first;
     VNInfo *VNI = WorkList.back().second;
     WorkList.pop_back();
-    const MachineBasicBlock *MBB = getMBBFromIndex(Idx.getPrevSlot());
-    SlotIndex BlockStart = getMBBStartIdx(MBB);
+    const MachineBasicBlock *MBB = Indexes.getMBBFromIndex(Idx.getPrevSlot());
+    SlotIndex BlockStart = Indexes.getMBBStartIdx(MBB);
 
     // Extend the live range for VNI to be live at Idx.
-    if (VNInfo *ExtVNI = NewLI.extendInBlock(BlockStart, Idx)) {
-      (void)ExtVNI;
+    if (VNInfo *ExtVNI = LR.extendInBlock(BlockStart, Idx)) {
       assert(ExtVNI == VNI && "Unexpected existing value number");
+      (void)ExtVNI;
       // Is this a PHIDef we haven't seen before?
-      if (!VNI->isPHIDef() || VNI->def != BlockStart || !UsedPHIs.insert(VNI))
+      if (!VNI->isPHIDef() || VNI->def != BlockStart ||
+          !UsedPHIs.insert(VNI).second)
         continue;
       // The PHI is live, make sure the predecessors are live-out.
-      for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
-           PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
-        if (!LiveOut.insert(*PI))
+      for (auto &Pred : MBB->predecessors()) {
+        if (!LiveOut.insert(Pred).second)
           continue;
-        SlotIndex Stop = getMBBEndIdx(*PI);
+        SlotIndex Stop = Indexes.getMBBEndIdx(Pred);
         // A predecessor is not required to have a live-out value for a PHI.
-        if (VNInfo *PVNI = li->getVNInfoBefore(Stop))
+        if (VNInfo *PVNI = OldRange.getVNInfoBefore(Stop))
           WorkList.push_back(std::make_pair(Stop, PVNI));
       }
       continue;
@@ -382,83 +362,197 @@ bool LiveIntervals::shrinkToUses(LiveInterval *li,
 
     // VNI is live-in to MBB.
     DEBUG(dbgs() << " live-in at " << BlockStart << '\n');
-    NewLI.addRange(LiveRange(BlockStart, Idx, VNI));
+    LR.addSegment(LiveRange::Segment(BlockStart, Idx, VNI));
 
     // Make sure VNI is live-out from the predecessors.
-    for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
-         PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
-      if (!LiveOut.insert(*PI))
+    for (auto &Pred : MBB->predecessors()) {
+      if (!LiveOut.insert(Pred).second)
         continue;
-      SlotIndex Stop = getMBBEndIdx(*PI);
-      assert(li->getVNInfoBefore(Stop) == VNI &&
+      SlotIndex Stop = Indexes.getMBBEndIdx(Pred);
+      assert(OldRange.getVNInfoBefore(Stop) == VNI &&
              "Wrong value out of predecessor");
       WorkList.push_back(std::make_pair(Stop, VNI));
     }
   }
+}
+
+/// shrinkToUses - After removing some uses of a register, shrink its live
+/// range to just the remaining uses. This method does not compute reaching
+/// defs for new uses, and it doesn't remove dead defs.
+bool LiveIntervals::shrinkToUses(LiveInterval *li,
+                                 SmallVectorImpl<MachineInstr*> *dead) {
+  DEBUG(dbgs() << "Shrink: " << *li << '\n');
+  assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(li->reg)
+         && "Can only shrink virtual registers");
+
+  // Shrink subregister live ranges.
+  for (LiveInterval::subrange_iterator I = li->subrange_begin(),
+       E = li->subrange_end(); I != E; ++I) {
+    shrinkToUses(*I, li->reg);
+  }
+
+  // Find all the values used, including PHI kills.
+  ShrinkToUsesWorkList WorkList;
+
+  // Visit all instructions reading li->reg.
+  for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
+       I = MRI->reg_instr_begin(li->reg), E = MRI->reg_instr_end();
+       I != E; ) {
+    MachineInstr *UseMI = &*(I++);
+    if (UseMI->isDebugValue() || !UseMI->readsVirtualRegister(li->reg))
+      continue;
+    SlotIndex Idx = getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot();
+    LiveQueryResult LRQ = li->Query(Idx);
+    VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
+    if (!VNI) {
+      // This shouldn't happen: readsVirtualRegister returns true, but there is
+      // no live value. It is likely caused by a target getting <undef> flags
+      // wrong.
+      DEBUG(dbgs() << Idx << '\t' << *UseMI
+                   << "Warning: Instr claims to read non-existent value in "
+                    << *li << '\n');
+      continue;
+    }
+    // Special case: An early-clobber tied operand reads and writes the
+    // register one slot early.
+    if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined())
+      Idx = DefVNI->def;
+
+    WorkList.push_back(std::make_pair(Idx, VNI));
+  }
+
+  // Create new live ranges with only minimal live segments per def.
+  LiveRange NewLR;
+  createSegmentsForValues(NewLR, make_range(li->vni_begin(), li->vni_end()));
+  extendSegmentsToUses(NewLR, *Indexes, WorkList, *li);
 
   // Handle dead values.
+  bool CanSeparate;
+  computeDeadValues(NewLR, *li, &CanSeparate, li->reg, dead);
+
+  // Move the trimmed segments back.
+  li->segments.swap(NewLR.segments);
+  DEBUG(dbgs() << "Shrunk: " << *li << '\n');
+  return CanSeparate;
+}
+
+void LiveIntervals::computeDeadValues(LiveRange &Segments, LiveRange &LR,
+                                      bool *CanSeparateRes, unsigned Reg,
+                                      SmallVectorImpl<MachineInstr*> *dead) {
   bool CanSeparate = false;
-  for (LiveInterval::vni_iterator I = li->vni_begin(), E = li->vni_end();
-       I != E; ++I) {
-    VNInfo *VNI = *I;
+  for (auto VNI : make_range(LR.vni_begin(), LR.vni_end())) {
     if (VNI->isUnused())
       continue;
-    LiveInterval::iterator LII = NewLI.FindLiveRangeContaining(VNI->def);
-    assert(LII != NewLI.end() && "Missing live range for PHI");
-    if (LII->end != VNI->def.getDeadSlot())
+    LiveRange::iterator LRI = Segments.FindSegmentContaining(VNI->def);
+    assert(LRI != Segments.end() && "Missing segment for PHI");
+    if (LRI->end != VNI->def.getDeadSlot())
       continue;
     if (VNI->isPHIDef()) {
       // This is a dead PHI. Remove it.
       VNI->markUnused();
-      NewLI.removeRange(*LII);
+      Segments.removeSegment(LRI->start, LRI->end);
       DEBUG(dbgs() << "Dead PHI at " << VNI->def << " may separate interval\n");
       CanSeparate = true;
-    } else {
+    } else if (dead != nullptr) {
       // This is a dead def. Make sure the instruction knows.
       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(VNI->def);
       assert(MI && "No instruction defining live value");
-      MI->addRegisterDead(li->reg, TRI);
+      MI->addRegisterDead(Reg, TRI);
       if (dead && MI->allDefsAreDead()) {
         DEBUG(dbgs() << "All defs dead: " << VNI->def << '\t' << *MI);
         dead->push_back(MI);
       }
     }
   }
+  if (CanSeparateRes != nullptr)
+    *CanSeparateRes = CanSeparate;
+}
+
+bool LiveIntervals::shrinkToUses(LiveInterval::SubRange &SR, unsigned Reg)
+{
+  DEBUG(dbgs() << "Shrink: " << SR << '\n');
+  assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)
+         && "Can only shrink virtual registers");
+  // Find all the values used, including PHI kills.
+  ShrinkToUsesWorkList WorkList;
+
+  // Visit all instructions reading Reg.
+  SlotIndex LastIdx;
+  for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(Reg)) {
+    MachineInstr *UseMI = MO.getParent();
+    if (UseMI->isDebugValue())
+      continue;
+    // Maybe the operand is for a subregister we don't care about.
+    unsigned SubReg = MO.getSubReg();
+    if (SubReg != 0) {
+      unsigned SubRegMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubReg);
+      if ((SubRegMask & SR.LaneMask) == 0)
+        continue;
+    }
+    // We only need to visit each instruction once.
+    SlotIndex Idx = getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot();
+    if (Idx == LastIdx)
+      continue;
+    LastIdx = Idx;
+
+    LiveQueryResult LRQ = SR.Query(Idx);
+    VNInfo *VNI = LRQ.valueIn();
+    // For Subranges it is possible that only undef values are left in that
+    // part of the subregister, so there is no real liverange at the use
+    if (!VNI)
+      continue;
+
+    // Special case: An early-clobber tied operand reads and writes the
+    // register one slot early.
+    if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined())
+      Idx = DefVNI->def;
+
+    WorkList.push_back(std::make_pair(Idx, VNI));
+  }
+
+  // Create a new live ranges with only minimal live segments per def.
+  LiveRange NewLR;
+  createSegmentsForValues(NewLR, make_range(SR.vni_begin(), SR.vni_end()));
+  extendSegmentsToUses(NewLR, *Indexes, WorkList, SR);
+
+  // Handle dead values.
+  bool CanSeparate;
+  computeDeadValues(NewLR, SR, &CanSeparate);
 
   // Move the trimmed ranges back.
-  li->ranges.swap(NewLI.ranges);
-  DEBUG(dbgs() << "Shrunk: " << *li << '\n');
+  SR.segments.swap(NewLR.segments);
+  DEBUG(dbgs() << "Shrunk: " << SR << '\n');
   return CanSeparate;
 }
 
-void LiveIntervals::extendToIndices(LiveInterval *LI,
+void LiveIntervals::extendToIndices(LiveRange &LR,
                                     ArrayRef<SlotIndex> Indices) {
   assert(LRCalc && "LRCalc not initialized.");
   LRCalc->reset(MF, getSlotIndexes(), DomTree, &getVNInfoAllocator());
   for (unsigned i = 0, e = Indices.size(); i != e; ++i)
-    LRCalc->extend(LI, Indices[i]);
+    LRCalc->extend(LR, Indices[i]);
 }
 
 void LiveIntervals::pruneValue(LiveInterval *LI, SlotIndex Kill,
                                SmallVectorImpl<SlotIndex> *EndPoints) {
-  LiveRangeQuery LRQ(*LI, Kill);
+  LiveQueryResult LRQ = LI->Query(Kill);
   VNInfo *VNI = LRQ.valueOut();
   if (!VNI)
     return;
 
   MachineBasicBlock *KillMBB = Indexes->getMBBFromIndex(Kill);
   SlotIndex MBBStart, MBBEnd;
-  tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(KillMBB);
+  std::tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(KillMBB);
 
   // If VNI isn't live out from KillMBB, the value is trivially pruned.
   if (LRQ.endPoint() < MBBEnd) {
-    LI->removeRange(Kill, LRQ.endPoint());
+    LI->removeSegment(Kill, LRQ.endPoint());
     if (EndPoints) EndPoints->push_back(LRQ.endPoint());
     return;
   }
 
   // VNI is live out of KillMBB.
-  LI->removeRange(Kill, MBBEnd);
+  LI->removeSegment(Kill, MBBEnd);
   if (EndPoints) EndPoints->push_back(MBBEnd);
 
   // Find all blocks that are reachable from KillMBB without leaving VNI's live
@@ -475,24 +569,24 @@ void LiveIntervals::pruneValue(LiveInterval *LI, SlotIndex Kill,
       MachineBasicBlock *MBB = *I;
 
       // Check if VNI is live in to MBB.
-      tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(MBB);
-      LiveRangeQuery LRQ(*LI, MBBStart);
+      std::tie(MBBStart, MBBEnd) = Indexes->getMBBRange(MBB);
+      LiveQueryResult LRQ = LI->Query(MBBStart);
       if (LRQ.valueIn() != VNI) {
-        // This block isn't part of the VNI live range. Prune the search.
+        // This block isn't part of the VNI segment. Prune the search.
         I.skipChildren();
         continue;
       }
 
       // Prune the search if VNI is killed in MBB.
       if (LRQ.endPoint() < MBBEnd) {
-        LI->removeRange(MBBStart, LRQ.endPoint());
+        LI->removeSegment(MBBStart, LRQ.endPoint());
         if (EndPoints) EndPoints->push_back(LRQ.endPoint());
         I.skipChildren();
         continue;
       }
 
       // VNI is live through MBB.
-      LI->removeRange(MBBStart, MBBEnd);
+      LI->removeSegment(MBBStart, MBBEnd);
       if (EndPoints) EndPoints->push_back(MBBEnd);
       ++I;
     }
@@ -505,7 +599,7 @@ void LiveIntervals::pruneValue(LiveInterval *LI, SlotIndex Kill,
 
 void LiveIntervals::addKillFlags(const VirtRegMap *VRM) {
   // Keep track of regunit ranges.
-  SmallVector<std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator>, 8> RU;
+  SmallVector<std::pair<LiveRange*, LiveRange::iterator>, 8> RU;
 
   for (unsigned i = 0, e = MRI->getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
@@ -520,13 +614,14 @@ void LiveIntervals::addKillFlags(const VirtRegMap *VRM) {
     RU.clear();
     for (MCRegUnitIterator Units(VRM->getPhys(Reg), TRI); Units.isValid();
          ++Units) {
-      LiveInterval *RUInt = &getRegUnit(*Units);
-      if (RUInt->empty())
+      LiveRange &RURanges = getRegUnit(*Units);
+      if (RURanges.empty())
         continue;
-      RU.push_back(std::make_pair(RUInt, RUInt->find(LI->begin()->end)));
+      RU.push_back(std::make_pair(&RURanges, RURanges.find(LI->begin()->end)));
     }
 
-    // Every instruction that kills Reg corresponds to a live range end point.
+    // Every instruction that kills Reg corresponds to a segment range end
+    // point.
     for (LiveInterval::iterator RI = LI->begin(), RE = LI->end(); RI != RE;
          ++RI) {
       // A block index indicates an MBB edge.
@@ -536,7 +631,7 @@ void LiveIntervals::addKillFlags(const VirtRegMap *VRM) {
       if (!MI)
         continue;
 
-      // Check if any of the reguints are live beyond the end of RI. That could
+      // Check if any of the regunits are live beyond the end of RI. That could
       // happen when a physreg is defined as a copy of a virtreg:
       //
       //   %EAX = COPY %vreg5
@@ -546,21 +641,21 @@ void LiveIntervals::addKillFlags(const VirtRegMap *VRM) {
       // There should be no kill flag on FOO when %vreg5 is rewritten as %EAX.
       bool CancelKill = false;
       for (unsigned u = 0, e = RU.size(); u != e; ++u) {
-        LiveInterval *RInt = RU[u].first;
-        LiveInterval::iterator &I = RU[u].second;
-        if (I == RInt->end())
+        LiveRange &RRanges = *RU[u].first;
+        LiveRange::iterator &I = RU[u].second;
+        if (I == RRanges.end())
           continue;
-        I = RInt->advanceTo(I, RI->end);
-        if (I == RInt->end() || I->start >= RI->end)
+        I = RRanges.advanceTo(I, RI->end);
+        if (I == RRanges.end() || I->start >= RI->end)
           continue;
         // I is overlapping RI.
         CancelKill = true;
         break;
       }
       if (CancelKill)
-        MI->clearRegisterKills(Reg, NULL);
+        MI->clearRegisterKills(Reg, nullptr);
       else
-        MI->addRegisterKilled(Reg, NULL);
+        MI->addRegisterKilled(Reg, nullptr);
     }
   }
 }
@@ -576,17 +671,17 @@ LiveIntervals::intervalIsInOneMBB(const LiveInterval &LI) const {
 
   SlotIndex Start = LI.beginIndex();
   if (Start.isBlock())
-    return NULL;
+    return nullptr;
 
   SlotIndex Stop = LI.endIndex();
   if (Stop.isBlock())
-    return NULL;
+    return nullptr;
 
   // getMBBFromIndex doesn't need to search the MBB table when both indexes
   // belong to proper instructions.
   MachineBasicBlock *MBB1 = Indexes->getMBBFromIndex(Start);
   MachineBasicBlock *MBB2 = Indexes->getMBBFromIndex(Stop);
-  return MBB1 == MBB2 ? MBB1 : NULL;
+  return MBB1 == MBB2 ? MBB1 : nullptr;
 }
 
 bool
@@ -609,35 +704,26 @@ LiveIntervals::hasPHIKill(const LiveInterval &LI, const VNInfo *VNI) const {
 }
 
 float
-LiveIntervals::getSpillWeight(bool isDef, bool isUse, unsigned loopDepth) {
-  // Limit the loop depth ridiculousness.
-  if (loopDepth > 200)
-    loopDepth = 200;
-
-  // The loop depth is used to roughly estimate the number of times the
-  // instruction is executed. Something like 10^d is simple, but will quickly
-  // overflow a float. This expression behaves like 10^d for small d, but is
-  // more tempered for large d. At d=200 we get 6.7e33 which leaves a bit of
-  // headroom before overflow.
-  // By the way, powf() might be unavailable here. For consistency,
-  // We may take pow(double,double).
-  float lc = std::pow(1 + (100.0 / (loopDepth + 10)), (double)loopDepth);
-
-  return (isDef + isUse) * lc;
+LiveIntervals::getSpillWeight(bool isDef, bool isUse,
+                              const MachineBlockFrequencyInfo *MBFI,
+                              const MachineInstr *MI) {
+  BlockFrequency Freq = MBFI->getBlockFreq(MI->getParent());
+  const float Scale = 1.0f / MBFI->getEntryFreq();
+  return (isDef + isUse) * (Freq.getFrequency() * Scale);
 }
 
-LiveRange LiveIntervals::addLiveRangeToEndOfBlock(unsigned reg,
-                                                  MachineInstr* startInst) {
-  LiveInterval& Interval = getOrCreateInterval(reg);
+LiveRange::Segment
+LiveIntervals::addSegmentToEndOfBlock(unsigned reg, MachineInstr* startInst) {
+  LiveInterval& Interval = createEmptyInterval(reg);
   VNInfo* VN = Interval.getNextValue(
     SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getRegSlot()),
     getVNInfoAllocator());
-  LiveRange LR(
+  LiveRange::Segment S(
      SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getRegSlot()),
      getMBBEndIdx(startInst->getParent()), VN);
-  Interval.addRange(LR);
+  Interval.addSegment(S);
 
-  return LR;
+  return S;
 }
 
 
@@ -712,7 +798,7 @@ private:
   const TargetRegisterInfo& TRI;
   SlotIndex OldIdx;
   SlotIndex NewIdx;
-  SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Updated;
+  SmallPtrSet<LiveRange*, 8> Updated;
   bool UpdateFlags;
 
 public:
@@ -726,7 +812,7 @@ public:
   // physregs, even those that aren't needed for regalloc, in order to update
   // kill flags. This is wasteful. Eventually, LiveVariables will strip all kill
   // flags, and postRA passes will use a live register utility instead.
-  LiveInterval *getRegUnitLI(unsigned Unit) {
+  LiveRange *getRegUnitLI(unsigned Unit) {
     if (UpdateFlags)
       return &LIS.getRegUnit(Unit);
     return LIS.getCachedRegUnit(Unit);
@@ -751,15 +837,18 @@ public:
       if (!Reg)
         continue;
       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
-        updateRange(LIS.getInterval(Reg));
+        LiveInterval &LI = LIS.getInterval(Reg);
+        // TODO: handle subranges instead of dropping them
+        LI.clearSubRanges();
+        updateRange(LI, Reg);
         continue;
       }
 
       // For physregs, only update the regunits that actually have a
       // precomputed live range.
       for (MCRegUnitIterator Units(Reg, &TRI); Units.isValid(); ++Units)
-        if (LiveInterval *LI = getRegUnitLI(*Units))
-          updateRange(*LI);
+        if (LiveRange *LR = getRegUnitLI(*Units))
+          updateRange(*LR, *Units);
     }
     if (hasRegMask)
       updateRegMaskSlots();
@@ -768,26 +857,26 @@ public:
 private:
   /// Update a single live range, assuming an instruction has been moved from
   /// OldIdx to NewIdx.
-  void updateRange(LiveInterval &LI) {
-    if (!Updated.insert(&LI))
+  void updateRange(LiveRange &LR, unsigned Reg) {
+    if (!Updated.insert(&LR).second)
       return;
     DEBUG({
       dbgs() << "     ";
-      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(LI.reg))
-        dbgs() << PrintReg(LI.reg);
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+        dbgs() << PrintReg(Reg);
       else
-        dbgs() << PrintRegUnit(LI.reg, &TRI);
-      dbgs() << ":\t" << LI << '\n';
+        dbgs() << PrintRegUnit(Reg, &TRI);
+      dbgs() << ":\t" << LR << '\n';
     });
     if (SlotIndex::isEarlierInstr(OldIdx, NewIdx))
-      handleMoveDown(LI);
+      handleMoveDown(LR);
     else
-      handleMoveUp(LI);
-    DEBUG(dbgs() << "        -->\t" << LI << '\n');
-    LI.verify();
+      handleMoveUp(LR, Reg);
+    DEBUG(dbgs() << "        -->\t" << LR << '\n');
+    LR.verify();
   }
 
-  /// Update LI to reflect an instruction has been moved downwards from OldIdx
+  /// Update LR to reflect an instruction has been moved downwards from OldIdx
   /// to NewIdx.
   ///
   /// 1. Live def at OldIdx:
@@ -801,17 +890,17 @@ private:
   ///    Move def to NewIdx, possibly across another live value.
   ///
   /// 4. Def at OldIdx AND at NewIdx:
-  ///    Remove live range [OldIdx;NewIdx) and value defined at OldIdx.
+  ///    Remove segment [OldIdx;NewIdx) and value defined at OldIdx.
   ///    (Happens when bundling multiple defs together).
   ///
   /// 5. Value read at OldIdx, killed before NewIdx:
   ///    Extend kill to NewIdx.
   ///
-  void handleMoveDown(LiveInterval &LI) {
+  void handleMoveDown(LiveRange &LR) {
     // First look for a kill at OldIdx.
-    LiveInterval::iterator I = LI.find(OldIdx.getBaseIndex());
-    LiveInterval::iterator E = LI.end();
-    // Is LI even live at OldIdx?
+    LiveRange::iterator I = LR.find(OldIdx.getBaseIndex());
+    LiveRange::iterator E = LR.end();
+    // Is LR even live at OldIdx?
     if (I == E || SlotIndex::isEarlierInstr(OldIdx, I->start))
       return;
 
@@ -828,7 +917,7 @@ private:
         for (MIBundleOperands MO(KillMI); MO.isValid(); ++MO)
           if (MO->isReg() && MO->isUse())
             MO->setIsKill(false);
-      // Adjust I->end to reach NewIdx. This may temporarily make LI invalid by
+      // Adjust I->end to reach NewIdx. This may temporarily make LR invalid by
       // overlapping ranges. Case 5 above.
       I->end = NewIdx.getRegSlot(I->end.isEarlyClobber());
       // If this was a kill, there may also be a def. Otherwise we're done.
@@ -857,24 +946,25 @@ private:
     assert((I->end == OldIdx.getDeadSlot() ||
             SlotIndex::isSameInstr(I->end, NewIdx)) &&
             "Cannot move def below kill");
-    LiveInterval::iterator NewI = LI.advanceTo(I, NewIdx.getRegSlot());
+    LiveRange::iterator NewI = LR.advanceTo(I, NewIdx.getRegSlot());
     if (NewI != E && SlotIndex::isSameInstr(NewI->start, NewIdx)) {
       // There is an existing def at NewIdx, case 4 above. The def at OldIdx is
       // coalesced into that value.
       assert(NewI->valno != DefVNI && "Multiple defs of value?");
-      LI.removeValNo(DefVNI);
+      LR.removeValNo(DefVNI);
       return;
     }
     // There was no existing def at NewIdx. Turn *I into a dead def at NewIdx.
-    // If the def at OldIdx was dead, we allow it to be moved across other LI
+    // If the def at OldIdx was dead, we allow it to be moved across other LR
     // values. The new range should be placed immediately before NewI, move any
     // intermediate ranges up.
     assert(NewI != I && "Inconsistent iterators");
-    std::copy(llvm::next(I), NewI, I);
-    *llvm::prior(NewI) = LiveRange(DefVNI->def, NewIdx.getDeadSlot(), DefVNI);
+    std::copy(std::next(I), NewI, I);
+    *std::prev(NewI)
+      = LiveRange::Segment(DefVNI->def, NewIdx.getDeadSlot(), DefVNI);
   }
 
-  /// Update LI to reflect an instruction has been moved upwards from OldIdx
+  /// Update LR to reflect an instruction has been moved upwards from OldIdx
   /// to NewIdx.
   ///
   /// 1. Live def at OldIdx:
@@ -894,11 +984,11 @@ private:
   ///    Hoist kill to NewIdx, then scan for last kill between NewIdx and
   ///    OldIdx.
   ///
-  void handleMoveUp(LiveInterval &LI) {
+  void handleMoveUp(LiveRange &LR, unsigned Reg) {
     // First look for a kill at OldIdx.
-    LiveInterval::iterator I = LI.find(OldIdx.getBaseIndex());
-    LiveInterval::iterator E = LI.end();
-    // Is LI even live at OldIdx?
+    LiveRange::iterator I = LR.find(OldIdx.getBaseIndex());
+    LiveRange::iterator E = LR.end();
+    // Is LR even live at OldIdx?
     if (I == E || SlotIndex::isEarlierInstr(OldIdx, I->start))
       return;
 
@@ -915,7 +1005,7 @@ private:
       if (I == E || !SlotIndex::isSameInstr(I->start, OldIdx)) {
         // No def, search for the new kill.
         // This can never be an early clobber kill since there is no def.
-        llvm::prior(I)->end = findLastUseBefore(LI.reg).getRegSlot();
+        std::prev(I)->end = findLastUseBefore(Reg).getRegSlot();
         return;
       }
     }
@@ -927,18 +1017,18 @@ private:
     DefVNI->def = NewIdx.getRegSlot(I->start.isEarlyClobber());
 
     // Check for an existing def at NewIdx.
-    LiveInterval::iterator NewI = LI.find(NewIdx.getRegSlot());
+    LiveRange::iterator NewI = LR.find(NewIdx.getRegSlot());
     if (SlotIndex::isSameInstr(NewI->start, NewIdx)) {
       assert(NewI->valno != DefVNI && "Same value defined more than once?");
       // There is an existing def at NewIdx.
       if (I->end.isDead()) {
         // Case 3: Remove the dead def at OldIdx.
-        LI.removeValNo(DefVNI);
+        LR.removeValNo(DefVNI);
         return;
       }
       // Case 4: Replace def at NewIdx with live def at OldIdx.
       I->start = DefVNI->def;
-      LI.removeValNo(NewI->valno);
+      LR.removeValNo(NewI->valno);
       return;
     }
 
@@ -949,10 +1039,10 @@ private:
       return;
     }
 
-    // DefVNI is a dead def. It may have been moved across other values in LI,
+    // DefVNI is a dead def. It may have been moved across other values in LR,
     // so move I up to NewI. Slide [NewI;I) down one position.
-    std::copy_backward(NewI, I, llvm::next(I));
-    *NewI = LiveRange(DefVNI->def, NewIdx.getDeadSlot(), DefVNI);
+    std::copy_backward(NewI, I, std::next(I));
+    *NewI = LiveRange::Segment(DefVNI->def, NewIdx.getDeadSlot(), DefVNI);
   }
 
   void updateRegMaskSlots() {
@@ -963,11 +1053,11 @@ private:
            "No RegMask at OldIdx.");
     *RI = NewIdx.getRegSlot();
     assert((RI == LIS.RegMaskSlots.begin() ||
-            SlotIndex::isEarlierInstr(*llvm::prior(RI), *RI)) &&
-            "Cannot move regmask instruction above another call");
-    assert((llvm::next(RI) == LIS.RegMaskSlots.end() ||
-            SlotIndex::isEarlierInstr(*RI, *llvm::next(RI))) &&
-            "Cannot move regmask instruction below another call");
+            SlotIndex::isEarlierInstr(*std::prev(RI), *RI)) &&
+           "Cannot move regmask instruction above another call");
+    assert((std::next(RI) == LIS.RegMaskSlots.end() ||
+            SlotIndex::isEarlierInstr(*RI, *std::next(RI))) &&
+           "Cannot move regmask instruction below another call");
   }
 
   // Return the last use of reg between NewIdx and OldIdx.
@@ -975,10 +1065,10 @@ private:
 
     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
       SlotIndex LastUse = NewIdx;
-      for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-             UI = MRI.use_nodbg_begin(Reg),
-             UE = MRI.use_nodbg_end();
-           UI != UE; UI.skipInstruction()) {
+      for (MachineRegisterInfo::use_instr_nodbg_iterator
+             UI = MRI.use_instr_nodbg_begin(Reg),
+             UE = MRI.use_instr_nodbg_end();
+           UI != UE; ++UI) {
         const MachineInstr* MI = &*UI;
         SlotIndex InstSlot = LIS.getSlotIndexes()->getInstructionIndex(MI);
         if (InstSlot > LastUse && InstSlot < OldIdx)
@@ -1075,8 +1165,7 @@ LiveIntervals::repairIntervalsInRange(MachineBasicBlock *MBB,
       if (MOI->isReg() &&
           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MOI->getReg()) &&
           !hasInterval(MOI->getReg())) {
-        LiveInterval &LI = getOrCreateInterval(MOI->getReg());
-        computeVirtRegInterval(&LI);
+        createAndComputeVirtRegInterval(MOI->getReg());
       }
     }
   }
@@ -1121,11 +1210,11 @@ LiveIntervals::repairIntervalsInRange(MachineBasicBlock *MBB,
             if (LII->end.isDead()) {
               SlotIndex prevStart;
               if (LII != LI.begin())
-                prevStart = llvm::prior(LII)->start;
+                prevStart = std::prev(LII)->start;
 
-              // FIXME: This could be more efficient if there was a removeRange
-              // method that returned an iterator.
-              LI.removeRange(*LII, true);
+              // FIXME: This could be more efficient if there was a
+              // removeSegment method that returned an iterator.
+              LI.removeSegment(*LII, true);
               if (prevStart.isValid())
                 LII = LI.find(prevStart);
               else
@@ -1144,13 +1233,14 @@ LiveIntervals::repairIntervalsInRange(MachineBasicBlock *MBB,
           if (!lastUseIdx.isValid()) {
             VNInfo *VNI = LI.getNextValue(instrIdx.getRegSlot(),
                                           VNInfoAllocator);
-            LiveRange LR(instrIdx.getRegSlot(), instrIdx.getDeadSlot(), VNI);
-            LII = LI.addRange(LR);
+            LiveRange::Segment S(instrIdx.getRegSlot(),
+                                 instrIdx.getDeadSlot(), VNI);
+            LII = LI.addSegment(S);
           } else if (LII->start != instrIdx.getRegSlot()) {
             VNInfo *VNI = LI.getNextValue(instrIdx.getRegSlot(),
                                           VNInfoAllocator);
-            LiveRange LR(instrIdx.getRegSlot(), lastUseIdx, VNI);
-            LII = LI.addRange(LR);
+            LiveRange::Segment S(instrIdx.getRegSlot(), lastUseIdx, VNI);
+            LII = LI.addSegment(S);
           }
 
           if (MO.getSubReg() && !MO.isUndef())