More templatization.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / LiveVariables.cpp
index 5898cb225562f73d666df0868e2e7ea343e21dc0..2af8bf316e15aa4d48dbfa814dc3adcfa457e911 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 //===-- LiveVariables.cpp - Live Variable Analysis for Machine Code -------===//
-// 
+//
 //                     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 implements the LiveVariable 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
 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Config/alloca.h"
+#include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
-static RegisterAnalysis<LiveVariables> X("livevars", "Live Variable Analysis");
-
-/// getIndexMachineBasicBlock() - Given a block index, return the
-/// MachineBasicBlock corresponding to it.
-MachineBasicBlock *LiveVariables::getIndexMachineBasicBlock(unsigned Idx) {
-  if (BBIdxMap.empty()) {
-    BBIdxMap.resize(BBMap.size());
-    for (std::map<MachineBasicBlock*, unsigned>::iterator I = BBMap.begin(),
-           E = BBMap.end(); I != E; ++I) {
-      assert(BBIdxMap.size() > I->second && "Indices are not sequential");
-      assert(BBIdxMap[I->second] == 0 && "Multiple idx collision!");
-      BBIdxMap[I->second] = I->first;
-    }
+char LiveVariables::ID = 0;
+static RegisterPass<LiveVariables> X("livevars", "Live Variable Analysis");
+
+void LiveVariables::VarInfo::dump() const {
+  cerr << "Register Defined by: ";
+  if (DefInst) 
+    cerr << *DefInst;
+  else
+    cerr << "<null>\n";
+  cerr << "  Alive in blocks: ";
+  for (unsigned i = 0, e = AliveBlocks.size(); i != e; ++i)
+    if (AliveBlocks[i]) cerr << i << ", ";
+  cerr << "  Used in blocks: ";
+  for (unsigned i = 0, e = UsedBlocks.size(); i != e; ++i)
+    if (UsedBlocks[i]) cerr << i << ", ";
+  cerr << "\n  Killed by:";
+  if (Kills.empty())
+    cerr << " No instructions.\n";
+  else {
+    for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i)
+      cerr << "\n    #" << i << ": " << *Kills[i];
+    cerr << "\n";
   }
-  assert(Idx < BBIdxMap.size() && "BB Index out of range!");
-  return BBIdxMap[Idx];
 }
 
 LiveVariables::VarInfo &LiveVariables::getVarInfo(unsigned RegIdx) {
@@ -63,27 +73,63 @@ LiveVariables::VarInfo &LiveVariables::getVarInfo(unsigned RegIdx) {
     else
       VirtRegInfo.resize(2*VirtRegInfo.size());
   }
-  return VirtRegInfo[RegIdx];
+  VarInfo &VI = VirtRegInfo[RegIdx];
+  VI.AliveBlocks.resize(MF->getNumBlockIDs());
+  VI.UsedBlocks.resize(MF->getNumBlockIDs());
+  return VI;
 }
 
+bool LiveVariables::KillsRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isKill()) {
+      if ((MO.getReg() == Reg) ||
+          (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
+           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+           RegInfo->isSubRegister(MO.getReg(), Reg)))
+        return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
 
+bool LiveVariables::RegisterDefIsDead(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isDead()) {
+      if ((MO.getReg() == Reg) ||
+          (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
+           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+           RegInfo->isSubRegister(MO.getReg(), Reg)))
+        return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+bool LiveVariables::ModifiesRegister(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isDef() && MO.getReg() == Reg)
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
 
 void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
-                                            MachineBasicBlock *MBB) {
-  unsigned BBNum = getMachineBasicBlockIndex(MBB);
+                                            MachineBasicBlock *MBB,
+                                    std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList) {
+  unsigned BBNum = MBB->getNumber();
 
   // Check to see if this basic block is one of the killing blocks.  If so,
   // remove it...
   for (unsigned i = 0, e = VRInfo.Kills.size(); i != e; ++i)
-    if (VRInfo.Kills[i].first == MBB) {
+    if (VRInfo.Kills[i]->getParent() == MBB) {
       VRInfo.Kills.erase(VRInfo.Kills.begin()+i);  // Erase entry
       break;
     }
 
-  if (MBB == VRInfo.DefBlock) return;  // Terminate recursion
-
-  if (VRInfo.AliveBlocks.size() <= BBNum)
-    VRInfo.AliveBlocks.resize(BBNum+1);  // Make space...
+  if (MBB == VRInfo.DefInst->getParent()) return;  // Terminate recursion
 
   if (VRInfo.AliveBlocks[BBNum])
     return;  // We already know the block is live
@@ -91,171 +137,371 @@ void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
   // Mark the variable known alive in this bb
   VRInfo.AliveBlocks[BBNum] = true;
 
-  for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
-         E = MBB->pred_end(); PI != E; ++PI)
-    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, *PI);
+  for (MachineBasicBlock::const_pred_reverse_iterator PI = MBB->pred_rbegin(),
+         E = MBB->pred_rend(); PI != E; ++PI)
+    WorkList.push_back(*PI);
+}
+
+void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
+                                            MachineBasicBlock *MBB) {
+  std::vector<MachineBasicBlock*> WorkList;
+  MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MBB, WorkList);
+  while (!WorkList.empty()) {
+    MachineBasicBlock *Pred = WorkList.back();
+    WorkList.pop_back();
+    MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, Pred, WorkList);
+  }
 }
 
+
 void LiveVariables::HandleVirtRegUse(VarInfo &VRInfo, MachineBasicBlock *MBB,
                                      MachineInstr *MI) {
+  assert(VRInfo.DefInst && "Register use before def!");
+
+  unsigned BBNum = MBB->getNumber();
+
+  VRInfo.UsedBlocks[BBNum] = true;
+  VRInfo.NumUses++;
+
   // Check to see if this basic block is already a kill block...
-  if (!VRInfo.Kills.empty() && VRInfo.Kills.back().first == MBB) {
+  if (!VRInfo.Kills.empty() && VRInfo.Kills.back()->getParent() == MBB) {
     // Yes, this register is killed in this basic block already.  Increase the
     // live range by updating the kill instruction.
-    VRInfo.Kills.back().second = MI;
+    VRInfo.Kills.back() = MI;
     return;
   }
 
 #ifndef NDEBUG
   for (unsigned i = 0, e = VRInfo.Kills.size(); i != e; ++i)
-    assert(VRInfo.Kills[i].first != MBB && "entry should be at end!");
+    assert(VRInfo.Kills[i]->getParent() != MBB && "entry should be at end!");
 #endif
 
-  assert(MBB != VRInfo.DefBlock && "Should have kill for defblock!");
+  assert(MBB != VRInfo.DefInst->getParent() &&
+         "Should have kill for defblock!");
 
   // Add a new kill entry for this basic block.
-  VRInfo.Kills.push_back(std::make_pair(MBB, MI));
+  // If this virtual register is already marked as alive in this basic block,
+  // that means it is alive in at least one of the successor block, it's not
+  // a kill.
+  if (!VRInfo.AliveBlocks[BBNum])
+    VRInfo.Kills.push_back(MI);
 
   // Update all dominating blocks to mark them known live.
-  const BasicBlock *BB = MBB->getBasicBlock();
   for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
          E = MBB->pred_end(); PI != E; ++PI)
     MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, *PI);
 }
 
+bool LiveVariables::addRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
+                                      bool AddIfNotFound) {
+  bool Found = false;
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isUse()) {
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (!Reg)
+        continue;
+      if (Reg == IncomingReg) {
+        MO.setIsKill();
+        Found = true;
+        break;
+      } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+                 MRegisterInfo::isPhysicalRegister(IncomingReg) &&
+                 RegInfo->isSuperRegister(IncomingReg, Reg) &&
+                 MO.isKill())
+        // A super-register kill already exists.
+        Found = true;
+    }
+  }
+
+  // If not found, this means an alias of one of the operand is killed. Add a
+  // new implicit operand if required.
+  if (!Found && AddIfNotFound) {
+    MI->addRegOperand(IncomingReg, false/*IsDef*/,true/*IsImp*/,true/*IsKill*/);
+    return true;
+  }
+  return Found;
+}
+
+bool LiveVariables::addRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
+                                    bool AddIfNotFound) {
+  bool Found = false;
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isDef()) {
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (!Reg)
+        continue;
+      if (Reg == IncomingReg) {
+        MO.setIsDead();
+        Found = true;
+        break;
+      } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+                 MRegisterInfo::isPhysicalRegister(IncomingReg) &&
+                 RegInfo->isSuperRegister(IncomingReg, Reg) &&
+                 MO.isDead())
+        // There exists a super-register that's marked dead.
+        return true;
+    }
+  }
+
+  // If not found, this means an alias of one of the operand is dead. Add a
+  // new implicit operand.
+  if (!Found && AddIfNotFound) {
+    MI->addRegOperand(IncomingReg, true/*IsDef*/,true/*IsImp*/,false/*IsKill*/,
+                      true/*IsDead*/);
+    return true;
+  }
+  return Found;
+}
+
 void LiveVariables::HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
+  // Turn previous partial def's into read/mod/write.
+  for (unsigned i = 0, e = PhysRegPartDef[Reg].size(); i != e; ++i) {
+    MachineInstr *Def = PhysRegPartDef[Reg][i];
+    // First one is just a def. This means the use is reading some undef bits.
+    if (i != 0)
+      Def->addRegOperand(Reg, false/*IsDef*/,true/*IsImp*/,true/*IsKill*/);
+    Def->addRegOperand(Reg, true/*IsDef*/,true/*IsImp*/);
+  }
+  PhysRegPartDef[Reg].clear();
+
+  // There was an earlier def of a super-register. Add implicit def to that MI.
+  // A: EAX = ...
+  // B:     = AX
+  // Add implicit def to A.
+  if (PhysRegInfo[Reg] && PhysRegInfo[Reg] != PhysRegPartUse[Reg] &&
+      !PhysRegUsed[Reg]) {
+    MachineInstr *Def = PhysRegInfo[Reg];
+    if (!Def->findRegisterDefOperand(Reg))
+      Def->addRegOperand(Reg, true/*IsDef*/,true/*IsImp*/);
+  }
+
+  // There is a now a proper use, forget about the last partial use.
+  PhysRegPartUse[Reg] = NULL;
   PhysRegInfo[Reg] = MI;
   PhysRegUsed[Reg] = true;
 
-  for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
-       unsigned Alias = *AliasSet; ++AliasSet) {
-    PhysRegInfo[Alias] = MI;
-    PhysRegUsed[Alias] = true;
+  for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+    PhysRegInfo[SubReg] = MI;
+    PhysRegUsed[SubReg] = true;
+  }
+
+  for (const unsigned *SuperRegs = RegInfo->getSuperRegisters(Reg);
+       unsigned SuperReg = *SuperRegs; ++SuperRegs) {
+    // Remember the partial use of this superreg if it was previously defined.
+    bool HasPrevDef = PhysRegInfo[SuperReg] != NULL;
+    if (!HasPrevDef) {
+      for (const unsigned *SSRegs = RegInfo->getSuperRegisters(SuperReg);
+           unsigned SSReg = *SSRegs; ++SSRegs) {
+        if (PhysRegInfo[SSReg] != NULL) {
+          HasPrevDef = true;
+          break;
+        }
+      }
+    }
+    if (HasPrevDef) {
+      PhysRegInfo[SuperReg] = MI;
+      PhysRegPartUse[SuperReg] = MI;
+    }
+  }
+}
+
+bool LiveVariables::HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *RefMI,
+                                      SmallSet<unsigned, 4> &SubKills) {
+  for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getImmediateSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+    MachineInstr *LastRef = PhysRegInfo[SubReg];
+    if (LastRef != RefMI ||
+        !HandlePhysRegKill(SubReg, RefMI, SubKills))
+      SubKills.insert(SubReg);
+  }
+
+  if (*RegInfo->getImmediateSubRegisters(Reg) == 0) {
+    // No sub-registers, just check if reg is killed by RefMI.
+    if (PhysRegInfo[Reg] == RefMI)
+      return true;
+  } else if (SubKills.empty())
+    // None of the sub-registers are killed elsewhere...
+    return true;
+  return false;
+}
+
+void LiveVariables::addRegisterKills(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
+                                     SmallSet<unsigned, 4> &SubKills) {
+  if (SubKills.count(Reg) == 0)
+    addRegisterKilled(Reg, MI, true);
+  else {
+    for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getImmediateSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs)
+      addRegisterKills(SubReg, MI, SubKills);
+  }
+}
+
+bool LiveVariables::HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *RefMI) {
+  SmallSet<unsigned, 4> SubKills;
+  if (HandlePhysRegKill(Reg, RefMI, SubKills)) {
+    addRegisterKilled(Reg, RefMI, true);
+    return true;
+  } else {
+    // Some sub-registers are killed by another MI.
+    for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getImmediateSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs)
+      addRegisterKills(SubReg, RefMI, SubKills);
+    return false;
   }
 }
 
 void LiveVariables::HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
   // Does this kill a previous version of this register?
-  if (MachineInstr *LastUse = PhysRegInfo[Reg]) {
-    if (PhysRegUsed[Reg])
-      RegistersKilled.insert(std::make_pair(LastUse, Reg));
-    else
-      RegistersDead.insert(std::make_pair(LastUse, Reg));
+  if (MachineInstr *LastRef = PhysRegInfo[Reg]) {
+    if (PhysRegUsed[Reg]) {
+      if (!HandlePhysRegKill(Reg, LastRef)) {
+        if (PhysRegPartUse[Reg])
+          addRegisterKilled(Reg, PhysRegPartUse[Reg], true);
+      }
+    } else if (PhysRegPartUse[Reg])
+      // Add implicit use / kill to last partial use.
+      addRegisterKilled(Reg, PhysRegPartUse[Reg], true);
+    else if (LastRef != MI)
+      // Defined, but not used. However, watch out for cases where a super-reg
+      // is also defined on the same MI.
+      addRegisterDead(Reg, LastRef);
   }
-  PhysRegInfo[Reg] = MI;
-  PhysRegUsed[Reg] = false;
 
-  for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
-       unsigned Alias = *AliasSet; ++AliasSet) {
-    if (MachineInstr *LastUse = PhysRegInfo[Alias]) {
-      if (PhysRegUsed[Alias])
-        RegistersKilled.insert(std::make_pair(LastUse, Alias));
-      else
-        RegistersDead.insert(std::make_pair(LastUse, Alias));
+  for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getSubRegisters(Reg);
+       unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+    if (MachineInstr *LastRef = PhysRegInfo[SubReg]) {
+      if (PhysRegUsed[SubReg]) {
+        if (!HandlePhysRegKill(SubReg, LastRef)) {
+          if (PhysRegPartUse[SubReg])
+            addRegisterKilled(SubReg, PhysRegPartUse[SubReg], true);
+        }
+      } else if (PhysRegPartUse[SubReg])
+        // Add implicit use / kill to last use of a sub-register.
+        addRegisterKilled(SubReg, PhysRegPartUse[SubReg], true);
+      else if (LastRef != MI)
+        // This must be a def of the subreg on the same MI.
+        addRegisterDead(SubReg, LastRef);
     }
-    PhysRegInfo[Alias] = MI;
-    PhysRegUsed[Alias] = false;
   }
-}
 
-bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
-  RegInfo = MF.getTarget().getRegisterInfo();
-  assert(RegInfo && "Target doesn't have register information?");
+  if (MI) {
+    for (const unsigned *SuperRegs = RegInfo->getSuperRegisters(Reg);
+         unsigned SuperReg = *SuperRegs; ++SuperRegs) {
+      if (PhysRegInfo[SuperReg] && PhysRegInfo[SuperReg] != MI) {
+        // The larger register is previously defined. Now a smaller part is
+        // being re-defined. Treat it as read/mod/write.
+        // EAX =
+        // AX  =        EAX<imp-use,kill>, EAX<imp-def>
+        MI->addRegOperand(SuperReg, false/*IsDef*/,true/*IsImp*/,true/*IsKill*/);
+        MI->addRegOperand(SuperReg, true/*IsDef*/,true/*IsImp*/);
+        PhysRegInfo[SuperReg] = MI;
+        PhysRegUsed[SuperReg] = false;
+        PhysRegPartUse[SuperReg] = NULL;
+      } else {
+        // Remember this partial def.
+        PhysRegPartDef[SuperReg].push_back(MI);
+      }
+    }
 
-  // First time though, initialize AllocatablePhysicalRegisters for the target
-  if (AllocatablePhysicalRegisters.empty()) {
-    // Make space, initializing to false...
-    AllocatablePhysicalRegisters.resize(RegInfo->getNumRegs());
-
-    // Loop over all of the register classes...
-    for (MRegisterInfo::regclass_iterator RCI = RegInfo->regclass_begin(),
-           E = RegInfo->regclass_end(); RCI != E; ++RCI)
-      // Loop over all of the allocatable registers in the function...
-      for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->allocation_order_begin(MF),
-             E = (*RCI)->allocation_order_end(MF); I != E; ++I)
-        AllocatablePhysicalRegisters[*I] = true;  // The reg is allocatable!
+    PhysRegInfo[Reg] = MI;
+    PhysRegUsed[Reg] = false;
+    PhysRegPartDef[Reg].clear();
+    PhysRegPartUse[Reg] = NULL;
+    for (const unsigned *SubRegs = RegInfo->getSubRegisters(Reg);
+         unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
+      PhysRegInfo[SubReg] = MI;
+      PhysRegUsed[SubReg] = false;
+      PhysRegPartDef[SubReg].clear();
+      PhysRegPartUse[SubReg] = NULL;
+    }
   }
+}
 
-  // Build BBMap... 
-  unsigned BBNum = 0;
-  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
-    BBMap[I] = BBNum++;
+bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
+  MF = &mf;
+  const TargetInstrInfo &TII = *MF->getTarget().getInstrInfo();
+  RegInfo = MF->getTarget().getRegisterInfo();
+  assert(RegInfo && "Target doesn't have register information?");
 
-  // 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 *PhysRegInfoA[RegInfo->getNumRegs()];
-  bool          PhysRegUsedA[RegInfo->getNumRegs()];
-  std::fill(PhysRegInfoA, PhysRegInfoA+RegInfo->getNumRegs(), (MachineInstr*)0);
-  PhysRegInfo = PhysRegInfoA;
-  PhysRegUsed = PhysRegUsedA;
+  ReservedRegisters = RegInfo->getReservedRegs(mf);
+
+  unsigned NumRegs = RegInfo->getNumRegs();
+  PhysRegInfo = new MachineInstr*[NumRegs];
+  PhysRegUsed = new bool[NumRegs];
+  PhysRegPartUse = new MachineInstr*[NumRegs];
+  PhysRegPartDef = new SmallVector<MachineInstr*,4>[NumRegs];
+  PHIVarInfo = new SmallVector<unsigned, 4>[MF->getNumBlockIDs()];
+  std::fill(PhysRegInfo, PhysRegInfo + NumRegs, (MachineInstr*)0);
+  std::fill(PhysRegUsed, PhysRegUsed + NumRegs, false);
+  std::fill(PhysRegPartUse, PhysRegPartUse + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 
   /// Get some space for a respectable number of registers...
   VirtRegInfo.resize(64);
-  
+
+  analyzePHINodes(mf);
+
   // Calculate live variable information in depth first order on the CFG of the
   // function.  This guarantees that we will see the definition of a virtual
   // register before its uses due to dominance properties of SSA (except for PHI
   // nodes, which are treated as a special case).
   //
-  MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
-  for (df_iterator<MachineBasicBlock*> DFI = df_begin(Entry), E = df_end(Entry);
+  MachineBasicBlock *Entry = MF->begin();
+  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
+  for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
+         DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
        DFI != E; ++DFI) {
     MachineBasicBlock *MBB = *DFI;
-    unsigned BBNum = getMachineBasicBlockIndex(MBB);
+
+    // Mark live-in registers as live-in.
+    for (MachineBasicBlock::const_livein_iterator II = MBB->livein_begin(),
+           EE = MBB->livein_end(); II != EE; ++II) {
+      assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(*II) &&
+             "Cannot have a live-in virtual register!");
+      HandlePhysRegDef(*II, 0);
+    }
 
     // Loop over all of the instructions, processing them.
     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
          I != E; ++I) {
       MachineInstr *MI = I;
-      const TargetInstrDescriptor &MID = TII.get(MI->getOpcode());
 
       // Process all of the operands of the instruction...
       unsigned NumOperandsToProcess = MI->getNumOperands();
 
       // Unless it is a PHI node.  In this case, ONLY process the DEF, not any
       // of the uses.  They will be handled in other basic blocks.
-      if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)      
+      if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
         NumOperandsToProcess = 1;
 
-      // Loop over implicit uses, using them.
-      for (const unsigned *ImplicitUses = MID.ImplicitUses;
-           *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
-        HandlePhysRegUse(*ImplicitUses, MI);
-
-      // Process all explicit uses...
+      // Process all uses...
       for (unsigned i = 0; i != NumOperandsToProcess; ++i) {
         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-        if (MO.isUse() && MO.isRegister() && MO.getReg()) {
+        if (MO.isRegister() && MO.isUse() && MO.getReg()) {
           if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())){
             HandleVirtRegUse(getVarInfo(MO.getReg()), MBB, MI);
           } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
-                     AllocatablePhysicalRegisters[MO.getReg()]) {
+                     !ReservedRegisters[MO.getReg()]) {
             HandlePhysRegUse(MO.getReg(), MI);
           }
         }
       }
 
-      // Loop over implicit defs, defining them.
-      for (const unsigned *ImplicitDefs = MID.ImplicitDefs;
-           *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs)
-        HandlePhysRegDef(*ImplicitDefs, MI);
-
-      // Process all explicit defs...
+      // Process all defs...
       for (unsigned i = 0; i != NumOperandsToProcess; ++i) {
         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-        if (MO.isDef() && MO.isRegister() && MO.getReg()) {
+        if (MO.isRegister() && MO.isDef() && MO.getReg()) {
           if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
             VarInfo &VRInfo = getVarInfo(MO.getReg());
 
-            assert(VRInfo.DefBlock == 0 && "Variable multiply defined!");
-            VRInfo.DefBlock = MBB;                           // Created here...
+            assert(VRInfo.DefInst == 0 && "Variable multiply defined!");
             VRInfo.DefInst = MI;
-            VRInfo.Kills.push_back(std::make_pair(MBB, MI)); // Defaults to dead
+            // Defaults to dead
+            VRInfo.Kills.push_back(MI);
           } else if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()) &&
-                     AllocatablePhysicalRegisters[MO.getReg()]) {
+                     !ReservedRegisters[MO.getReg()]) {
             HandlePhysRegDef(MO.getReg(), MI);
           }
         }
@@ -266,51 +512,75 @@ bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
     // bottom of this basic block.  We check all of our successor blocks to see
     // if they have PHI nodes, and if so, we simulate an assignment at the end
     // of the current block.
-    for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
-           E = MBB->succ_end(); SI != E; ++SI) {
-      MachineBasicBlock *Succ = *SI;
-      
-      // PHI nodes are guaranteed to be at the top of the block...
-      for (MachineBasicBlock::iterator MI = Succ->begin(), ME = Succ->end();
-           MI != ME && MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI; ++MI) {
-        for (unsigned i = 1; ; i += 2) {
-          assert(MI->getNumOperands() > i+1 &&
-                 "Didn't find an entry for our predecessor??");
-          if (MI->getOperand(i+1).getMachineBasicBlock() == MBB) {
-            MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-            if (!MO.getVRegValueOrNull()) {
-              VarInfo &VRInfo = getVarInfo(MO.getReg());
-
-              // Only mark it alive only in the block we are representing...
-              MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MBB);
-              break;   // Found the PHI entry for this block...
-            }
-          }
-        }
+    if (!PHIVarInfo[MBB->getNumber()].empty()) {
+      SmallVector<unsigned, 4>& VarInfoVec = PHIVarInfo[MBB->getNumber()];
+
+      for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator I = VarInfoVec.begin(),
+             E = VarInfoVec.end(); I != E; ++I) {
+        VarInfo& VRInfo = getVarInfo(*I);
+        assert(VRInfo.DefInst && "Register use before def (or no def)!");
+
+        // Only mark it alive only in the block we are representing.
+        MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MBB);
+      }
+    }
+
+    // Finally, if the last instruction in the block is a return, make sure to mark
+    // it as using all of the live-out values in the function.
+    if (!MBB->empty() && TII.isReturn(MBB->back().getOpcode())) {
+      MachineInstr *Ret = &MBB->back();
+      for (MachineFunction::liveout_iterator I = MF->liveout_begin(),
+             E = MF->liveout_end(); I != E; ++I) {
+        assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(*I) &&
+               "Cannot have a live-in virtual register!");
+        HandlePhysRegUse(*I, Ret);
+        // Add live-out registers as implicit uses.
+        if (Ret->findRegisterUseOperandIdx(*I) == -1)
+          Ret->addRegOperand(*I, false, true);
       }
     }
-    
+
     // Loop over PhysRegInfo, killing any registers that are available at the
     // end of the basic block.  This also resets the PhysRegInfo map.
-    for (unsigned i = 0, e = RegInfo->getNumRegs(); i != e; ++i)
+    for (unsigned i = 0; i != NumRegs; ++i)
       if (PhysRegInfo[i])
         HandlePhysRegDef(i, 0);
+
+    // Clear some states between BB's. These are purely local information.
+    for (unsigned i = 0; i != NumRegs; ++i)
+      PhysRegPartDef[i].clear();
+    std::fill(PhysRegInfo, PhysRegInfo + NumRegs, (MachineInstr*)0);
+    std::fill(PhysRegUsed, PhysRegUsed + NumRegs, false);
+    std::fill(PhysRegPartUse, PhysRegPartUse + NumRegs, (MachineInstr*)0);
   }
 
-  // Convert the information we have gathered into VirtRegInfo and transform it
-  // into a form usable by RegistersKilled.
+  // Convert and transfer the dead / killed information we have gathered into
+  // VirtRegInfo onto MI's.
   //
-  for (unsigned i = 0, e = VirtRegInfo.size(); i != e; ++i)
-    for (unsigned j = 0, e = VirtRegInfo[i].Kills.size(); j != e; ++j) {
-      if (VirtRegInfo[i].Kills[j].second == VirtRegInfo[i].DefInst)
-        RegistersDead.insert(std::make_pair(VirtRegInfo[i].Kills[j].second,
-                             i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister));
-
+  for (unsigned i = 0, e1 = VirtRegInfo.size(); i != e1; ++i)
+    for (unsigned j = 0, e2 = VirtRegInfo[i].Kills.size(); j != e2; ++j) {
+      if (VirtRegInfo[i].Kills[j] == VirtRegInfo[i].DefInst)
+        addRegisterDead(i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
+                        VirtRegInfo[i].Kills[j]);
       else
-        RegistersKilled.insert(std::make_pair(VirtRegInfo[i].Kills[j].second,
-                               i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister));
+        addRegisterKilled(i + MRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
+                          VirtRegInfo[i].Kills[j]);
     }
-  
+
+  // Check to make sure there are no unreachable blocks in the MC CFG for the
+  // function.  If so, it is due to a bug in the instruction selector or some
+  // other part of the code generator if this happens.
+#ifndef NDEBUG
+  for(MachineFunction::iterator i = MF->begin(), e = MF->end(); i != e; ++i)
+    assert(Visited.count(&*i) != 0 && "unreachable basic block found");
+#endif
+
+  delete[] PhysRegInfo;
+  delete[] PhysRegUsed;
+  delete[] PhysRegPartUse;
+  delete[] PhysRegPartDef;
+  delete[] PHIVarInfo;
+
   return false;
 }
 
@@ -320,37 +590,77 @@ bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 /// the records for NewMI.
 void LiveVariables::instructionChanged(MachineInstr *OldMI,
                                        MachineInstr *NewMI) {
-  // If the instruction defines any virtual registers, update the VarInfo for
-  // the instruction.
+  // If the instruction defines any virtual registers, update the VarInfo,
+  // kill and dead information for the instruction.
   for (unsigned i = 0, e = OldMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
     MachineOperand &MO = OldMI->getOperand(i);
-    if (MO.isRegister() && MO.isDef() && MO.getReg() &&
+    if (MO.isRegister() && MO.getReg() &&
         MRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
       unsigned Reg = MO.getReg();
       VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
-      if (VI.DefInst == OldMI)
-        VI.DefInst = NewMI;
+      if (MO.isDef()) {
+        if (MO.isDead()) {
+          MO.unsetIsDead();
+          addVirtualRegisterDead(Reg, NewMI);
+        }
+        // Update the defining instruction.
+        if (VI.DefInst == OldMI)
+          VI.DefInst = NewMI;
+      }
+      if (MO.isKill()) {
+        MO.unsetIsKill();
+        addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMI);
+      }
+      // If this is a kill of the value, update the VI kills list.
+      if (VI.removeKill(OldMI))
+        VI.Kills.push_back(NewMI);   // Yes, there was a kill of it
+    }
+  }
+}
+
+/// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
+/// instruction.
+void LiveVariables::removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI) {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isKill()) {
+      MO.unsetIsKill();
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+        bool removed = getVarInfo(Reg).removeKill(MI);
+        assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
+      }
     }
   }
+}
+
+/// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the dead registers for the
+/// specified instruction from the live variable information.
+void LiveVariables::removeVirtualRegistersDead(MachineInstr *MI) {
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (MO.isRegister() && MO.isDead()) {
+      MO.unsetIsDead();
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+        bool removed = getVarInfo(Reg).removeKill(MI);
+        assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
+      }
+    }
+  }
+}
 
-  // Move the killed information over...
-  killed_iterator I, E;
-  tie(I, E) = killed_range(OldMI);
-  std::vector<unsigned> Regs;
-  for (killed_iterator A = I; A != E; ++A)
-    Regs.push_back(A->second);
-  RegistersKilled.erase(I, E);
-
-  for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
-    RegistersKilled.insert(std::make_pair(NewMI, Regs[i]));
-  Regs.clear();
-
-  // Move the dead information over...
-  tie(I, E) = dead_range(OldMI);
-  for (killed_iterator A = I; A != E; ++A)
-    Regs.push_back(A->second);
-  RegistersDead.erase(I, E);
-
-  for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
-    RegistersDead.insert(std::make_pair(NewMI, Regs[i]));
+/// 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 LiveVariables::analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn) {
+  for (MachineFunction::const_iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end();
+       I != E; ++I)
+    for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI; ++BBI)
+      for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2)
+        PHIVarInfo[BBI->getOperand(i + 1).getMachineBasicBlock()->getNumber()].
+          push_back(BBI->getOperand(i).getReg());
 }