Removing dependency on third party library for Intel JIT event support.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineLICM.cpp
index 7c07ac4a24b4be976cadd7d8c2b3f5744a0dd90a..169443e03d77e44a102b47d197701e4129aea3b1 100644 (file)
@@ -60,8 +60,6 @@ STATISTIC(NumPostRAHoisted,
 
 namespace {
   class MachineLICM : public MachineFunctionPass {
-    bool PreRegAlloc;
-
     const TargetMachine   *TM;
     const TargetInstrInfo *TII;
     const TargetLowering *TLI;
@@ -69,6 +67,7 @@ namespace {
     const MachineFrameInfo *MFI;
     MachineRegisterInfo *MRI;
     const InstrItineraryData *InstrItins;
+    bool PreRegAlloc;
 
     // Various analyses that we use...
     AliasAnalysis        *AA;      // Alias analysis info.
@@ -81,6 +80,14 @@ namespace {
     MachineLoop *CurLoop;          // The current loop we are working on.
     MachineBasicBlock *CurPreheader; // The preheader for CurLoop.
 
+    // Exit blocks for CurLoop.
+    SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+
+    bool isExitBlock(const MachineBasicBlock *MBB) const {
+      return std::find(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end(), MBB) !=
+        ExitBlocks.end();
+    }
+
     // Track 'estimated' register pressure.
     SmallSet<unsigned, 32> RegSeen;
     SmallVector<unsigned, 8> RegPressure;
@@ -120,8 +127,6 @@ namespace {
 
     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
-    const char *getPassName() const { return "Machine Instruction LICM"; }
-
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
@@ -185,9 +190,9 @@ namespace {
     ///
     bool IsLoopInvariantInst(MachineInstr &I);
 
-    /// HasAnyPHIUse - Return true if the specified register is used by any
-    /// phi node.
-    bool HasAnyPHIUse(unsigned Reg) const;
+    /// HasLoopPHIUse - Return true if the specified instruction is used by any
+    /// phi node in the current loop.
+    bool HasLoopPHIUse(const MachineInstr *MI) const;
 
     /// HasHighOperandLatency - Compute operand latency between a def of 'Reg'
     /// and an use in the current loop, return true if the target considered
@@ -200,7 +205,7 @@ namespace {
     /// CanCauseHighRegPressure - Visit BBs from header to current BB,
     /// check if hoisting an instruction of the given cost matrix can cause high
     /// register pressure.
-    bool CanCauseHighRegPressure(DenseMap<unsigned, int> &Cost);
+    bool CanCauseHighRegPressure(DenseMap<unsigned, int> &Cost, bool Cheap);
 
     /// UpdateBackTraceRegPressure - Traverse the back trace from header to
     /// the current block and update their register pressures to reflect the
@@ -290,6 +295,7 @@ namespace {
 } // end anonymous namespace
 
 char MachineLICM::ID = 0;
+char &llvm::MachineLICMID = MachineLICM::ID;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineLICM, "machinelicm",
                 "Machine Loop Invariant Code Motion", false, false)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
@@ -298,10 +304,6 @@ INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
 INITIALIZE_PASS_END(MachineLICM, "machinelicm",
                 "Machine Loop Invariant Code Motion", false, false)
 
-FunctionPass *llvm::createMachineLICMPass(bool PreRegAlloc) {
-  return new MachineLICM(PreRegAlloc);
-}
-
 /// LoopIsOuterMostWithPredecessor - Test if the given loop is the outer-most
 /// loop that has a unique predecessor.
 static bool LoopIsOuterMostWithPredecessor(MachineLoop *CurLoop) {
@@ -317,12 +319,6 @@ static bool LoopIsOuterMostWithPredecessor(MachineLoop *CurLoop) {
 }
 
 bool MachineLICM::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  if (PreRegAlloc)
-    DEBUG(dbgs() << "******** Pre-regalloc Machine LICM: ");
-  else
-    DEBUG(dbgs() << "******** Post-regalloc Machine LICM: ");
-  DEBUG(dbgs() << MF.getFunction()->getName() << " ********\n");
-
   Changed = FirstInLoop = false;
   TM = &MF.getTarget();
   TII = TM->getInstrInfo();
@@ -332,6 +328,14 @@ bool MachineLICM::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   MRI = &MF.getRegInfo();
   InstrItins = TM->getInstrItineraryData();
 
+  PreRegAlloc = MRI->isSSA();
+
+  if (PreRegAlloc)
+    DEBUG(dbgs() << "******** Pre-regalloc Machine LICM: ");
+  else
+    DEBUG(dbgs() << "******** Post-regalloc Machine LICM: ");
+  DEBUG(dbgs() << MF.getName() << " ********\n");
+
   if (PreRegAlloc) {
     // Estimate register pressure during pre-regalloc pass.
     unsigned NumRC = TRI->getNumRegClasses();
@@ -352,6 +356,7 @@ bool MachineLICM::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   while (!Worklist.empty()) {
     CurLoop = Worklist.pop_back_val();
     CurPreheader = 0;
+    ExitBlocks.clear();
 
     // If this is done before regalloc, only visit outer-most preheader-sporting
     // loops.
@@ -360,6 +365,8 @@ bool MachineLICM::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
       continue;
     }
 
+    CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
+
     if (!PreRegAlloc)
       HoistRegionPostRA();
     else {
@@ -438,8 +445,8 @@ void MachineLICM::ProcessMI(MachineInstr *MI,
     }
 
     if (MO.isImplicit()) {
-      for (const unsigned *AS = TRI->getOverlaps(Reg); *AS; ++AS)
-        PhysRegClobbers.set(*AS);
+      for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
+        PhysRegClobbers.set(*AI);
       if (!MO.isDead())
         // Non-dead implicit def? This cannot be hoisted.
         RuledOut = true;
@@ -458,7 +465,7 @@ void MachineLICM::ProcessMI(MachineInstr *MI,
     // If we have already seen another instruction that defines the same
     // register, then this is not safe.  Two defs is indicated by setting a
     // PhysRegClobbers bit.
-    for (const unsigned *AS = TRI->getOverlaps(Reg); *AS; ++AS) {
+    for (MCRegAliasIterator AS(Reg, TRI, true); AS.isValid(); ++AS) {
       if (PhysRegDefs.test(*AS))
         PhysRegClobbers.set(*AS);
       if (PhysRegClobbers.test(*AS))
@@ -482,6 +489,10 @@ void MachineLICM::ProcessMI(MachineInstr *MI,
 /// HoistRegionPostRA - Walk the specified region of the CFG and hoist loop
 /// invariants out to the preheader.
 void MachineLICM::HoistRegionPostRA() {
+  MachineBasicBlock *Preheader = getCurPreheader();
+  if (!Preheader)
+    return;
+
   unsigned NumRegs = TRI->getNumRegs();
   BitVector PhysRegDefs(NumRegs); // Regs defined once in the loop.
   BitVector PhysRegClobbers(NumRegs); // Regs defined more than once.
@@ -506,8 +517,8 @@ void MachineLICM::HoistRegionPostRA() {
     for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = BB->livein_begin(),
            E = BB->livein_end(); I != E; ++I) {
       unsigned Reg = *I;
-      for (const unsigned *AS = TRI->getOverlaps(Reg); *AS; ++AS)
-        PhysRegDefs.set(*AS);
+      for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
+        PhysRegDefs.set(*AI);
     }
 
     SpeculationState = SpeculateUnknown;
@@ -518,25 +529,46 @@ void MachineLICM::HoistRegionPostRA() {
     }
   }
 
+  // Gather the registers read / clobbered by the terminator.
+  BitVector TermRegs(NumRegs);
+  MachineBasicBlock::iterator TI = Preheader->getFirstTerminator();
+  if (TI != Preheader->end()) {
+    for (unsigned i = 0, e = TI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const MachineOperand &MO = TI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (!Reg)
+        continue;
+      for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
+        TermRegs.set(*AI);
+    }
+  }
+
   // Now evaluate whether the potential candidates qualify.
   // 1. Check if the candidate defined register is defined by another
   //    instruction in the loop.
   // 2. If the candidate is a load from stack slot (always true for now),
   //    check if the slot is stored anywhere in the loop.
+  // 3. Make sure candidate def should not clobber
+  //    registers read by the terminator. Similarly its def should not be
+  //    clobbered by the terminator.
   for (unsigned i = 0, e = Candidates.size(); i != e; ++i) {
     if (Candidates[i].FI != INT_MIN &&
         StoredFIs.count(Candidates[i].FI))
       continue;
 
-    if (!PhysRegClobbers.test(Candidates[i].Def)) {
+    unsigned Def = Candidates[i].Def;
+    if (!PhysRegClobbers.test(Def) && !TermRegs.test(Def)) {
       bool Safe = true;
       MachineInstr *MI = Candidates[i].MI;
       for (unsigned j = 0, ee = MI->getNumOperands(); j != ee; ++j) {
         const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
         if (!MO.isReg() || MO.isDef() || !MO.getReg())
           continue;
-        if (PhysRegDefs.test(MO.getReg()) ||
-            PhysRegClobbers.test(MO.getReg())) {
+        unsigned Reg = MO.getReg();
+        if (PhysRegDefs.test(Reg) ||
+            PhysRegClobbers.test(Reg)) {
           // If it's using a non-loop-invariant register, then it's obviously
           // not safe to hoist.
           Safe = false;
@@ -575,7 +607,6 @@ void MachineLICM::AddToLiveIns(unsigned Reg) {
 /// dirty work.
 void MachineLICM::HoistPostRA(MachineInstr *MI, unsigned Def) {
   MachineBasicBlock *Preheader = getCurPreheader();
-  if (!Preheader) return;
 
   // Now move the instructions to the predecessor, inserting it before any
   // terminator instructions.
@@ -935,22 +966,40 @@ bool MachineLICM::IsLoopInvariantInst(MachineInstr &I) {
 }
 
 
-/// HasAnyPHIUse - Return true if the specified register is used by any
-/// phi node.
-bool MachineLICM::HasAnyPHIUse(unsigned Reg) const {
-  for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(Reg),
-         UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
-    MachineInstr *UseMI = &*UI;
-    if (UseMI->isPHI())
-      return true;
-    // Look pass copies as well.
-    if (UseMI->isCopy()) {
-      unsigned Def = UseMI->getOperand(0).getReg();
-      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Def) &&
-          HasAnyPHIUse(Def))
-        return true;
+/// HasLoopPHIUse - Return true if the specified instruction is used by a
+/// phi node and hoisting it could cause a copy to be inserted.
+bool MachineLICM::HasLoopPHIUse(const MachineInstr *MI) const {
+  SmallVector<const MachineInstr*, 8> Work(1, MI);
+  do {
+    MI = Work.pop_back_val();
+    for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
+      if (!MO->isReg() || !MO->isDef())
+        continue;
+      unsigned Reg = MO->getReg();
+      if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+        continue;
+      for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(Reg),
+           UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
+        MachineInstr *UseMI = &*UI;
+        // A PHI may cause a copy to be inserted.
+        if (UseMI->isPHI()) {
+          // A PHI inside the loop causes a copy because the live range of Reg is
+          // extended across the PHI.
+          if (CurLoop->contains(UseMI))
+            return true;
+          // A PHI in an exit block can cause a copy to be inserted if the PHI
+          // has multiple predecessors in the loop with different values.
+          // For now, approximate by rejecting all exit blocks.
+          if (isExitBlock(UseMI->getParent()))
+            return true;
+          continue;
+        }
+        // Look past copies as well.
+        if (UseMI->isCopy() && CurLoop->contains(UseMI))
+          Work.push_back(UseMI);
+      }
     }
-  }
+  } while (!Work.empty());
   return false;
 }
 
@@ -1018,7 +1067,8 @@ bool MachineLICM::IsCheapInstruction(MachineInstr &MI) const {
 /// CanCauseHighRegPressure - Visit BBs from header to current BB, check
 /// if hoisting an instruction of the given cost matrix can cause high
 /// register pressure.
-bool MachineLICM::CanCauseHighRegPressure(DenseMap<unsigned, int> &Cost) {
+bool MachineLICM::CanCauseHighRegPressure(DenseMap<unsigned, int> &Cost,
+                                          bool CheapInstr) {
   for (DenseMap<unsigned, int>::iterator CI = Cost.begin(), CE = Cost.end();
        CI != CE; ++CI) {
     if (CI->second <= 0)
@@ -1027,6 +1077,12 @@ bool MachineLICM::CanCauseHighRegPressure(DenseMap<unsigned, int> &Cost) {
     unsigned RCId = CI->first;
     unsigned Limit = RegLimit[RCId];
     int Cost = CI->second;
+
+    // Don't hoist cheap instructions if they would increase register pressure,
+    // even if we're under the limit.
+    if (CheapInstr)
+      return true;
+
     for (unsigned i = BackTrace.size(); i != 0; --i) {
       SmallVector<unsigned, 8> &RP = BackTrace[i-1];
       if (RP[RCId] + Cost >= Limit)
@@ -1089,87 +1145,95 @@ bool MachineLICM::IsProfitableToHoist(MachineInstr &MI) {
   if (MI.isImplicitDef())
     return true;
 
-  // If the instruction is cheap, only hoist if it is re-materilizable. LICM
-  // will increase register pressure. It's probably not worth it if the
-  // instruction is cheap.
-  // Also hoist loads from constant memory, e.g. load from stubs, GOT. Hoisting
-  // these tend to help performance in low register pressure situation. The
-  // trade off is it may cause spill in high pressure situation. It will end up
-  // adding a store in the loop preheader. But the reload is no more expensive.
-  // The side benefit is these loads are frequently CSE'ed.
-  if (IsCheapInstruction(MI)) {
-    if (!TII->isTriviallyReMaterializable(&MI, AA))
-      return false;
-  } else {
-    // Estimate register pressure to determine whether to LICM the instruction.
-    // In low register pressure situation, we can be more aggressive about
-    // hoisting. Also, favors hoisting long latency instructions even in
-    // moderately high pressure situation.
-    // FIXME: If there are long latency loop-invariant instructions inside the
-    // loop at this point, why didn't the optimizer's LICM hoist them?
-    DenseMap<unsigned, int> Cost;
-    for (unsigned i = 0, e = MI.getDesc().getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
-      if (!MO.isReg() || MO.isImplicit())
-        continue;
-      unsigned Reg = MO.getReg();
-      if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
-        continue;
+  // Besides removing computation from the loop, hoisting an instruction has
+  // these effects:
+  //
+  // - The value defined by the instruction becomes live across the entire
+  //   loop. This increases register pressure in the loop.
+  //
+  // - If the value is used by a PHI in the loop, a copy will be required for
+  //   lowering the PHI after extending the live range.
+  //
+  // - When hoisting the last use of a value in the loop, that value no longer
+  //   needs to be live in the loop. This lowers register pressure in the loop.
+
+  bool CheapInstr = IsCheapInstruction(MI);
+  bool CreatesCopy = HasLoopPHIUse(&MI);
+
+  // Don't hoist a cheap instruction if it would create a copy in the loop.
+  if (CheapInstr && CreatesCopy) {
+    DEBUG(dbgs() << "Won't hoist cheap instr with loop PHI use: " << MI);
+    return false;
+  }
 
-      unsigned RCId, RCCost;
-      getRegisterClassIDAndCost(&MI, Reg, i, RCId, RCCost);
-      if (MO.isDef()) {
-        if (HasHighOperandLatency(MI, i, Reg)) {
-          ++NumHighLatency;
-          return true;
-        }
+  // Rematerializable instructions should always be hoisted since the register
+  // allocator can just pull them down again when needed.
+  if (TII->isTriviallyReMaterializable(&MI, AA))
+    return true;
+
+  // Estimate register pressure to determine whether to LICM the instruction.
+  // In low register pressure situation, we can be more aggressive about
+  // hoisting. Also, favors hoisting long latency instructions even in
+  // moderately high pressure situation.
+  // Cheap instructions will only be hoisted if they don't increase register
+  // pressure at all.
+  // FIXME: If there are long latency loop-invariant instructions inside the
+  // loop at this point, why didn't the optimizer's LICM hoist them?
+  DenseMap<unsigned, int> Cost;
+  for (unsigned i = 0, e = MI.getDesc().getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
+    if (!MO.isReg() || MO.isImplicit())
+      continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+      continue;
 
-        DenseMap<unsigned, int>::iterator CI = Cost.find(RCId);
-        if (CI != Cost.end())
-          CI->second += RCCost;
-        else
-          Cost.insert(std::make_pair(RCId, RCCost));
-      } else if (isOperandKill(MO, MRI)) {
-        // Is a virtual register use is a kill, hoisting it out of the loop
-        // may actually reduce register pressure or be register pressure
-        // neutral.
-        DenseMap<unsigned, int>::iterator CI = Cost.find(RCId);
-        if (CI != Cost.end())
-          CI->second -= RCCost;
-        else
-          Cost.insert(std::make_pair(RCId, -RCCost));
+    unsigned RCId, RCCost;
+    getRegisterClassIDAndCost(&MI, Reg, i, RCId, RCCost);
+    if (MO.isDef()) {
+      if (HasHighOperandLatency(MI, i, Reg)) {
+        DEBUG(dbgs() << "Hoist High Latency: " << MI);
+        ++NumHighLatency;
+        return true;
       }
+      Cost[RCId] += RCCost;
+    } else if (isOperandKill(MO, MRI)) {
+      // Is a virtual register use is a kill, hoisting it out of the loop
+      // may actually reduce register pressure or be register pressure
+      // neutral.
+      Cost[RCId] -= RCCost;
     }
+  }
 
-    // Visit BBs from header to current BB, if hoisting this doesn't cause
-    // high register pressure, then it's safe to proceed.
-    if (!CanCauseHighRegPressure(Cost)) {
-      ++NumLowRP;
-      return true;
-    }
+  // Visit BBs from header to current BB, if hoisting this doesn't cause
+  // high register pressure, then it's safe to proceed.
+  if (!CanCauseHighRegPressure(Cost, CheapInstr)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Hoist non-reg-pressure: " << MI);
+    ++NumLowRP;
+    return true;
+  }
 
-    // Do not "speculate" in high register pressure situation. If an
-    // instruction is not guaranteed to be executed in the loop, it's best to be
-    // conservative.
-    if (AvoidSpeculation &&
-        (!IsGuaranteedToExecute(MI.getParent()) && !MayCSE(&MI)))
-      return false;
+  // Don't risk increasing register pressure if it would create copies.
+  if (CreatesCopy) {
+    DEBUG(dbgs() << "Won't hoist instr with loop PHI use: " << MI);
+    return false;
+  }
 
-    // High register pressure situation, only hoist if the instruction is going to
-    // be remat'ed.
-    if (!TII->isTriviallyReMaterializable(&MI, AA) &&
-        !MI.isInvariantLoad(AA))
-      return false;
+  // Do not "speculate" in high register pressure situation. If an
+  // instruction is not guaranteed to be executed in the loop, it's best to be
+  // conservative.
+  if (AvoidSpeculation &&
+      (!IsGuaranteedToExecute(MI.getParent()) && !MayCSE(&MI))) {
+    DEBUG(dbgs() << "Won't speculate: " << MI);
+    return false;
   }
 
-  // If result(s) of this instruction is used by PHIs outside of the loop, then
-  // don't hoist it if the instruction because it will introduce an extra copy.
-  for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
-    if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
-      continue;
-    if (HasAnyPHIUse(MO.getReg()))
-      return false;
+  // High register pressure situation, only hoist if the instruction is going
+  // to be remat'ed.
+  if (!TII->isTriviallyReMaterializable(&MI, AA) &&
+      !MI.isInvariantLoad(AA)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Can't remat / high reg-pressure: " << MI);
+    return false;
   }
 
   return true;
@@ -1196,11 +1260,11 @@ MachineInstr *MachineLICM::ExtractHoistableLoad(MachineInstr *MI) {
   if (NewOpc == 0) return 0;
   const MCInstrDesc &MID = TII->get(NewOpc);
   if (MID.getNumDefs() != 1) return 0;
-  const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MID, LoadRegIndex, TRI);
+  MachineFunction &MF = *MI->getParent()->getParent();
+  const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MID, LoadRegIndex, TRI, MF);
   // Ok, we're unfolding. Create a temporary register and do the unfold.
   unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
 
-  MachineFunction &MF = *MI->getParent()->getParent();
   SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
   bool Success =
     TII->unfoldMemoryOperand(MF, MI, Reg,