[MachineSink] Use the real post dominator tree
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineSink.cpp
index a85a41fbaee8d92c9bc1b3656f36d2a7aa86071b..edf8fc0645bf6105d450b617ba9719ff941cda20 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This pass 
+// This pass moves instructions into successor blocks when possible, so that
+// they aren't executed on paths where their results aren't needed.
+//
+// This pass is not intended to be a replacement or a complete alternative
+// for an LLVM-IR-level sinking pass. It is only designed to sink simple
+// constructs that are not exposed before lowering and instruction selection.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "machine-sink"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
-#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachinePostDominators.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumSunk, "Number of machine instructions sunk");
+#define DEBUG_TYPE "machine-sink"
+
+static cl::opt<bool>
+SplitEdges("machine-sink-split",
+           cl::desc("Split critical edges during machine sinking"),
+           cl::init(true), cl::Hidden);
+
+STATISTIC(NumSunk,      "Number of machine instructions sunk");
+STATISTIC(NumSplit,     "Number of critical edges split");
+STATISTIC(NumCoalesces, "Number of copies coalesced");
 
 namespace {
-  class VISIBILITY_HIDDEN MachineSinking : public MachineFunctionPass {
-    const TargetMachine   *TM;
+  class MachineSinking : public MachineFunctionPass {
     const TargetInstrInfo *TII;
-    MachineFunction       *CurMF; // Current MachineFunction
-    MachineRegisterInfo  *RegInfo; // Machine register information
-    MachineDominatorTree *DT;   // Machine dominator tree for the current Loop
+    const TargetRegisterInfo *TRI;
+    MachineRegisterInfo  *MRI;     // Machine register information
+    MachineDominatorTree *DT;      // Machine dominator tree
+    MachinePostDominatorTree *PDT; // Machine post dominator tree
+    MachineLoopInfo *LI;
+    AliasAnalysis *AA;
+
+    // Remember which edges have been considered for breaking.
+    SmallSet<std::pair<MachineBasicBlock*,MachineBasicBlock*>, 8>
+    CEBCandidates;
+    // Remember which edges we are about to split.
+    // This is different from CEBCandidates since those edges
+    // will be split.
+    SetVector<std::pair<MachineBasicBlock*,MachineBasicBlock*> > ToSplit;
 
   public:
     static char ID; // Pass identification
-    MachineSinking() : MachineFunctionPass(&ID) {}
-    
-    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
-    
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    MachineSinking() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializeMachineSinkingPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
+
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
+
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+      AU.setPreservesCFG();
       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+      AU.addRequired<AliasAnalysis>();
       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
+      AU.addRequired<MachinePostDominatorTree>();
+      AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
+      AU.addPreserved<MachinePostDominatorTree>();
+      AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+    }
+
+    void releaseMemory() override {
+      CEBCandidates.clear();
     }
+
   private:
     bool ProcessBlock(MachineBasicBlock &MBB);
+    bool isWorthBreakingCriticalEdge(MachineInstr *MI,
+                                     MachineBasicBlock *From,
+                                     MachineBasicBlock *To);
+    /// \brief Postpone the splitting of the given critical
+    /// edge (\p From, \p To).
+    ///
+    /// We do not split the edges on the fly. Indeed, this invalidates
+    /// the dominance information and thus triggers a lot of updates
+    /// of that information underneath.
+    /// Instead, we postpone all the splits after each iteration of
+    /// the main loop. That way, the information is at least valid
+    /// for the lifetime of an iteration.
+    ///
+    /// \return True if the edge is marked as toSplit, false otherwise.
+    /// False can be retruned if, for instance, this is not profitable.
+    bool PostponeSplitCriticalEdge(MachineInstr *MI,
+                                   MachineBasicBlock *From,
+                                   MachineBasicBlock *To,
+                                   bool BreakPHIEdge);
     bool SinkInstruction(MachineInstr *MI, bool &SawStore);
-    bool AllUsesDominatedByBlock(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB) const;
+    bool AllUsesDominatedByBlock(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
+                                 MachineBasicBlock *DefMBB,
+                                 bool &BreakPHIEdge, bool &LocalUse) const;
+    MachineBasicBlock *FindSuccToSinkTo(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
+               bool &BreakPHIEdge);
+    bool isProfitableToSinkTo(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
+                              MachineBasicBlock *MBB,
+                              MachineBasicBlock *SuccToSinkTo);
+
+    bool PerformTrivialForwardCoalescing(MachineInstr *MI,
+                                         MachineBasicBlock *MBB);
   };
 } // end anonymous namespace
-  
+
 char MachineSinking::ID = 0;
-static RegisterPass<MachineSinking>
-X("machine-sink", "Machine code sinking");
+char &llvm::MachineSinkingID = MachineSinking::ID;
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineSinking, "machine-sink",
+                "Machine code sinking", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
+INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_END(MachineSinking, "machine-sink",
+                "Machine code sinking", false, false)
 
-FunctionPass *llvm::createMachineSinkingPass() { return new MachineSinking(); }
+bool MachineSinking::PerformTrivialForwardCoalescing(MachineInstr *MI,
+                                                     MachineBasicBlock *MBB) {
+  if (!MI->isCopy())
+    return false;
+
+  unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
+  unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
+  if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) ||
+      !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) ||
+      !MRI->hasOneNonDBGUse(SrcReg))
+    return false;
+
+  const TargetRegisterClass *SRC = MRI->getRegClass(SrcReg);
+  const TargetRegisterClass *DRC = MRI->getRegClass(DstReg);
+  if (SRC != DRC)
+    return false;
+
+  MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
+  if (DefMI->isCopyLike())
+    return false;
+  DEBUG(dbgs() << "Coalescing: " << *DefMI);
+  DEBUG(dbgs() << "*** to: " << *MI);
+  MRI->replaceRegWith(DstReg, SrcReg);
+  MI->eraseFromParent();
+  ++NumCoalesces;
+  return true;
+}
 
 /// AllUsesDominatedByBlock - Return true if all uses of the specified register
-/// occur in blocks dominated by the specified block.
-bool MachineSinking::AllUsesDominatedByBlock(unsigned Reg, 
-                                             MachineBasicBlock *MBB) const {
+/// occur in blocks dominated by the specified block. If any use is in the
+/// definition block, then return false since it is never legal to move def
+/// after uses.
+bool
+MachineSinking::AllUsesDominatedByBlock(unsigned Reg,
+                                        MachineBasicBlock *MBB,
+                                        MachineBasicBlock *DefMBB,
+                                        bool &BreakPHIEdge,
+                                        bool &LocalUse) const {
   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
          "Only makes sense for vregs");
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = RegInfo->reg_begin(Reg),
-       E = RegInfo->reg_end(); I != E; ++I) {
-    if (I.getOperand().isDef()) continue;  // ignore def.
-    
+
+  // Ignore debug uses because debug info doesn't affect the code.
+  if (MRI->use_nodbg_empty(Reg))
+    return true;
+
+  // BreakPHIEdge is true if all the uses are in the successor MBB being sunken
+  // into and they are all PHI nodes. In this case, machine-sink must break
+  // the critical edge first. e.g.
+  //
+  // BB#1: derived from LLVM BB %bb4.preheader
+  //   Predecessors according to CFG: BB#0
+  //     ...
+  //     %reg16385<def> = DEC64_32r %reg16437, %EFLAGS<imp-def,dead>
+  //     ...
+  //     JE_4 <BB#37>, %EFLAGS<imp-use>
+  //   Successors according to CFG: BB#37 BB#2
+  //
+  // BB#2: derived from LLVM BB %bb.nph
+  //   Predecessors according to CFG: BB#0 BB#1
+  //     %reg16386<def> = PHI %reg16434, <BB#0>, %reg16385, <BB#1>
+  BreakPHIEdge = true;
+  for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(Reg)) {
+    MachineInstr *UseInst = MO.getParent();
+    unsigned OpNo = &MO - &UseInst->getOperand(0);
+    MachineBasicBlock *UseBlock = UseInst->getParent();
+    if (!(UseBlock == MBB && UseInst->isPHI() &&
+          UseInst->getOperand(OpNo+1).getMBB() == DefMBB)) {
+      BreakPHIEdge = false;
+      break;
+    }
+  }
+  if (BreakPHIEdge)
+    return true;
+
+  for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(Reg)) {
     // Determine the block of the use.
-    MachineInstr *UseInst = &*I;
+    MachineInstr *UseInst = MO.getParent();
+    unsigned OpNo = &MO - &UseInst->getOperand(0);
     MachineBasicBlock *UseBlock = UseInst->getParent();
-    if (UseInst->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI) {
+    if (UseInst->isPHI()) {
       // PHI nodes use the operand in the predecessor block, not the block with
       // the PHI.
-      UseBlock = UseInst->getOperand(I.getOperandNo()+1).getMBB();
+      UseBlock = UseInst->getOperand(OpNo+1).getMBB();
+    } else if (UseBlock == DefMBB) {
+      LocalUse = true;
+      return false;
     }
+
     // Check that it dominates.
     if (!DT->dominates(MBB, UseBlock))
       return false;
   }
+
   return true;
 }
 
+bool MachineSinking::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  if (skipOptnoneFunction(*MF.getFunction()))
+    return false;
 
+  DEBUG(dbgs() << "******** Machine Sinking ********\n");
 
-bool MachineSinking::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  DOUT << "******** Machine Sinking ********\n";
-  
-  CurMF = &MF;
-  TM = &CurMF->getTarget();
-  TII = TM->getInstrInfo();
-  RegInfo = &CurMF->getRegInfo();
+  const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
+  TII = TM.getSubtargetImpl()->getInstrInfo();
+  TRI = TM.getSubtargetImpl()->getRegisterInfo();
+  MRI = &MF.getRegInfo();
   DT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
+  PDT = &getAnalysis<MachinePostDominatorTree>();
+  LI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
+  AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 
   bool EverMadeChange = false;
-  
+
   while (1) {
     bool MadeChange = false;
 
     // Process all basic blocks.
-    for (MachineFunction::iterator I = CurMF->begin(), E = CurMF->end(); 
+    CEBCandidates.clear();
+    ToSplit.clear();
+    for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
          I != E; ++I)
       MadeChange |= ProcessBlock(*I);
-    
+
+    // If we have anything we marked as toSplit, split it now.
+    for (auto &Pair : ToSplit) {
+      auto NewSucc = Pair.first->SplitCriticalEdge(Pair.second, this);
+      if (NewSucc != nullptr) {
+        DEBUG(dbgs() << " *** Splitting critical edge:"
+              " BB#" << Pair.first->getNumber()
+              << " -- BB#" << NewSucc->getNumber()
+              << " -- BB#" << Pair.second->getNumber() << '\n');
+        MadeChange = true;
+        ++NumSplit;
+      } else
+        DEBUG(dbgs() << " *** Not legal to break critical edge\n");
+    }
     // If this iteration over the code changed anything, keep iterating.
     if (!MadeChange) break;
     EverMadeChange = true;
-  } 
+  }
   return EverMadeChange;
 }
 
 bool MachineSinking::ProcessBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
-  bool MadeChange = false;
-  
   // Can't sink anything out of a block that has less than two successors.
-  if (MBB.succ_size() <= 1) return false;
-  
+  if (MBB.succ_size() <= 1 || MBB.empty()) return false;
+
+  // Don't bother sinking code out of unreachable blocks. In addition to being
+  // unprofitable, it can also lead to infinite looping, because in an
+  // unreachable loop there may be nowhere to stop.
+  if (!DT->isReachableFromEntry(&MBB)) return false;
+
+  bool MadeChange = false;
+
   // Walk the basic block bottom-up.  Remember if we saw a store.
-  bool SawStore = false;
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.end(); I != MBB.begin(); ){
-    MachineBasicBlock::iterator LastIt = I;
-    if (SinkInstruction(--I, SawStore)) {
-      I = LastIt;
-      ++NumSunk;
+  MachineBasicBlock::iterator I = MBB.end();
+  --I;
+  bool ProcessedBegin, SawStore = false;
+  do {
+    MachineInstr *MI = I;  // The instruction to sink.
+
+    // Predecrement I (if it's not begin) so that it isn't invalidated by
+    // sinking.
+    ProcessedBegin = I == MBB.begin();
+    if (!ProcessedBegin)
+      --I;
+
+    if (MI->isDebugValue())
+      continue;
+
+    bool Joined = PerformTrivialForwardCoalescing(MI, &MBB);
+    if (Joined) {
+      MadeChange = true;
+      continue;
     }
-  }
-  
+
+    if (SinkInstruction(MI, SawStore))
+      ++NumSunk, MadeChange = true;
+
+    // If we just processed the first instruction in the block, we're done.
+  } while (!ProcessedBegin);
+
   return MadeChange;
 }
 
-/// SinkInstruction - Determine whether it is safe to sink the specified machine
-/// instruction out of its current block into a successor.
-bool MachineSinking::SinkInstruction(MachineInstr *MI, bool &SawStore) {
-  // Check if it's safe to move the instruction.
-  if (!MI->isSafeToMove(TII, SawStore))
+bool MachineSinking::isWorthBreakingCriticalEdge(MachineInstr *MI,
+                                                 MachineBasicBlock *From,
+                                                 MachineBasicBlock *To) {
+  // FIXME: Need much better heuristics.
+
+  // If the pass has already considered breaking this edge (during this pass
+  // through the function), then let's go ahead and break it. This means
+  // sinking multiple "cheap" instructions into the same block.
+  if (!CEBCandidates.insert(std::make_pair(From, To)))
+    return true;
+
+  if (!MI->isCopy() && !TII->isAsCheapAsAMove(MI))
+    return true;
+
+  // MI is cheap, we probably don't want to break the critical edge for it.
+  // However, if this would allow some definitions of its source operands
+  // to be sunk then it's probably worth it.
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
+      continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (Reg == 0)
+      continue;
+
+    // We don't move live definitions of physical registers,
+    // so sinking their uses won't enable any opportunities.
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
+      continue;
+
+    // If this instruction is the only user of a virtual register,
+    // check if breaking the edge will enable sinking
+    // both this instruction and the defining instruction.
+    if (MRI->hasOneNonDBGUse(Reg)) {
+      // If the definition resides in same MBB,
+      // claim it's likely we can sink these together.
+      // If definition resides elsewhere, we aren't
+      // blocking it from being sunk so don't break the edge.
+      MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(Reg);
+      if (DefMI->getParent() == MI->getParent())
+        return true;
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
+bool MachineSinking::PostponeSplitCriticalEdge(MachineInstr *MI,
+                                               MachineBasicBlock *FromBB,
+                                               MachineBasicBlock *ToBB,
+                                               bool BreakPHIEdge) {
+  if (!isWorthBreakingCriticalEdge(MI, FromBB, ToBB))
     return false;
+
+  // Avoid breaking back edge. From == To means backedge for single BB loop.
+  if (!SplitEdges || FromBB == ToBB)
+    return false;
+
+  // Check for backedges of more "complex" loops.
+  if (LI->getLoopFor(FromBB) == LI->getLoopFor(ToBB) &&
+      LI->isLoopHeader(ToBB))
+    return false;
+
+  // It's not always legal to break critical edges and sink the computation
+  // to the edge.
+  //
+  // BB#1:
+  // v1024
+  // Beq BB#3
+  // <fallthrough>
+  // BB#2:
+  // ... no uses of v1024
+  // <fallthrough>
+  // BB#3:
+  // ...
+  //       = v1024
+  //
+  // If BB#1 -> BB#3 edge is broken and computation of v1024 is inserted:
+  //
+  // BB#1:
+  // ...
+  // Bne BB#2
+  // BB#4:
+  // v1024 =
+  // B BB#3
+  // BB#2:
+  // ... no uses of v1024
+  // <fallthrough>
+  // BB#3:
+  // ...
+  //       = v1024
+  //
+  // This is incorrect since v1024 is not computed along the BB#1->BB#2->BB#3
+  // flow. We need to ensure the new basic block where the computation is
+  // sunk to dominates all the uses.
+  // It's only legal to break critical edge and sink the computation to the
+  // new block if all the predecessors of "To", except for "From", are
+  // not dominated by "From". Given SSA property, this means these
+  // predecessors are dominated by "To".
+  //
+  // There is no need to do this check if all the uses are PHI nodes. PHI
+  // sources are only defined on the specific predecessor edges.
+  if (!BreakPHIEdge) {
+    for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = ToBB->pred_begin(),
+           E = ToBB->pred_end(); PI != E; ++PI) {
+      if (*PI == FromBB)
+        continue;
+      if (!DT->dominates(ToBB, *PI))
+        return false;
+    }
+  }
+
+  ToSplit.insert(std::make_pair(FromBB, ToBB));
   
-  // FIXME: This should include support for sinking instructions within the
-  // block they are currently in to shorten the live ranges.  We often get
-  // instructions sunk into the top of a large block, but it would be better to
-  // also sink them down before their first use in the block.  This xform has to
-  // be careful not to *increase* register pressure though, e.g. sinking
-  // "x = y + z" down if it kills y and z would increase the live ranges of y
-  // and z only the shrink the live range of x.
-  
+  return true;
+}
+
+static bool AvoidsSinking(MachineInstr *MI, MachineRegisterInfo *MRI) {
+  return MI->isInsertSubreg() || MI->isSubregToReg() || MI->isRegSequence();
+}
+
+/// collectDebgValues - Scan instructions following MI and collect any
+/// matching DBG_VALUEs.
+static void collectDebugValues(MachineInstr *MI,
+                               SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DbgValues) {
+  DbgValues.clear();
+  if (!MI->getOperand(0).isReg())
+    return;
+
+  MachineBasicBlock::iterator DI = MI; ++DI;
+  for (MachineBasicBlock::iterator DE = MI->getParent()->end();
+       DI != DE; ++DI) {
+    if (!DI->isDebugValue())
+      return;
+    if (DI->getOperand(0).isReg() &&
+        DI->getOperand(0).getReg() == MI->getOperand(0).getReg())
+      DbgValues.push_back(DI);
+  }
+}
+
+/// isProfitableToSinkTo - Return true if it is profitable to sink MI.
+bool MachineSinking::isProfitableToSinkTo(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
+                                          MachineBasicBlock *MBB,
+                                          MachineBasicBlock *SuccToSinkTo) {
+  assert (MI && "Invalid MachineInstr!");
+  assert (SuccToSinkTo && "Invalid SinkTo Candidate BB");
+
+  if (MBB == SuccToSinkTo)
+    return false;
+
+  // It is profitable if SuccToSinkTo does not post dominate current block.
+  if (!PDT->dominates(SuccToSinkTo, MBB))
+    return true;
+
+  // Check if only use in post dominated block is PHI instruction.
+  bool NonPHIUse = false;
+  for (MachineInstr &UseInst : MRI->use_nodbg_instructions(Reg)) {
+    MachineBasicBlock *UseBlock = UseInst.getParent();
+    if (UseBlock == SuccToSinkTo && !UseInst.isPHI())
+      NonPHIUse = true;
+  }
+  if (!NonPHIUse)
+    return true;
+
+  // If SuccToSinkTo post dominates then also it may be profitable if MI
+  // can further profitably sinked into another block in next round.
+  bool BreakPHIEdge = false;
+  // FIXME - If finding successor is compile time expensive then catch results.
+  if (MachineBasicBlock *MBB2 = FindSuccToSinkTo(MI, SuccToSinkTo, BreakPHIEdge))
+    return isProfitableToSinkTo(Reg, MI, SuccToSinkTo, MBB2);
+
+  // If SuccToSinkTo is final destination and it is a post dominator of current
+  // block then it is not profitable to sink MI into SuccToSinkTo block.
+  return false;
+}
+
+/// FindSuccToSinkTo - Find a successor to sink this instruction to.
+MachineBasicBlock *MachineSinking::FindSuccToSinkTo(MachineInstr *MI,
+                                   MachineBasicBlock *MBB,
+                                   bool &BreakPHIEdge) {
+
+  assert (MI && "Invalid MachineInstr!");
+  assert (MBB && "Invalid MachineBasicBlock!");
+
   // Loop over all the operands of the specified instruction.  If there is
   // anything we can't handle, bail out.
-  MachineBasicBlock *ParentBlock = MI->getParent();
-  
+
   // SuccToSinkTo - This is the successor to sink this instruction to, once we
   // decide.
-  MachineBasicBlock *SuccToSinkTo = 0;
-  
+  MachineBasicBlock *SuccToSinkTo = nullptr;
   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
     if (!MO.isReg()) continue;  // Ignore non-register operands.
-    
+
     unsigned Reg = MO.getReg();
     if (Reg == 0) continue;
-    
+
     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
-      // If this is a physical register use, we can't move it.  If it is a def,
-      // we can move it, but only if the def is dead.
-      if (MO.isUse() || !MO.isDead())
-        return false;
+      if (MO.isUse()) {
+        // If the physreg has no defs anywhere, it's just an ambient register
+        // and we can freely move its uses. Alternatively, if it's allocatable,
+        // it could get allocated to something with a def during allocation.
+        if (!MRI->isConstantPhysReg(Reg, *MBB->getParent()))
+          return nullptr;
+      } else if (!MO.isDead()) {
+        // A def that isn't dead. We can't move it.
+        return nullptr;
+      }
     } else {
       // Virtual register uses are always safe to sink.
       if (MO.isUse()) continue;
 
       // If it's not safe to move defs of the register class, then abort.
-      if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(RegInfo->getRegClass(Reg)))
-        return false;
-      
+      if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(MRI->getRegClass(Reg)))
+        return nullptr;
+
       // FIXME: This picks a successor to sink into based on having one
       // successor that dominates all the uses.  However, there are cases where
       // sinking can happen but where the sink point isn't a successor.  For
       // example:
+      //
       //   x = computation
       //   if () {} else {}
       //   use x
-      // the instruction could be sunk over the whole diamond for the 
+      //
+      // the instruction could be sunk over the whole diamond for the
       // if/then/else (or loop, etc), allowing it to be sunk into other blocks
       // after that.
-      
+
       // Virtual register defs can only be sunk if all their uses are in blocks
       // dominated by one of the successors.
       if (SuccToSinkTo) {
         // If a previous operand picked a block to sink to, then this operand
         // must be sinkable to the same block.
-        if (!AllUsesDominatedByBlock(Reg, SuccToSinkTo)) 
-          return false;
+        bool LocalUse = false;
+        if (!AllUsesDominatedByBlock(Reg, SuccToSinkTo, MBB,
+                                     BreakPHIEdge, LocalUse))
+          return nullptr;
+
         continue;
       }
-      
+
       // Otherwise, we should look at all the successors and decide which one
       // we should sink to.
-      for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = ParentBlock->succ_begin(),
-           E = ParentBlock->succ_end(); SI != E; ++SI) {
-        if (AllUsesDominatedByBlock(Reg, *SI)) {
-          SuccToSinkTo = *SI;
+      // We give successors with smaller loop depth higher priority.
+      SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> Succs(MBB->succ_begin(), MBB->succ_end());
+      // Sort Successors according to their loop depth.
+      std::stable_sort(
+          Succs.begin(), Succs.end(),
+          [this](const MachineBasicBlock *LHS, const MachineBasicBlock *RHS) {
+            return LI->getLoopDepth(LHS) < LI->getLoopDepth(RHS);
+          });
+      for (SmallVectorImpl<MachineBasicBlock *>::iterator SI = Succs.begin(),
+             E = Succs.end(); SI != E; ++SI) {
+        MachineBasicBlock *SuccBlock = *SI;
+        bool LocalUse = false;
+        if (AllUsesDominatedByBlock(Reg, SuccBlock, MBB,
+                                    BreakPHIEdge, LocalUse)) {
+          SuccToSinkTo = SuccBlock;
           break;
         }
+        if (LocalUse)
+          // Def is used locally, it's never safe to move this def.
+          return nullptr;
       }
-      
+
       // If we couldn't find a block to sink to, ignore this instruction.
-      if (SuccToSinkTo == 0)
-        return false;
+      if (!SuccToSinkTo)
+        return nullptr;
+      if (!isProfitableToSinkTo(Reg, MI, MBB, SuccToSinkTo))
+        return nullptr;
     }
   }
-  
+
+  // It is not possible to sink an instruction into its own block.  This can
+  // happen with loops.
+  if (MBB == SuccToSinkTo)
+    return nullptr;
+
+  // It's not safe to sink instructions to EH landing pad. Control flow into
+  // landing pad is implicitly defined.
+  if (SuccToSinkTo && SuccToSinkTo->isLandingPad())
+    return nullptr;
+
+  return SuccToSinkTo;
+}
+
+/// SinkInstruction - Determine whether it is safe to sink the specified machine
+/// instruction out of its current block into a successor.
+bool MachineSinking::SinkInstruction(MachineInstr *MI, bool &SawStore) {
+  // Don't sink insert_subreg, subreg_to_reg, reg_sequence. These are meant to
+  // be close to the source to make it easier to coalesce.
+  if (AvoidsSinking(MI, MRI))
+    return false;
+
+  // Check if it's safe to move the instruction.
+  if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
+    return false;
+
+  // FIXME: This should include support for sinking instructions within the
+  // block they are currently in to shorten the live ranges.  We often get
+  // instructions sunk into the top of a large block, but it would be better to
+  // also sink them down before their first use in the block.  This xform has to
+  // be careful not to *increase* register pressure though, e.g. sinking
+  // "x = y + z" down if it kills y and z would increase the live ranges of y
+  // and z and only shrink the live range of x.
+
+  bool BreakPHIEdge = false;
+  MachineBasicBlock *ParentBlock = MI->getParent();
+  MachineBasicBlock *SuccToSinkTo = FindSuccToSinkTo(MI, ParentBlock, BreakPHIEdge);
+
   // If there are no outputs, it must have side-effects.
-  if (SuccToSinkTo == 0)
+  if (!SuccToSinkTo)
     return false;
-  
-  DEBUG(cerr << "Sink instr " << *MI);
-  DEBUG(cerr << "to block " << *SuccToSinkTo);
-  
-  // If the block has multiple predecessors, this would introduce computation on
-  // a path that it doesn't already exist.  We could split the critical edge,
-  // but for now we just punt.
-  // FIXME: Split critical edges if not backedges.
+
+
+  // If the instruction to move defines a dead physical register which is live
+  // when leaving the basic block, don't move it because it could turn into a
+  // "zombie" define of that preg. E.g., EFLAGS. (<rdar://problem/8030636>)
+  for (unsigned I = 0, E = MI->getNumOperands(); I != E; ++I) {
+    const MachineOperand &MO = MI->getOperand(I);
+    if (!MO.isReg()) continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (Reg == 0 || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) continue;
+    if (SuccToSinkTo->isLiveIn(Reg))
+      return false;
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "Sink instr " << *MI << "\tinto block " << *SuccToSinkTo);
+
+  // If the block has multiple predecessors, this is a critical edge.
+  // Decide if we can sink along it or need to break the edge.
   if (SuccToSinkTo->pred_size() > 1) {
-    DEBUG(cerr << " *** PUNTING: Critical edge found\n");
+    // We cannot sink a load across a critical edge - there may be stores in
+    // other code paths.
+    bool TryBreak = false;
+    bool store = true;
+    if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, store)) {
+      DEBUG(dbgs() << " *** NOTE: Won't sink load along critical edge.\n");
+      TryBreak = true;
+    }
+
+    // We don't want to sink across a critical edge if we don't dominate the
+    // successor. We could be introducing calculations to new code paths.
+    if (!TryBreak && !DT->dominates(ParentBlock, SuccToSinkTo)) {
+      DEBUG(dbgs() << " *** NOTE: Critical edge found\n");
+      TryBreak = true;
+    }
+
+    // Don't sink instructions into a loop.
+    if (!TryBreak && LI->isLoopHeader(SuccToSinkTo)) {
+      DEBUG(dbgs() << " *** NOTE: Loop header found\n");
+      TryBreak = true;
+    }
+
+    // Otherwise we are OK with sinking along a critical edge.
+    if (!TryBreak)
+      DEBUG(dbgs() << "Sinking along critical edge.\n");
+    else {
+      // Mark this edge as to be split.
+      // If the edge can actually be split, the next iteration of the main loop
+      // will sink MI in the newly created block.
+      bool Status =
+        PostponeSplitCriticalEdge(MI, ParentBlock, SuccToSinkTo, BreakPHIEdge);
+      if (!Status)
+        DEBUG(dbgs() << " *** PUNTING: Not legal or profitable to "
+              "break critical edge\n");
+      // The instruction will not be sunk this time.
+      return false;
+    }
+  }
+
+  if (BreakPHIEdge) {
+    // BreakPHIEdge is true if all the uses are in the successor MBB being
+    // sunken into and they are all PHI nodes. In this case, machine-sink must
+    // break the critical edge first.
+    bool Status = PostponeSplitCriticalEdge(MI, ParentBlock,
+                                            SuccToSinkTo, BreakPHIEdge);
+    if (!Status)
+      DEBUG(dbgs() << " *** PUNTING: Not legal or profitable to "
+            "break critical edge\n");
+    // The instruction will not be sunk this time.
     return false;
   }
-  
-  // Determine where to insert into.  Skip phi nodes.
+
+  // Determine where to insert into. Skip phi nodes.
   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SuccToSinkTo->begin();
-  while (InsertPos != SuccToSinkTo->end() && 
-         InsertPos->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
+  while (InsertPos != SuccToSinkTo->end() && InsertPos->isPHI())
     ++InsertPos;
-  
+
+  // collect matching debug values.
+  SmallVector<MachineInstr *, 2> DbgValuesToSink;
+  collectDebugValues(MI, DbgValuesToSink);
+
   // Move the instruction.
   SuccToSinkTo->splice(InsertPos, ParentBlock, MI,
                        ++MachineBasicBlock::iterator(MI));
+
+  // Move debug values.
+  for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator DBI = DbgValuesToSink.begin(),
+         DBE = DbgValuesToSink.end(); DBI != DBE; ++DBI) {
+    MachineInstr *DbgMI = *DBI;
+    SuccToSinkTo->splice(InsertPos, ParentBlock,  DbgMI,
+                         ++MachineBasicBlock::iterator(DbgMI));
+  }
+
+  // When sinking the instruction the live time of its operands can be extended
+  // bejond their original last use (marked with a kill flag). Conservatively
+  // clear the kill flag in all instructions that use the same operand
+  // registers.
+  for (auto &MO : MI->uses())
+    if (MO.isReg() && MO.isUse()) {
+      // Preserve the kill flag for this instruction.
+      bool IsKill = MO.isKill();
+      // Clear the kill flag in all instruction that use this operand.
+      MRI->clearKillFlags(MO.getReg());
+      // Restore the kill flag for only this instruction.
+      MO.setIsKill(IsKill);
+    }
+
   return true;
 }