Implement PPCInstrInfo::isCoalescableExtInstr().
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PeepholeOptimizer.cpp
index 07c2b80dcb06f4f7a9813a81307254e3254873b9..b16fa79cd66235ad45d413dad966db743360fae7 100644 (file)
 //     If the "sub" instruction all ready sets (or could be modified to set) the
 //     same flag that the "cmp" instruction sets and that "bz" uses, then we can
 //     eliminate the "cmp" instruction.
-// 
+//
+//     Another instance, in this code:
+//
+//       sub r1, r3 | sub r1, imm
+//       cmp r3, r1 or cmp r1, r3 | cmp r1, imm
+//       bge L1
+//
+//     If the branch instruction can use flag from "sub", then we can replace
+//     "sub" with "subs" and eliminate the "cmp" instruction.
+//
+// - Optimize Bitcast pairs:
+//
+//     v1 = bitcast v0
+//     v2 = bitcast v1
+//        = v2
+//   =>
+//     v1 = bitcast v0
+//        = v0
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "peephole-opt"
@@ -57,8 +75,9 @@ DisablePeephole("disable-peephole", cl::Hidden, cl::init(false),
                 cl::desc("Disable the peephole optimizer"));
 
 STATISTIC(NumReuse,      "Number of extension results reused");
-STATISTIC(NumEliminated, "Number of compares eliminated");
-STATISTIC(NumImmFold,    "Number of move immediate foled");
+STATISTIC(NumBitcasts,   "Number of bitcasts eliminated");
+STATISTIC(NumCmps,       "Number of compares eliminated");
+STATISTIC(NumImmFold,    "Number of move immediate folded");
 
 namespace {
   class PeepholeOptimizer : public MachineFunctionPass {
@@ -85,59 +104,71 @@ namespace {
     }
 
   private:
-    bool OptimizeCmpInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
-    bool OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
+    bool optimizeBitcastInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
+    bool optimizeCmpInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
+    bool optimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
                           SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &LocalMIs);
     bool isMoveImmediate(MachineInstr *MI,
                          SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
                          DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs);
-    bool FoldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
+    bool foldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
                        SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
                        DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs);
   };
 }
 
 char PeepholeOptimizer::ID = 0;
+char &llvm::PeepholeOptimizerID = PeepholeOptimizer::ID;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PeepholeOptimizer, "peephole-opts",
                 "Peephole Optimizations", false, false)
 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
 INITIALIZE_PASS_END(PeepholeOptimizer, "peephole-opts",
                 "Peephole Optimizations", false, false)
 
-FunctionPass *llvm::createPeepholeOptimizerPass() {
-  return new PeepholeOptimizer();
-}
-
-/// OptimizeExtInstr - If instruction is a copy-like instruction, i.e. it reads
+/// optimizeExtInstr - If instruction is a copy-like instruction, i.e. it reads
 /// a single register and writes a single register and it does not modify the
 /// source, and if the source value is preserved as a sub-register of the
 /// result, then replace all reachable uses of the source with the subreg of the
 /// result.
-/// 
+///
 /// Do not generate an EXTRACT that is used only in a debug use, as this changes
 /// the code. Since this code does not currently share EXTRACTs, just ignore all
 /// debug uses.
 bool PeepholeOptimizer::
-OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
+optimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
                  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &LocalMIs) {
   unsigned SrcReg, DstReg, SubIdx;
   if (!TII->isCoalescableExtInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SubIdx))
     return false;
-  
+
   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
     return false;
 
-  MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg);
-  if (++UI == MRI->use_nodbg_end())
+  if (MRI->hasOneNonDBGUse(SrcReg))
     // No other uses.
     return false;
 
+  // Ensure DstReg can get a register class that actually supports
+  // sub-registers. Don't change the class until we commit.
+  const TargetRegisterClass *DstRC = MRI->getRegClass(DstReg);
+  DstRC = TM->getRegisterInfo()->getSubClassWithSubReg(DstRC, SubIdx);
+  if (!DstRC)
+    return false;
+
+  // The ext instr may be operating on a sub-register of SrcReg as well.
+  // PPC::EXTSW is a 32 -> 64-bit sign extension, but it reads a 64-bit
+  // register.
+  // If UseSrcSubIdx is Set, SubIdx also applies to SrcReg, and only uses of
+  // SrcReg:SubIdx should be replaced.
+  bool UseSrcSubIdx = TM->getRegisterInfo()->
+    getSubClassWithSubReg(MRI->getRegClass(SrcReg), SubIdx) != 0;
+
   // The source has other uses. See if we can replace the other uses with use of
   // the result of the extension.
   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ReachedBBs;
-  UI = MRI->use_nodbg_begin(DstReg);
-  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UE = MRI->use_nodbg_end();
+  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
+       UI = MRI->use_nodbg_begin(DstReg), UE = MRI->use_nodbg_end();
        UI != UE; ++UI)
     ReachedBBs.insert(UI->getParent());
 
@@ -148,8 +179,8 @@ OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
   SmallVector<MachineOperand*, 8> ExtendedUses;
 
   bool ExtendLife = true;
-  UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg);
-  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UE = MRI->use_nodbg_end();
+  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
+       UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg), UE = MRI->use_nodbg_end();
        UI != UE; ++UI) {
     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
     MachineInstr *UseMI = &*UI;
@@ -161,6 +192,10 @@ OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
       continue;
     }
 
+    // Only accept uses of SrcReg:SubIdx.
+    if (UseSrcSubIdx && UseMO.getSubReg() != SubIdx)
+      continue;
+
     // It's an error to translate this:
     //
     //    %reg1025 = <sext> %reg1024
@@ -215,9 +250,9 @@ OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
     // Look for PHI uses of the extended result, we don't want to extend the
     // liveness of a PHI input. It breaks all kinds of assumptions down
     // stream. A PHI use is expected to be the kill of its source values.
-    UI = MRI->use_nodbg_begin(DstReg);
     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-           UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI)
+         UI = MRI->use_nodbg_begin(DstReg), UE = MRI->use_nodbg_end();
+         UI != UE; ++UI)
       if (UI->isPHI())
         PHIBBs.insert(UI->getParent());
 
@@ -229,11 +264,21 @@ OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
       if (PHIBBs.count(UseMBB))
         continue;
 
+      // About to add uses of DstReg, clear DstReg's kill flags.
+      if (!Changed) {
+        MRI->clearKillFlags(DstReg);
+        MRI->constrainRegClass(DstReg, DstRC);
+      }
+
       unsigned NewVR = MRI->createVirtualRegister(RC);
-      BuildMI(*UseMBB, UseMI, UseMI->getDebugLoc(),
-              TII->get(TargetOpcode::COPY), NewVR)
+      MachineInstr *Copy = BuildMI(*UseMBB, UseMI, UseMI->getDebugLoc(),
+                                   TII->get(TargetOpcode::COPY), NewVR)
         .addReg(DstReg, 0, SubIdx);
-
+      // SubIdx applies to both SrcReg and DstReg when UseSrcSubIdx is set.
+      if (UseSrcSubIdx) {
+        Copy->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
+        Copy->getOperand(0).setIsUndef();
+      }
       UseMO->setReg(NewVR);
       ++NumReuse;
       Changed = true;
@@ -243,12 +288,84 @@ OptimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
   return Changed;
 }
 
-/// OptimizeCmpInstr - If the instruction is a compare and the previous
+/// optimizeBitcastInstr - If the instruction is a bitcast instruction A that
+/// cannot be optimized away during isel (e.g. ARM::VMOVSR, which bitcast
+/// a value cross register classes), and the source is defined by another
+/// bitcast instruction B. And if the register class of source of B matches
+/// the register class of instruction A, then it is legal to replace all uses
+/// of the def of A with source of B. e.g.
+///   %vreg0<def> = VMOVSR %vreg1
+///   %vreg3<def> = VMOVRS %vreg0
+///   Replace all uses of vreg3 with vreg1.
+
+bool PeepholeOptimizer::optimizeBitcastInstr(MachineInstr *MI,
+                                             MachineBasicBlock *MBB) {
+  unsigned NumDefs = MI->getDesc().getNumDefs();
+  unsigned NumSrcs = MI->getDesc().getNumOperands() - NumDefs;
+  if (NumDefs != 1)
+    return false;
+
+  unsigned Def = 0;
+  unsigned Src = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = NumDefs + NumSrcs; i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg())
+      continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (!Reg)
+      continue;
+    if (MO.isDef())
+      Def = Reg;
+    else if (Src)
+      // Multiple sources?
+      return false;
+    else
+      Src = Reg;
+  }
+
+  assert(Def && Src && "Malformed bitcast instruction!");
+
+  MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(Src);
+  if (!DefMI || !DefMI->isBitcast())
+    return false;
+
+  unsigned SrcSrc = 0;
+  NumDefs = DefMI->getDesc().getNumDefs();
+  NumSrcs = DefMI->getDesc().getNumOperands() - NumDefs;
+  if (NumDefs != 1)
+    return false;
+  for (unsigned i = 0, e = NumDefs + NumSrcs; i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = DefMI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg() || MO.isDef())
+      continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (!Reg)
+      continue;
+    if (!MO.isDef()) {
+      if (SrcSrc)
+        // Multiple sources?
+        return false;
+      else
+        SrcSrc = Reg;
+    }
+  }
+
+  if (MRI->getRegClass(SrcSrc) != MRI->getRegClass(Def))
+    return false;
+
+  MRI->replaceRegWith(Def, SrcSrc);
+  MRI->clearKillFlags(SrcSrc);
+  MI->eraseFromParent();
+  ++NumBitcasts;
+  return true;
+}
+
+/// optimizeCmpInstr - If the instruction is a compare and the previous
 /// instruction it's comparing against all ready sets (or could be modified to
 /// set) the same flag as the compare, then we can remove the comparison and use
 /// the flag from the previous instruction.
-bool PeepholeOptimizer::OptimizeCmpInstr(MachineInstr *MI,
-                                         MachineBasicBlock *MBB){
+bool PeepholeOptimizer::optimizeCmpInstr(MachineInstr *MI,
+                                         MachineBasicBlock *MBB) {
   // If this instruction is a comparison against zero and isn't comparing a
   // physical register, we can try to optimize it.
   unsigned SrcReg;
@@ -259,7 +376,7 @@ bool PeepholeOptimizer::OptimizeCmpInstr(MachineInstr *MI,
 
   // Attempt to optimize the comparison instruction.
   if (TII->OptimizeCompareInstr(MI, SrcReg, CmpMask, CmpValue, MRI)) {
-    ++NumEliminated;
+    ++NumCmps;
     return true;
   }
 
@@ -269,10 +386,10 @@ bool PeepholeOptimizer::OptimizeCmpInstr(MachineInstr *MI,
 bool PeepholeOptimizer::isMoveImmediate(MachineInstr *MI,
                                         SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
                                  DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs) {
-  const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
-  if (!TID.isMoveImmediate())
+  const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
+  if (!MI->isMoveImmediate())
     return false;
-  if (TID.getNumDefs() != 1)
+  if (MCID.getNumDefs() != 1)
     return false;
   unsigned Reg = MI->getOperand(0).getReg();
   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
@@ -280,14 +397,14 @@ bool PeepholeOptimizer::isMoveImmediate(MachineInstr *MI,
     ImmDefRegs.insert(Reg);
     return true;
   }
-  
+
   return false;
 }
 
-/// FoldImmediate - Try folding register operands that are defined by move
+/// foldImmediate - Try folding register operands that are defined by move
 /// immediate instructions, i.e. a trivial constant folding optimization, if
 /// and only if the def and use are in the same BB.
-bool PeepholeOptimizer::FoldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
+bool PeepholeOptimizer::foldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
                                       SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
                                  DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs) {
   for (unsigned i = 0, e = MI->getDesc().getNumOperands(); i != e; ++i) {
@@ -295,7 +412,7 @@ bool PeepholeOptimizer::FoldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
     if (!MO.isReg() || MO.isDef())
       continue;
     unsigned Reg = MO.getReg();
-    if (!Reg || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
+    if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
       continue;
     if (ImmDefRegs.count(Reg) == 0)
       continue;
@@ -312,7 +429,7 @@ bool PeepholeOptimizer::FoldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
 bool PeepholeOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   if (DisablePeephole)
     return false;
-  
+
   TM  = &MF.getTarget();
   TII = TM->getInstrInfo();
   MRI = &MF.getRegInfo();
@@ -325,29 +442,55 @@ bool PeepholeOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   DenseMap<unsigned, MachineInstr*> ImmDefMIs;
   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I) {
     MachineBasicBlock *MBB = &*I;
-    
+
     bool SeenMoveImm = false;
     LocalMIs.clear();
     ImmDefRegs.clear();
     ImmDefMIs.clear();
 
+    bool First = true;
+    MachineBasicBlock::iterator PMII;
     for (MachineBasicBlock::iterator
            MII = I->begin(), MIE = I->end(); MII != MIE; ) {
-      MachineInstr *MI = &*MII++;
+      MachineInstr *MI = &*MII;
       LocalMIs.insert(MI);
 
-      if (MI->getDesc().hasUnmodeledSideEffects())
+      if (MI->isLabel() || MI->isPHI() || MI->isImplicitDef() ||
+          MI->isKill() || MI->isInlineAsm() || MI->isDebugValue() ||
+          MI->hasUnmodeledSideEffects()) {
+        ++MII;
         continue;
+      }
 
-      if (MI->getDesc().isCompare()) {
-        Changed |= OptimizeCmpInstr(MI, MBB);
-      } else if (isMoveImmediate(MI, ImmDefRegs, ImmDefMIs)) {
+      if (MI->isBitcast()) {
+        if (optimizeBitcastInstr(MI, MBB)) {
+          // MI is deleted.
+          LocalMIs.erase(MI);
+          Changed = true;
+          MII = First ? I->begin() : llvm::next(PMII);
+          continue;
+        }
+      } else if (MI->isCompare()) {
+        if (optimizeCmpInstr(MI, MBB)) {
+          // MI is deleted.
+          LocalMIs.erase(MI);
+          Changed = true;
+          MII = First ? I->begin() : llvm::next(PMII);
+          continue;
+        }
+      }
+
+      if (isMoveImmediate(MI, ImmDefRegs, ImmDefMIs)) {
         SeenMoveImm = true;
       } else {
-        Changed |= OptimizeExtInstr(MI, MBB, LocalMIs);
+        Changed |= optimizeExtInstr(MI, MBB, LocalMIs);
         if (SeenMoveImm)
-          Changed |= FoldImmediate(MI, MBB, ImmDefRegs, ImmDefMIs);
+          Changed |= foldImmediate(MI, MBB, ImmDefRegs, ImmDefMIs);
       }
+
+      First = false;
+      PMII = MII;
+      ++MII;
     }
   }