A few 80-col violations.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PrologEpilogInserter.cpp
index 05052d354df7acf8cd45f70d33e0e1e2f0e09087..32c932552bedd8c438026a978da767bcda7b7b5d 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     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 is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This pass must be run after register allocation.  After this pass is
 // executed, it is illegal to construct MO_FrameIndex operands.
 //
+// This pass provides an optional shrink wrapping variant of prolog/epilog
+// insertion, enabled via --shrink-wrap. See ShrinkWrapping.cpp.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#define DEBUG_TYPE "pei"
+#include "PrologEpilogInserter.h"
+#include "llvm/InlineAsm.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetFrameLowering.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
-#include "llvm/Support/Visibility.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include <climits>
+
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN PEI : public MachineFunctionPass {
-    const char *getPassName() const {
-      return "Prolog/Epilog Insertion & Frame Finalization";
-    }
+char PEI::ID = 0;
 
-    /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
-    /// frame indexes with appropriate references.
-    ///
-    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-      // Get MachineDebugInfo so that we can track the construction of the
-      // frame.
-      if (MachineDebugInfo *DI = getAnalysisToUpdate<MachineDebugInfo>()) {
-        Fn.getFrameInfo()->setMachineDebugInfo(DI);
-      }
-      
-      // Scan the function for modified caller saved registers and insert spill
-      // code for any caller saved registers that are modified.  Also calculate
-      // the MaxCallFrameSize and HasCalls variables for the function's frame
-      // information and eliminates call frame pseudo instructions.
-      calculateCallerSavedRegisters(Fn);
-
-      // Add the code to save and restore the caller saved registers
-      saveCallerSavedRegisters(Fn);
-
-      // Allow the target machine to make final modifications to the function
-      // before the frame layout is finalized.
-      Fn.getTarget().getRegisterInfo()->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn);
-
-      // Calculate actual frame offsets for all of the abstract stack objects...
-      calculateFrameObjectOffsets(Fn);
-
-      // Add prolog and epilog code to the function.  This function is required
-      // to align the stack frame as necessary for any stack variables or
-      // called functions.  Because of this, calculateCallerSavedRegisters
-      // must be called before this function in order to set the HasCalls
-      // and MaxCallFrameSize variables.
-      insertPrologEpilogCode(Fn);
-
-      // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
-      // and actual offsets.
-      //
-      replaceFrameIndices(Fn);
-
-      return true;
-    }
-  
-  private:
-    void calculateCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn);
-    void saveCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn);
-    void calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn);
-    void replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn);
-    void insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn);
-  };
-}
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(PEI, "prologepilog",
+                "Prologue/Epilogue Insertion", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_END(PEI, "prologepilog",
+                "Prologue/Epilogue Insertion", false, false)
 
+STATISTIC(NumVirtualFrameRegs, "Number of virtual frame regs encountered");
+STATISTIC(NumScavengedRegs, "Number of frame index regs scavenged");
+STATISTIC(NumBytesStackSpace,
+          "Number of bytes used for stack in all functions");
 
 /// createPrologEpilogCodeInserter - This function returns a pass that inserts
 /// prolog and epilog code, and eliminates abstract frame references.
 ///
 FunctionPass *llvm::createPrologEpilogCodeInserter() { return new PEI(); }
 
-
-/// calculateCallerSavedRegisters - Scan the function for modified caller saved
-/// registers.  Also calculate the MaxCallFrameSize and HasCalls variables for
-/// the function's frame information and eliminates call frame pseudo
-/// instructions.
+/// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
+/// frame indexes with appropriate references.
 ///
-void PEI::calculateCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
-  const MRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
-  const TargetFrameInfo *TFI = Fn.getTarget().getFrameInfo();
+bool PEI::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
+  const Function* F = Fn.getFunction();
+  const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
+
+  RS = TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : NULL;
+  FrameIndexVirtualScavenging = TRI->requiresFrameIndexScavenging(Fn);
+
+  // Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack variables for the
+  // function's frame information. Also eliminates call frame pseudo
+  // instructions.
+  calculateCallsInformation(Fn);
+
+  // Allow the target machine to make some adjustments to the function
+  // e.g. UsedPhysRegs before calculateCalleeSavedRegisters.
+  TFI->processFunctionBeforeCalleeSavedScan(Fn, RS);
+
+  // Scan the function for modified callee saved registers and insert spill code
+  // for any callee saved registers that are modified.
+  calculateCalleeSavedRegisters(Fn);
+
+  // Determine placement of CSR spill/restore code:
+  //  - With shrink wrapping, place spills and restores to tightly
+  //    enclose regions in the Machine CFG of the function where
+  //    they are used.
+  //  - Without shink wrapping (default), place all spills in the
+  //    entry block, all restores in return blocks.
+  placeCSRSpillsAndRestores(Fn);
+
+  // Add the code to save and restore the callee saved registers
+  if (!F->hasFnAttr(Attribute::Naked))
+    insertCSRSpillsAndRestores(Fn);
+
+  // Allow the target machine to make final modifications to the function
+  // before the frame layout is finalized.
+  TFI->processFunctionBeforeFrameFinalized(Fn);
+
+  // Calculate actual frame offsets for all abstract stack objects...
+  calculateFrameObjectOffsets(Fn);
+
+  // Add prolog and epilog code to the function.  This function is required
+  // to align the stack frame as necessary for any stack variables or
+  // called functions.  Because of this, calculateCalleeSavedRegisters()
+  // must be called before this function in order to set the AdjustsStack
+  // and MaxCallFrameSize variables.
+  if (!F->hasFnAttr(Attribute::Naked))
+    insertPrologEpilogCode(Fn);
+
+  // Replace all MO_FrameIndex operands with physical register references
+  // and actual offsets.
+  //
+  replaceFrameIndices(Fn);
 
-  // Get the callee saved register list...
-  const unsigned *CSRegs = RegInfo->getCalleeSaveRegs();
+  // If register scavenging is needed, as we've enabled doing it as a
+  // post-pass, scavenge the virtual registers that frame index elimiation
+  // inserted.
+  if (TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) && FrameIndexVirtualScavenging)
+    scavengeFrameVirtualRegs(Fn);
 
-  // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
-  int FrameSetupOpcode   = RegInfo->getCallFrameSetupOpcode();
-  int FrameDestroyOpcode = RegInfo->getCallFrameDestroyOpcode();
+  delete RS;
+  clearAllSets();
+  return true;
+}
 
-  // Early exit for targets which have no callee saved registers and no call
-  // frame setup/destroy pseudo instructions.
-  if ((CSRegs == 0 || CSRegs[0] == 0) &&
-      FrameSetupOpcode == -1 && FrameDestroyOpcode == -1)
-    return;
+#if 0
+void PEI::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.setPreservesCFG();
+  if (ShrinkWrapping || ShrinkWrapFunc != "") {
+    AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
+    AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
+  }
+  AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+  AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
+  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+}
+#endif
+
+/// calculateCallsInformation - Calculate the MaxCallFrameSize and AdjustsStack
+/// variables for the function's frame information and eliminate call frame
+/// pseudo instructions.
+void PEI::calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn) {
+  const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
+  const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
+  MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
 
   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
-  bool HasCalls = false;
+  bool AdjustsStack = MFI->adjustsStack();
 
+  // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
+  int FrameSetupOpcode   = TII.getCallFrameSetupOpcode();
+  int FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
+
+  // Early exit for targets which have no call frame setup/destroy pseudo
+  // instructions.
+  if (FrameSetupOpcode == -1 && FrameDestroyOpcode == -1)
+    return;
+
+  std::vector<MachineBasicBlock::iterator> FrameSDOps;
   for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
-    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); )
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
         assert(I->getNumOperands() >= 1 && "Call Frame Setup/Destroy Pseudo"
                " instructions should have a single immediate argument!");
-        unsigned Size = I->getOperand(0).getImmedValue();
+        unsigned Size = I->getOperand(0).getImm();
         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
-        HasCalls = true;
-        RegInfo->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I++);
-      } else {
-        ++I;
+        AdjustsStack = true;
+        FrameSDOps.push_back(I);
+      } else if (I->isInlineAsm()) {
+        // Some inline asm's need a stack frame, as indicated by operand 1.
+        unsigned ExtraInfo = I->getOperand(InlineAsm::MIOp_ExtraInfo).getImm();
+        if (ExtraInfo & InlineAsm::Extra_IsAlignStack)
+          AdjustsStack = true;
       }
 
-  MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
-  FFI->setHasCalls(HasCalls);
-  FFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
+  MFI->setAdjustsStack(AdjustsStack);
+  MFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
+
+  for (std::vector<MachineBasicBlock::iterator>::iterator
+         i = FrameSDOps.begin(), e = FrameSDOps.end(); i != e; ++i) {
+    MachineBasicBlock::iterator I = *i;
+
+    // If call frames are not being included as part of the stack frame, and
+    // the target doesn't indicate otherwise, remove the call frame pseudos
+    // here. The sub/add sp instruction pairs are still inserted, but we don't
+    // need to track the SP adjustment for frame index elimination.
+    if (TFI->canSimplifyCallFramePseudos(Fn))
+      RegInfo->eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *I->getParent(), I);
+  }
+}
+
+
+/// calculateCalleeSavedRegisters - Scan the function for modified callee saved
+/// registers.
+void PEI::calculateCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
+  const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
+  MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
+
+  // Get the callee saved register list...
+  const unsigned *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&Fn);
+
+  // These are used to keep track the callee-save area. Initialize them.
+  MinCSFrameIndex = INT_MAX;
+  MaxCSFrameIndex = 0;
+
+  // Early exit for targets which have no callee saved registers.
+  if (CSRegs == 0 || CSRegs[0] == 0)
+    return;
+
+  // In Naked functions we aren't going to save any registers.
+  if (Fn.getFunction()->hasFnAttr(Attribute::Naked))
+    return;
 
-  // Now figure out which *callee saved* registers are modified by the current
-  // function, thus needing to be saved and restored in the prolog/epilog.
-  //
-  const bool *PhysRegsUsed = Fn.getUsedPhysregs();
-  const TargetRegisterClass* const *CSRegClasses =
-    RegInfo->getCalleeSaveRegClasses();
   std::vector<CalleeSavedInfo> CSI;
   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
     unsigned Reg = CSRegs[i];
-    if (PhysRegsUsed[Reg]) {
-        // If the reg is modified, save it!
-      CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg, CSRegClasses[i]));
+    if (Fn.getRegInfo().isPhysRegUsed(Reg)) {
+      // If the reg is modified, save it!
+      CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg));
     } else {
       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
            *AliasSet; ++AliasSet) {  // Check alias registers too.
-        if (PhysRegsUsed[*AliasSet]) {
-          CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg, CSRegClasses[i]));
+        if (Fn.getRegInfo().isPhysRegUsed(*AliasSet)) {
+          CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg));
           break;
         }
       }
@@ -157,201 +239,476 @@ void PEI::calculateCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
   }
 
   if (CSI.empty())
-    return;   // Early exit if no caller saved registers are modified!
+    return;   // Early exit if no callee saved registers are modified!
 
   unsigned NumFixedSpillSlots;
-  const std::pair<unsigned,int> *FixedSpillSlots =
-    TFI->getCalleeSaveSpillSlots(NumFixedSpillSlots);
+  const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSpillSlots =
+    TFI->getCalleeSavedSpillSlots(NumFixedSpillSlots);
 
   // Now that we know which registers need to be saved and restored, allocate
   // stack slots for them.
-  for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
-    unsigned Reg = CSI[i].getReg();
-    const TargetRegisterClass *RC = CSI[i].getRegClass();
+  for (std::vector<CalleeSavedInfo>::iterator
+         I = CSI.begin(), E = CSI.end(); I != E; ++I) {
+    unsigned Reg = I->getReg();
+    const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getMinimalPhysRegClass(Reg);
+
+    int FrameIdx;
+    if (RegInfo->hasReservedSpillSlot(Fn, Reg, FrameIdx)) {
+      I->setFrameIdx(FrameIdx);
+      continue;
+    }
 
     // Check to see if this physreg must be spilled to a particular stack slot
     // on this target.
-    const std::pair<unsigned,int> *FixedSlot = FixedSpillSlots;
+    const TargetFrameLowering::SpillSlot *FixedSlot = FixedSpillSlots;
     while (FixedSlot != FixedSpillSlots+NumFixedSpillSlots &&
-           FixedSlot->first != Reg)
+           FixedSlot->Reg != Reg)
       ++FixedSlot;
 
-    int FrameIdx;
-    if (FixedSlot == FixedSpillSlots+NumFixedSpillSlots) {
+    if (FixedSlot == FixedSpillSlots + NumFixedSpillSlots) {
       // Nope, just spill it anywhere convenient.
-      FrameIdx = FFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
+      unsigned Align = RC->getAlignment();
+      unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
+
+      // We may not be able to satisfy the desired alignment specification of
+      // the TargetRegisterClass if the stack alignment is smaller. Use the
+      // min.
+      Align = std::min(Align, StackAlign);
+      FrameIdx = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), Align, true);
+      if ((unsigned)FrameIdx < MinCSFrameIndex) MinCSFrameIndex = FrameIdx;
+      if ((unsigned)FrameIdx > MaxCSFrameIndex) MaxCSFrameIndex = FrameIdx;
     } else {
       // Spill it to the stack where we must.
-      FrameIdx = FFI->CreateFixedObject(RC->getSize(), FixedSlot->second);
+      FrameIdx = MFI->CreateFixedObject(RC->getSize(), FixedSlot->Offset, true);
     }
-    CSI[i].setFrameIdx(FrameIdx);
+
+    I->setFrameIdx(FrameIdx);
   }
 
-  FFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
+  MFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
 }
 
-/// saveCallerSavedRegisters -  Insert spill code for any caller saved registers
-/// that are modified in the function.
+/// insertCSRSpillsAndRestores - Insert spill and restore code for
+/// callee saved registers used in the function, handling shrink wrapping.
 ///
-void PEI::saveCallerSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
+void PEI::insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn) {
   // Get callee saved register information.
-  MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
-  const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = FFI->getCalleeSavedInfo();
-  
-  // Early exit if no caller saved registers are modified!
-  if (CSI.empty())
-    return;
+  MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
+  const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
 
-  const MRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  MFI->setCalleeSavedInfoValid(true);
 
-  // Now that we have a stack slot for each register to be saved, insert spill
-  // code into the entry block.
-  MachineBasicBlock *MBB = Fn.begin();
-  MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin();
-  for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
-    // Insert the spill to the stack frame.
-    RegInfo->storeRegToStackSlot(*MBB, I, CSI[i].getReg(), CSI[i].getFrameIdx(),
-                                 CSI[i].getRegClass());
-  }
+  // Early exit if no callee saved registers are modified!
+  if (CSI.empty())
+    return;
 
-  // Add code to restore the callee-save registers in each exiting block.
   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
-  for (MachineFunction::iterator FI = Fn.begin(), E = Fn.end(); FI != E; ++FI)
-    // If last instruction is a return instruction, add an epilogue.
-    if (!FI->empty() && TII.isReturn(FI->back().getOpcode())) {
-      MBB = FI;
+  const TargetFrameLowering *TFI = Fn.getTarget().getFrameLowering();
+  const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  MachineBasicBlock::iterator I;
+
+  if (! ShrinkWrapThisFunction) {
+    // Spill using target interface.
+    I = EntryBlock->begin();
+    if (!TFI->spillCalleeSavedRegisters(*EntryBlock, I, CSI, TRI)) {
+      for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
+        // Add the callee-saved register as live-in.
+        // It's killed at the spill.
+        EntryBlock->addLiveIn(CSI[i].getReg());
+
+        // Insert the spill to the stack frame.
+        unsigned Reg = CSI[i].getReg();
+        const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
+        TII.storeRegToStackSlot(*EntryBlock, I, Reg, true,
+                                CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
+      }
+    }
+
+    // Restore using target interface.
+    for (unsigned ri = 0, re = ReturnBlocks.size(); ri != re; ++ri) {
+      MachineBasicBlock* MBB = ReturnBlocks[ri];
       I = MBB->end(); --I;
 
       // Skip over all terminator instructions, which are part of the return
       // sequence.
       MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
-      while (I2 != MBB->begin() && TII.isTerminatorInstr((--I2)->getOpcode()))
+      while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->getDesc().isTerminator())
         I = I2;
 
       bool AtStart = I == MBB->begin();
       MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
       if (!AtStart)
         --BeforeI;
-      
-      // Restore all registers immediately before the return and any terminators
-      // that preceed it.
-      for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
-        RegInfo->loadRegFromStackSlot(*MBB, I, CSI[i].getReg(),
-                                      CSI[i].getFrameIdx(),
-                                      CSI[i].getRegClass());
-        assert(I != MBB->begin() &&
-               "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
-        // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert multiple
-        // instructions.
-        if (AtStart)
-          I = MBB->begin();
-        else {
-          I = BeforeI;
-          ++I;
+
+      // Restore all registers immediately before the return and any
+      // terminators that precede it.
+      if (!TFI->restoreCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI, TRI)) {
+        for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
+          unsigned Reg = CSI[i].getReg();
+          const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
+          TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg,
+                                   CSI[i].getFrameIdx(),
+                                   RC, TRI);
+          assert(I != MBB->begin() &&
+                 "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
+          // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
+          // multiple instructions.
+          if (AtStart)
+            I = MBB->begin();
+          else {
+            I = BeforeI;
+            ++I;
+          }
         }
       }
     }
+    return;
+  }
+
+  // Insert spills.
+  std::vector<CalleeSavedInfo> blockCSI;
+  for (CSRegBlockMap::iterator BI = CSRSave.begin(),
+         BE = CSRSave.end(); BI != BE; ++BI) {
+    MachineBasicBlock* MBB = BI->first;
+    CSRegSet save = BI->second;
+
+    if (save.empty())
+      continue;
+
+    blockCSI.clear();
+    for (CSRegSet::iterator RI = save.begin(),
+           RE = save.end(); RI != RE; ++RI) {
+      blockCSI.push_back(CSI[*RI]);
+    }
+    assert(blockCSI.size() > 0 &&
+           "Could not collect callee saved register info");
+
+    I = MBB->begin();
+
+    // When shrink wrapping, use stack slot stores/loads.
+    for (unsigned i = 0, e = blockCSI.size(); i != e; ++i) {
+      // Add the callee-saved register as live-in.
+      // It's killed at the spill.
+      MBB->addLiveIn(blockCSI[i].getReg());
+
+      // Insert the spill to the stack frame.
+      unsigned Reg = blockCSI[i].getReg();
+      const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
+      TII.storeRegToStackSlot(*MBB, I, Reg,
+                              true,
+                              blockCSI[i].getFrameIdx(),
+                              RC, TRI);
+    }
+  }
+
+  for (CSRegBlockMap::iterator BI = CSRRestore.begin(),
+         BE = CSRRestore.end(); BI != BE; ++BI) {
+    MachineBasicBlock* MBB = BI->first;
+    CSRegSet restore = BI->second;
+
+    if (restore.empty())
+      continue;
+
+    blockCSI.clear();
+    for (CSRegSet::iterator RI = restore.begin(),
+           RE = restore.end(); RI != RE; ++RI) {
+      blockCSI.push_back(CSI[*RI]);
+    }
+    assert(blockCSI.size() > 0 &&
+           "Could not find callee saved register info");
+
+    // If MBB is empty and needs restores, insert at the _beginning_.
+    if (MBB->empty()) {
+      I = MBB->begin();
+    } else {
+      I = MBB->end();
+      --I;
+
+      // Skip over all terminator instructions, which are part of the
+      // return sequence.
+      if (! I->getDesc().isTerminator()) {
+        ++I;
+      } else {
+        MachineBasicBlock::iterator I2 = I;
+        while (I2 != MBB->begin() && (--I2)->getDesc().isTerminator())
+          I = I2;
+      }
+    }
+
+    bool AtStart = I == MBB->begin();
+    MachineBasicBlock::iterator BeforeI = I;
+    if (!AtStart)
+      --BeforeI;
+
+    // Restore all registers immediately before the return and any
+    // terminators that precede it.
+    for (unsigned i = 0, e = blockCSI.size(); i != e; ++i) {
+      unsigned Reg = blockCSI[i].getReg();
+      const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
+      TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, Reg,
+                               blockCSI[i].getFrameIdx(),
+                               RC, TRI);
+      assert(I != MBB->begin() &&
+             "loadRegFromStackSlot didn't insert any code!");
+      // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
+      // multiple instructions.
+      if (AtStart)
+        I = MBB->begin();
+      else {
+        I = BeforeI;
+        ++I;
+      }
+    }
+  }
 }
 
+/// AdjustStackOffset - Helper function used to adjust the stack frame offset.
+static inline void
+AdjustStackOffset(MachineFrameInfo *MFI, int FrameIdx,
+                  bool StackGrowsDown, int64_t &Offset,
+                  unsigned &MaxAlign) {
+  // If the stack grows down, add the object size to find the lowest address.
+  if (StackGrowsDown)
+    Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
+
+  unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(FrameIdx);
+
+  // If the alignment of this object is greater than that of the stack, then
+  // increase the stack alignment to match.
+  MaxAlign = std::max(MaxAlign, Align);
+
+  // Adjust to alignment boundary.
+  Offset = (Offset + Align - 1) / Align * Align;
+
+  if (StackGrowsDown) {
+    DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << -Offset << "]\n");
+    MFI->setObjectOffset(FrameIdx, -Offset); // Set the computed offset
+  } else {
+    DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << FrameIdx << ") at SP[" << Offset << "]\n");
+    MFI->setObjectOffset(FrameIdx, Offset);
+    Offset += MFI->getObjectSize(FrameIdx);
+  }
+}
 
 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
 /// abstract stack objects.
 ///
 void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
-  const TargetFrameInfo &TFI = *Fn.getTarget().getFrameInfo();
+  const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getTarget().getFrameLowering();
 
   bool StackGrowsDown =
-    TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameInfo::StackGrowsDown;
+    TFI.getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
 
   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
-  MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
-
-  unsigned StackAlignment = TFI.getStackAlignment();
-  unsigned MaxAlign = 0;
+  MachineFrameInfo *MFI = Fn.getFrameInfo();
 
   // Start at the beginning of the local area.
   // The Offset is the distance from the stack top in the direction
-  // of stack growth -- so it's always positive.
-  int Offset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
+  // of stack growth -- so it's always nonnegative.
+  int LocalAreaOffset = TFI.getOffsetOfLocalArea();
   if (StackGrowsDown)
-    Offset = -Offset;
-  assert(Offset >= 0
+    LocalAreaOffset = -LocalAreaOffset;
+  assert(LocalAreaOffset >= 0
          && "Local area offset should be in direction of stack growth");
+  int64_t Offset = LocalAreaOffset;
 
   // If there are fixed sized objects that are preallocated in the local area,
   // non-fixed objects can't be allocated right at the start of local area.
-  // We currently don't support filling in holes in between fixed sized objects,
-  // so we adjust 'Offset' to point to the end of last fixed sized
+  // We currently don't support filling in holes in between fixed sized
+  // objects, so we adjust 'Offset' to point to the end of last fixed sized
   // preallocated object.
-  for (int i = FFI->getObjectIndexBegin(); i != 0; ++i) {
-    int FixedOff;
+  for (int i = MFI->getObjectIndexBegin(); i != 0; ++i) {
+    int64_t FixedOff;
     if (StackGrowsDown) {
       // The maximum distance from the stack pointer is at lower address of
       // the object -- which is given by offset. For down growing stack
       // the offset is negative, so we negate the offset to get the distance.
-      FixedOff = -FFI->getObjectOffset(i);
+      FixedOff = -MFI->getObjectOffset(i);
     } else {
       // The maximum distance from the start pointer is at the upper
       // address of the object.
-      FixedOff = FFI->getObjectOffset(i) + FFI->getObjectSize(i);
+      FixedOff = MFI->getObjectOffset(i) + MFI->getObjectSize(i);
     }
     if (FixedOff > Offset) Offset = FixedOff;
   }
 
-  for (unsigned i = 0, e = FFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
-    // If stack grows down, we need to add size of find the lowest
-    // address of the object.
-    if (StackGrowsDown)
-      Offset += FFI->getObjectSize(i);
+  // First assign frame offsets to stack objects that are used to spill
+  // callee saved registers.
+  if (StackGrowsDown) {
+    for (unsigned i = MinCSFrameIndex; i <= MaxCSFrameIndex; ++i) {
+      // If the stack grows down, we need to add the size to find the lowest
+      // address of the object.
+      Offset += MFI->getObjectSize(i);
 
-    unsigned Align = FFI->getObjectAlignment(i);
-    // If the alignment of this object is greater than that of the stack, then
-    // increase the stack alignment to match.
-    MaxAlign = std::max(MaxAlign, Align);
-    // Adjust to alignment boundary
-    Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
+      unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
+      // Adjust to alignment boundary
+      Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
 
-    if (StackGrowsDown) {
-      FFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
-    } else {
-      FFI->setObjectOffset(i, Offset);
-      Offset += FFI->getObjectSize(i);
+      MFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
     }
+  } else {
+    int MaxCSFI = MaxCSFrameIndex, MinCSFI = MinCSFrameIndex;
+    for (int i = MaxCSFI; i >= MinCSFI ; --i) {
+      unsigned Align = MFI->getObjectAlignment(i);
+      // Adjust to alignment boundary
+      Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
+
+      MFI->setObjectOffset(i, Offset);
+      Offset += MFI->getObjectSize(i);
+    }
+  }
+
+  unsigned MaxAlign = MFI->getMaxAlignment();
+
+  // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
+  // frame pointer if a frame pointer is required.
+  const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  if (RS && TFI.hasFP(Fn) && RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn) &&
+      !RegInfo->needsStackRealignment(Fn)) {
+    int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
+    if (SFI >= 0)
+      AdjustStackOffset(MFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
   }
 
-  // Align the final stack pointer offset, but only if there are calls in the
-  // function.  This ensures that any calls to subroutines have their stack
-  // frames suitable aligned.
-  if (FFI->hasCalls())
-    Offset = (Offset+StackAlignment-1)/StackAlignment*StackAlignment;
+  // FIXME: Once this is working, then enable flag will change to a target
+  // check for whether the frame is large enough to want to use virtual
+  // frame index registers. Functions which don't want/need this optimization
+  // will continue to use the existing code path.
+  if (MFI->getUseLocalStackAllocationBlock()) {
+    unsigned Align = MFI->getLocalFrameMaxAlign();
+
+    // Adjust to alignment boundary.
+    Offset = (Offset + Align - 1) / Align * Align;
+
+    DEBUG(dbgs() << "Local frame base offset: " << Offset << "\n");
+
+    // Resolve offsets for objects in the local block.
+    for (unsigned i = 0, e = MFI->getLocalFrameObjectCount(); i != e; ++i) {
+      std::pair<int, int64_t> Entry = MFI->getLocalFrameObjectMap(i);
+      int64_t FIOffset = (StackGrowsDown ? -Offset : Offset) + Entry.second;
+      DEBUG(dbgs() << "alloc FI(" << Entry.first << ") at SP[" <<
+            FIOffset << "]\n");
+      MFI->setObjectOffset(Entry.first, FIOffset);
+    }
+    // Allocate the local block
+    Offset += MFI->getLocalFrameSize();
 
-  // Set the final value of the stack pointer...
-  FFI->setStackSize(Offset+TFI.getOffsetOfLocalArea());
+    MaxAlign = std::max(Align, MaxAlign);
+  }
 
-  // Remember the required stack alignment in case targets need it to perform
-  // dynamic stack alignment.
-  assert(FFI->getMaxAlignment() == MaxAlign &&
-         "Stack alignment calculation broken!");
-}
+  // Make sure that the stack protector comes before the local variables on the
+  // stack.
+  SmallSet<int, 16> LargeStackObjs;
+  if (MFI->getStackProtectorIndex() >= 0) {
+    AdjustStackOffset(MFI, MFI->getStackProtectorIndex(), StackGrowsDown,
+                      Offset, MaxAlign);
+
+    // Assign large stack objects first.
+    for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
+      if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
+          MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
+        continue;
+      if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
+        continue;
+      if (RS && (int)i == RS->getScavengingFrameIndex())
+        continue;
+      if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
+        continue;
+      if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
+        continue;
+      if (!MFI->MayNeedStackProtector(i))
+        continue;
+
+      AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
+      LargeStackObjs.insert(i);
+    }
+  }
 
+  // Then assign frame offsets to stack objects that are not used to spill
+  // callee saved registers.
+  for (unsigned i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
+    if (MFI->isObjectPreAllocated(i) &&
+        MFI->getUseLocalStackAllocationBlock())
+      continue;
+    if (i >= MinCSFrameIndex && i <= MaxCSFrameIndex)
+      continue;
+    if (RS && (int)i == RS->getScavengingFrameIndex())
+      continue;
+    if (MFI->isDeadObjectIndex(i))
+      continue;
+    if (MFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
+      continue;
+    if (LargeStackObjs.count(i))
+      continue;
+
+    AdjustStackOffset(MFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
+  }
 
-/// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified caller saved
-/// registers, insert spill code for these caller saved registers, then add
+  // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
+  // stack pointer.
+  if (RS && (!TFI.hasFP(Fn) || RegInfo->needsStackRealignment(Fn) ||
+             !RegInfo->useFPForScavengingIndex(Fn))) {
+    int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
+    if (SFI >= 0)
+      AdjustStackOffset(MFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
+  }
+
+  if (!TFI.targetHandlesStackFrameRounding()) {
+    // If we have reserved argument space for call sites in the function
+    // immediately on entry to the current function, count it as part of the
+    // overall stack size.
+    if (MFI->adjustsStack() && TFI.hasReservedCallFrame(Fn))
+      Offset += MFI->getMaxCallFrameSize();
+
+    // Round up the size to a multiple of the alignment.  If the function has
+    // any calls or alloca's, align to the target's StackAlignment value to
+    // ensure that the callee's frame or the alloca data is suitably aligned;
+    // otherwise, for leaf functions, align to the TransientStackAlignment
+    // value.
+    unsigned StackAlign;
+    if (MFI->adjustsStack() || MFI->hasVarSizedObjects() ||
+        (RegInfo->needsStackRealignment(Fn) && MFI->getObjectIndexEnd() != 0))
+      StackAlign = TFI.getStackAlignment();
+    else
+      StackAlign = TFI.getTransientStackAlignment();
+
+    // If the frame pointer is eliminated, all frame offsets will be relative to
+    // SP not FP. Align to MaxAlign so this works.
+    StackAlign = std::max(StackAlign, MaxAlign);
+    unsigned AlignMask = StackAlign - 1;
+    Offset = (Offset + AlignMask) & ~uint64_t(AlignMask);
+  }
+
+  // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
+  int64_t StackSize = Offset - LocalAreaOffset;
+  MFI->setStackSize(StackSize);
+  NumBytesStackSpace += StackSize;
+}
+
+/// insertPrologEpilogCode - Scan the function for modified callee saved
+/// registers, insert spill code for these callee saved registers, then add
 /// prolog and epilog code to the function.
 ///
 void PEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
+  const TargetFrameLowering &TFI = *Fn.getTarget().getFrameLowering();
+
   // Add prologue to the function...
-  Fn.getTarget().getRegisterInfo()->emitPrologue(Fn);
+  TFI.emitPrologue(Fn);
 
   // Add epilogue to restore the callee-save registers in each exiting block
-  const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I) {
     // If last instruction is a return instruction, add an epilogue
-    if (!I->empty() && TII.isReturn(I->back().getOpcode()))
-      Fn.getTarget().getRegisterInfo()->emitEpilogue(Fn, *I);
+    if (!I->empty() && I->back().getDesc().isReturn())
+      TFI.emitEpilogue(Fn, *I);
   }
-}
 
+  // Emit additional code that is required to support segmented stacks, if
+  // we've been asked for it.  This, when linked with a runtime with support
+  // for segmented stacks (libgcc is one), will result in allocating stack
+  // space in small chunks instead of one large contiguous block.
+  if (EnableSegmentedStacks)
+    TFI.adjustForSegmentedStacks(Fn);
+}
 
 /// replaceFrameIndices - Replace all MO_FrameIndex operands with physical
 /// register references and actual offsets.
@@ -361,15 +718,147 @@ void PEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
 
   const TargetMachine &TM = Fn.getTarget();
   assert(TM.getRegisterInfo() && "TM::getRegisterInfo() must be implemented!");
-  const MRegisterInfo &MRI = *TM.getRegisterInfo();
+  const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
+  const TargetRegisterInfo &TRI = *TM.getRegisterInfo();
+  const TargetFrameLowering *TFI = TM.getFrameLowering();
+  bool StackGrowsDown =
+    TFI->getStackGrowthDirection() == TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
+  int FrameSetupOpcode   = TII.getCallFrameSetupOpcode();
+  int FrameDestroyOpcode = TII.getCallFrameDestroyOpcode();
 
-  for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB)
-    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I)
-      for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
-        if (I->getOperand(i).isFrameIndex()) {
-          // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to use that
-          // target machine register info object to eliminate it.
-          MRI.eliminateFrameIndex(I);
+  for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
+         E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
+#ifndef NDEBUG
+    int SPAdjCount = 0; // frame setup / destroy count.
+#endif
+    int SPAdj = 0;  // SP offset due to call frame setup / destroy.
+    if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging) RS->enterBasicBlock(BB);
+
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
+
+      if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
+          I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
+#ifndef NDEBUG
+        // Track whether we see even pairs of them
+        SPAdjCount += I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ? 1 : -1;
+#endif
+        // Remember how much SP has been adjusted to create the call
+        // frame.
+        int Size = I->getOperand(0).getImm();
+
+        if ((!StackGrowsDown && I->getOpcode() == FrameSetupOpcode) ||
+            (StackGrowsDown && I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode))
+          Size = -Size;
+
+        SPAdj += Size;
+
+        MachineBasicBlock::iterator PrevI = BB->end();
+        if (I != BB->begin()) PrevI = prior(I);
+        TRI.eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
+
+        // Visit the instructions created by eliminateCallFramePseudoInstr().
+        if (PrevI == BB->end())
+          I = BB->begin();     // The replaced instr was the first in the block.
+        else
+          I = llvm::next(PrevI);
+        continue;
+      }
+
+      MachineInstr *MI = I;
+      bool DoIncr = true;
+      for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        if (MI->getOperand(i).isFI()) {
+          // Some instructions (e.g. inline asm instructions) can have
+          // multiple frame indices and/or cause eliminateFrameIndex
+          // to insert more than one instruction. We need the register
+          // scavenger to go through all of these instructions so that
+          // it can update its register information. We keep the
+          // iterator at the point before insertion so that we can
+          // revisit them in full.
+          bool AtBeginning = (I == BB->begin());
+          if (!AtBeginning) --I;
+
+          // If this instruction has a FrameIndex operand, we need to
+          // use that target machine register info object to eliminate
+          // it.
+          TRI.eliminateFrameIndex(MI, SPAdj,
+                                  FrameIndexVirtualScavenging ?  NULL : RS);
+
+          // Reset the iterator if we were at the beginning of the BB.
+          if (AtBeginning) {
+            I = BB->begin();
+            DoIncr = false;
+          }
+
+          MI = 0;
           break;
         }
+
+      if (DoIncr && I != BB->end()) ++I;
+
+      // Update register states.
+      if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging && MI) RS->forward(MI);
+    }
+
+    // If we have evenly matched pairs of frame setup / destroy instructions,
+    // make sure the adjustments come out to zero. If we don't have matched
+    // pairs, we can't be sure the missing bit isn't in another basic block
+    // due to a custom inserter playing tricks, so just asserting SPAdj==0
+    // isn't sufficient. See tMOVCC on Thumb1, for example.
+    assert((SPAdjCount || SPAdj == 0) &&
+           "Unbalanced call frame setup / destroy pairs?");
+  }
+}
+
+/// scavengeFrameVirtualRegs - Replace all frame index virtual registers
+/// with physical registers. Use the register scavenger to find an
+/// appropriate register to use.
+void PEI::scavengeFrameVirtualRegs(MachineFunction &Fn) {
+  // Run through the instructions and find any virtual registers.
+  for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
+       E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
+    RS->enterBasicBlock(BB);
+
+    unsigned VirtReg = 0;
+    unsigned ScratchReg = 0;
+    int SPAdj = 0;
+
+    // The instruction stream may change in the loop, so check BB->end()
+    // directly.
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
+      MachineInstr *MI = I;
+      for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        if (MI->getOperand(i).isReg()) {
+          MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+          unsigned Reg = MO.getReg();
+          if (Reg == 0)
+            continue;
+          if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+            continue;
+
+          ++NumVirtualFrameRegs;
+
+          // Have we already allocated a scratch register for this virtual?
+          if (Reg != VirtReg) {
+            // When we first encounter a new virtual register, it
+            // must be a definition.
+            assert(MI->getOperand(i).isDef() &&
+                   "frame index virtual missing def!");
+            // Scavenge a new scratch register
+            VirtReg = Reg;
+            const TargetRegisterClass *RC = Fn.getRegInfo().getRegClass(Reg);
+            ScratchReg = RS->scavengeRegister(RC, I, SPAdj);
+            ++NumScavengedRegs;
+          }
+          // Replace this reference to the virtual register with the
+          // scratch register.
+          assert (ScratchReg && "Missing scratch register!");
+          MI->getOperand(i).setReg(ScratchReg);
+
+        }
+      }
+      RS->forward(I);
+      ++I;
+    }
+  }
 }