Distinquish stack slots from other stack objects. They (and fixed objects) get FixedS...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PrologEpilogInserter.cpp
index bd299142b2758569ba64b7d14019bfcf200de0b1..8a0b003e92cf330013d6dafcfcec492d06ecbbbb 100644 (file)
 // 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"
+#include "PrologEpilogInserter.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include <climits>
-using namespace llvm;
 
-namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN PEI : public MachineFunctionPass {
-    static char ID;
-    PEI() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+using namespace llvm;
 
-    const char *getPassName() const {
-      return "Prolog/Epilog Insertion & Frame Finalization";
-    }
-
-    /// runOnMachineFunction - Insert prolog/epilog code and replace abstract
-    /// frame indexes with appropriate references.
-    ///
-    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-      const MRegisterInfo *MRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
-      RS = MRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : NULL;
-
-      // Get MachineModuleInfo so that we can track the construction of the
-      // frame.
-      if (MachineModuleInfo *MMI = getAnalysisToUpdate<MachineModuleInfo>())
-        Fn.getFrameInfo()->setMachineModuleInfo(MMI);
-
-      // Allow the target machine to make some adjustments to the function
-      // e.g. UsedPhysRegs before calculateCalleeSavedRegisters.
-      MRI->processFunctionBeforeCalleeSavedScan(Fn, RS);
-
-      // Scan the function for modified callee saved registers and insert spill
-      // code for any callee saved registers that are modified.  Also calculate
-      // the MaxCallFrameSize and HasCalls variables for the function's frame
-      // information and eliminates call frame pseudo instructions.
-      calculateCalleeSavedRegisters(Fn);
-
-      // Add the code to save and restore the callee saved registers
-      saveCalleeSavedRegisters(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, calculateCalleeSavedRegisters
-      // 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);
-
-      delete RS;
-      return true;
-    }
-  
-  private:
-    RegScavenger *RS;
-
-    // MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex - Keeps the range of callee saved
-    // stack frame indexes.
-    unsigned MinCSFrameIndex, MaxCSFrameIndex;
-
-    void calculateCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn);
-    void saveCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn);
-    void calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn);
-    void replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn);
-    void insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn);
-  };
-  char PEI::ID = 0;
-}
+char PEI::ID = 0;
 
+static RegisterPass<PEI>
+X("prologepilog", "Prologue/Epilogue Insertion");
 
 /// createPrologEpilogCodeInserter - This function returns a pass that inserts
 /// prolog and epilog code, and eliminates abstract frame references.
 ///
 FunctionPass *llvm::createPrologEpilogCodeInserter() { return new PEI(); }
 
-
-/// calculateCalleeSavedRegisters - Scan the function for modified callee 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::calculateCalleeSavedRegisters(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();
+  RS = TRI->requiresRegisterScavenging(Fn) ? new RegScavenger() : NULL;
+  FrameIndexVirtualScavenging = TRI->requiresFrameIndexScavenging(Fn);
+
+  // Get MachineModuleInfo so that we can track the construction of the
+  // frame.
+  if (MachineModuleInfo *MMI = getAnalysisIfAvailable<MachineModuleInfo>())
+    Fn.getFrameInfo()->setMachineModuleInfo(MMI);
+
+  // Calculate the MaxCallFrameSize and HasCalls 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.
+  TRI->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 shrink wrapping
+  //  - default (no shrink wrapping), 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.
+  TRI->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 HasCalls
+  // 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->getCalleeSavedRegs(&Fn);
+  // 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;
+}
 
-  // These are used to keep track the callee-save area. Initialize them.
-  MinCSFrameIndex = INT_MAX;
-  MaxCSFrameIndex = 0;
+#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
 
-  // 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;
+/// calculateCallsInformation - Calculate the MaxCallFrameSize and HasCalls
+/// variables for the function's frame information and eliminate call frame
+/// pseudo instructions.
+void PEI::calculateCallsInformation(MachineFunction &Fn) {
+  const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
 
   unsigned MaxCallFrameSize = 0;
   bool HasCalls = false;
 
+  // Get the function call frame set-up and tear-down instruction opcode
+  int FrameSetupOpcode   = RegInfo->getCallFrameSetupOpcode();
+  int FrameDestroyOpcode = RegInfo->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(); ++I)
@@ -152,31 +160,57 @@ void PEI::calculateCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
         if (Size > MaxCallFrameSize) MaxCallFrameSize = Size;
         HasCalls = true;
         FrameSDOps.push_back(I);
+      } else if (I->getOpcode() == TargetInstrInfo::INLINEASM) {
+        // An InlineAsm might be a call; assume it is to get the stack frame
+        // aligned correctly for calls.
+        HasCalls = true;
       }
 
   MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
   FFI->setHasCalls(HasCalls);
   FFI->setMaxCallFrameSize(MaxCallFrameSize);
 
-  for (unsigned i = 0, e = FrameSDOps.size(); i != e; ++i) {
-    MachineBasicBlock::iterator I = FrameSDOps[i];
-    // If call frames are not being included as part of the stack frame,
-    // and there is no dynamic allocation (therefore referencing frame slots
-    // off sp), leave the pseudo ops alone. We'll eliminate them later.
+  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
+    // there is no dynamic allocation (therefore referencing frame slots off
+    // sp), leave the pseudo ops alone. We'll eliminate them later.
     if (RegInfo->hasReservedCallFrame(Fn) || RegInfo->hasFP(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 TargetFrameInfo *TFI = Fn.getTarget().getFrameInfo();
+  MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
+
+  // Get the callee saved register list...
+  const unsigned *CSRegs = RegInfo->getCalleeSavedRegs(&Fn);
 
-  // Now figure out which *callee saved* registers are modified by the current
+  // 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;
+
+  // Figure out which *callee saved* registers are modified by the current
   // function, thus needing to be saved and restored in the prolog/epilog.
-  //
-  const TargetRegisterClass* const *CSRegClasses =
+  const TargetRegisterClass * const *CSRegClasses =
     RegInfo->getCalleeSavedRegClasses(&Fn);
+
   std::vector<CalleeSavedInfo> CSI;
   for (unsigned i = 0; CSRegs[i]; ++i) {
     unsigned Reg = CSRegs[i];
     if (Fn.getRegInfo().isPhysRegUsed(Reg)) {
-        // If the reg is modified, save it!
+      // If the reg is modified, save it!
       CSI.push_back(CalleeSavedInfo(Reg, CSRegClasses[i]));
     } else {
       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
@@ -193,102 +227,111 @@ void PEI::calculateCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
     return;   // Early exit if no callee saved registers are modified!
 
   unsigned NumFixedSpillSlots;
-  const std::pair<unsigned,int> *FixedSpillSlots =
+  const TargetFrameInfo::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 = I->getRegClass();
+
+    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 TargetFrameInfo::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.
       unsigned Align = RC->getAlignment();
       unsigned StackAlign = TFI->getStackAlignment();
-      // We may not be able to sastify the desired alignment specification of
-      // the TargetRegisterClass if the stack alignment is smaller. Use the min.
+
+      // 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 = FFI->CreateStackObject(RC->getSize(), Align);
+      FrameIdx = FFI->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 = FFI->CreateFixedObject(RC->getSize(), FixedSlot->Offset);
     }
-    CSI[i].setFrameIdx(FrameIdx);
+
+    I->setFrameIdx(FrameIdx);
   }
 
   FFI->setCalleeSavedInfo(CSI);
 }
 
-/// saveCalleeSavedRegisters -  Insert spill code for any callee 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::saveCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
+void PEI::insertCSRSpillsAndRestores(MachineFunction &Fn) {
   // Get callee saved register information.
   MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
   const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = FFI->getCalleeSavedInfo();
-  
+
+  FFI->setCalleeSavedInfoValid(true);
+
   // Early exit if no callee saved registers are modified!
   if (CSI.empty())
     return;
 
-  const MRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
   const TargetInstrInfo &TII = *Fn.getTarget().getInstrInfo();
-  
-  // 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();
-  if (!TII.spillCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI)) {
-    for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
-      // Add the callee-saved register as live-in. It's killed at the spill.
-      MBB->addLiveIn(CSI[i].getReg());
-
-      // Insert the spill to the stack frame.
-      TII.storeRegToStackSlot(*MBB, I, CSI[i].getReg(), true,
-                                   CSI[i].getFrameIdx(), CSI[i].getRegClass());
+  MachineBasicBlock::iterator I;
+
+  if (! ShrinkWrapThisFunction) {
+    // Spill using target interface.
+    I = EntryBlock->begin();
+    if (!TII.spillCalleeSavedRegisters(*EntryBlock, I, CSI)) {
+      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.
+        TII.storeRegToStackSlot(*EntryBlock, I, CSI[i].getReg(), true,
+                                CSI[i].getFrameIdx(), CSI[i].getRegClass());
+      }
     }
-  }
 
-  // Add code to restore the callee-save registers in each exiting block.
-  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;
+    // 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.
+
+      // Restore all registers immediately before the return and any
+      // terminators that preceed it.
       if (!TII.restoreCalleeSavedRegisters(*MBB, I, CSI)) {
         for (unsigned i = 0, e = CSI.size(); i != e; ++i) {
           TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, CSI[i].getReg(),
-                                        CSI[i].getFrameIdx(),
-                                        CSI[i].getRegClass());
+                                   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.
+          // Insert in reverse order.  loadRegFromStackSlot can insert
+          // multiple instructions.
           if (AtStart)
             I = MBB->begin();
           else {
@@ -298,8 +341,127 @@ void PEI::saveCalleeSavedRegisters(MachineFunction &Fn) {
         }
       }
     }
+    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.
+      TII.storeRegToStackSlot(*MBB, I, blockCSI[i].getReg(),
+                              true,
+                              blockCSI[i].getFrameIdx(),
+                              blockCSI[i].getRegClass());
+    }
+  }
+
+  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 preceed it.
+    for (unsigned i = 0, e = blockCSI.size(); i != e; ++i) {
+      TII.loadRegFromStackSlot(*MBB, I, blockCSI[i].getReg(),
+                               blockCSI[i].getFrameIdx(),
+                               blockCSI[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;
+      }
+    }
+  }
 }
 
+/// AdjustStackOffset - Helper function used to adjust the stack frame offset.
+static inline void
+AdjustStackOffset(MachineFrameInfo *FFI, 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 += FFI->getObjectSize(FrameIdx);
+
+  unsigned Align = FFI->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) {
+    FFI->setObjectOffset(FrameIdx, -Offset); // Set the computed offset
+  } else {
+    FFI->setObjectOffset(FrameIdx, Offset);
+    Offset += FFI->getObjectSize(FrameIdx);
+  }
+}
 
 /// calculateFrameObjectOffsets - Calculate actual frame offsets for all of the
 /// abstract stack objects.
@@ -313,21 +475,22 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
   // Loop over all of the stack objects, assigning sequential addresses...
   MachineFrameInfo *FFI = Fn.getFrameInfo();
 
-  unsigned MaxAlign = 0;
+  unsigned MaxAlign = 1;
 
   // 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.
-  int64_t 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) {
     int64_t FixedOff;
@@ -353,8 +516,8 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
       Offset += FFI->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.
+      // 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;
@@ -362,10 +525,11 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
       FFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
     }
   } else {
-    for (unsigned i = MaxCSFrameIndex; i >= MinCSFrameIndex; --i) {
+    int MaxCSFI = MaxCSFrameIndex, MinCSFI = MinCSFrameIndex;
+    for (int i = MaxCSFI; i >= MinCSFI ; --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.
+      // 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;
@@ -377,28 +541,19 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
 
   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
   // frame pointer if a frame pointer is required.
-  const MRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  const TargetRegisterInfo *RegInfo = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
   if (RS && RegInfo->hasFP(Fn)) {
     int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
-    if (SFI >= 0) {
-      // If stack grows down, we need to add size of the lowest
-      // address of the object.
-      if (StackGrowsDown)
-        Offset += FFI->getObjectSize(SFI);
-
-      unsigned Align = FFI->getObjectAlignment(SFI);
-      // Adjust to alignment boundary
-      Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
-
-      if (StackGrowsDown) {
-        FFI->setObjectOffset(SFI, -Offset);        // Set the computed offset
-      } else {
-        FFI->setObjectOffset(SFI, Offset);
-        Offset += FFI->getObjectSize(SFI);
-      }
-    }
+    if (SFI >= 0)
+      AdjustStackOffset(FFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
   }
 
+  // Make sure that the stack protector comes before the local variables on the
+  // stack.
+  if (FFI->getStackProtectorIndex() >= 0)
+    AdjustStackOffset(FFI, FFI->getStackProtectorIndex(), StackGrowsDown,
+                      Offset, MaxAlign);
+
   // Then assign frame offsets to stack objects that are not used to spill
   // callee saved registers.
   for (unsigned i = 0, e = FFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
@@ -406,72 +561,54 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
       continue;
     if (RS && (int)i == RS->getScavengingFrameIndex())
       continue;
+    if (FFI->isDeadObjectIndex(i))
+      continue;
+    if (FFI->getStackProtectorIndex() == (int)i)
+      continue;
 
-    // If stack grows down, we need to add size of find the lowest
-    // address of the object.
-    if (StackGrowsDown)
-      Offset += FFI->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;
-
-    if (StackGrowsDown) {
-      FFI->setObjectOffset(i, -Offset);        // Set the computed offset
-    } else {
-      FFI->setObjectOffset(i, Offset);
-      Offset += FFI->getObjectSize(i);
-    }
+    AdjustStackOffset(FFI, i, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
   }
 
   // Make sure the special register scavenging spill slot is closest to the
   // stack pointer.
   if (RS && !RegInfo->hasFP(Fn)) {
     int SFI = RS->getScavengingFrameIndex();
-    if (SFI >= 0) {
-      // If stack grows down, we need to add size of find the lowest
-      // address of the object.
-      if (StackGrowsDown)
-        Offset += FFI->getObjectSize(SFI);
-
-      unsigned Align = FFI->getObjectAlignment(SFI);
-      // Adjust to alignment boundary
-      Offset = (Offset+Align-1)/Align*Align;
-
-      if (StackGrowsDown) {
-        FFI->setObjectOffset(SFI, -Offset);        // Set the computed offset
-      } else {
-        FFI->setObjectOffset(SFI, Offset);
-        Offset += FFI->getObjectSize(SFI);
-      }
-    }
+    if (SFI >= 0)
+      AdjustStackOffset(FFI, SFI, StackGrowsDown, Offset, MaxAlign);
   }
 
-  // Round up the size to a multiple of the alignment, but only if there are
-  // calls or alloca's in the function.  This ensures that any calls to
-  // subroutines have their stack frames suitable aligned.
-  if (!RegInfo->targetHandlesStackFrameRounding() &&
-      (FFI->hasCalls() || FFI->hasVarSizedObjects())) {
+  if (!RegInfo->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 (RegInfo->hasReservedCallFrame(Fn))
+    if (FFI->hasCalls() && RegInfo->hasReservedCallFrame(Fn))
       Offset += FFI->getMaxCallFrameSize();
 
-    unsigned AlignMask = TFI.getStackAlignment() - 1;
+    // 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 (FFI->hasCalls() || FFI->hasVarSizedObjects() ||
+        (RegInfo->needsStackRealignment(Fn) && FFI->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...
-  FFI->setStackSize(Offset+TFI.getOffsetOfLocalArea());
+  FFI->setStackSize(Offset - LocalAreaOffset);
 
   // Remember the required stack alignment in case targets need it to perform
   // dynamic stack alignment.
-  assert(FFI->getMaxAlignment() == MaxAlign &&
-         "Stack alignment calculation broken!");
+  if (MaxAlign > FFI->getMaxAlignment())
+    FFI->setMaxAlignment(MaxAlign);
 }
 
 
@@ -480,15 +617,16 @@ void PEI::calculateFrameObjectOffsets(MachineFunction &Fn) {
 /// prolog and epilog code to the function.
 ///
 void PEI::insertPrologEpilogCode(MachineFunction &Fn) {
+  const TargetRegisterInfo *TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+
   // Add prologue to the function...
-  Fn.getTarget().getRegisterInfo()->emitPrologue(Fn);
+  TRI->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())
+      TRI->emitEpilogue(Fn, *I);
   }
 }
 
@@ -501,50 +639,248 @@ void PEI::replaceFrameIndices(MachineFunction &Fn) {
 
   const TargetMachine &TM = Fn.getTarget();
   assert(TM.getRegisterInfo() && "TM::getRegisterInfo() must be implemented!");
-  const MRegisterInfo &MRI = *TM.getRegisterInfo();
+  const TargetRegisterInfo &TRI = *TM.getRegisterInfo();
   const TargetFrameInfo *TFI = TM.getFrameInfo();
   bool StackGrowsDown =
     TFI->getStackGrowthDirection() == TargetFrameInfo::StackGrowsDown;
-  int FrameSetupOpcode   = MRI.getCallFrameSetupOpcode();
-  int FrameDestroyOpcode = MRI.getCallFrameDestroyOpcode();
+  int FrameSetupOpcode   = TRI.getCallFrameSetupOpcode();
+  int FrameDestroyOpcode = TRI.getCallFrameDestroyOpcode();
 
-  for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(), E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
+  for (MachineFunction::iterator BB = Fn.begin(),
+         E = Fn.end(); BB != E; ++BB) {
     int SPAdj = 0;  // SP offset due to call frame setup / destroy.
-    if (RS) RS->enterBasicBlock(BB);
+    if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging) RS->enterBasicBlock(BB);
+
     for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ) {
-      MachineInstr *MI = I;
 
-      // Remember how much SP has been adjustment to create the call frame.
       if (I->getOpcode() == FrameSetupOpcode ||
           I->getOpcode() == FrameDestroyOpcode) {
+        // 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 = prior(I);
-        MRI.eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
+
+        MachineBasicBlock::iterator PrevI = BB->end();
+        if (I != BB->begin()) PrevI = prior(I);
+        TRI.eliminateCallFramePseudoInstr(Fn, *BB, I);
+
         // Visit the instructions created by eliminateCallFramePseudoInstr().
-        I = next(PrevI);
-        MI = NULL;
-      } else {
-        I++;
-        for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
-          if (MI->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(MI, SPAdj, RS);
-
-            // Revisit the instruction in full.  Some instructions (e.g. inline
-            // asm instructions) can have multiple frame indices.
-            --I;
-            MI = 0;
-            break;
-          }
+        if (PrevI == BB->end())
+          I = BB->begin();     // The replaced instr was the first in the block.
+        else
+          I = 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.
+          int Value;
+          unsigned VReg =
+            TRI.eliminateFrameIndex(MI, SPAdj, &Value,
+                                    FrameIndexVirtualScavenging ?  NULL : RS);
+          if (VReg) {
+            assert (FrameIndexVirtualScavenging &&
+                    "Not scavenging, but virtual returned from "
+                    "eliminateFrameIndex()!");
+            FrameConstantRegMap[VReg] = FrameConstantEntry(Value, SPAdj);
+          }
+
+          // 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 && MI) RS->forward(MI);
+      if (RS && !FrameIndexVirtualScavenging && MI) RS->forward(MI);
     }
+
     assert(SPAdj == 0 && "Unbalanced call frame setup / destroy pairs?");
   }
 }
+
+/// findLastUseReg - find the killing use of the specified register within
+/// the instruciton range. Return the operand number of the kill in Operand.
+static MachineBasicBlock::iterator
+findLastUseReg(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator ME,
+               unsigned Reg, unsigned *Operand) {
+  // Scan forward to find the last use of this virtual register
+  for (++I; I != ME; ++I) {
+    MachineInstr *MI = I;
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
+      if (MI->getOperand(i).isReg()) {
+        unsigned OpReg = MI->getOperand(i).getReg();
+        if (OpReg == 0 || !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(OpReg))
+          continue;
+        assert (OpReg == Reg
+                && "overlapping use of scavenged index register!");
+        // If this is the killing use, we're done
+        if (MI->getOperand(i).isKill()) {
+          if (Operand)
+            *Operand = i;
+          return I;
+        }
+      }
+  }
+  // If we hit the end of the basic block, there was no kill of
+  // the virtual register, which is wrong.
+  assert (0 && "scavenged index register never killed!");
+  return ME;
+}
+
+/// 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 CurrentVirtReg = 0;
+    unsigned CurrentScratchReg = 0;
+    bool havePrevValue = false;
+    unsigned PrevScratchReg = 0;
+    int PrevValue = 0;
+    MachineInstr *PrevLastUseMI = NULL;
+    unsigned PrevLastUseOp = 0;
+    bool trackingCurrentValue = false;
+    int SPAdj = 0;
+    int Value = 0;
+
+    // The instruction stream may change in the loop, so check BB->end()
+    // directly.
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = BB->begin(); I != BB->end(); ++I) {
+      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)) {
+            // If we have an active scavenged register, we shouldn't be
+            // seeing any references to it.
+            assert (Reg != CurrentScratchReg
+                    && "overlapping use of scavenged frame index register!");
+
+            // If we have a previous scratch reg, check and see if anything
+            // here kills whatever value is in there.
+            if (Reg == PrevScratchReg) {
+              if (MO.isUse()) {
+                // Two-address operands implicitly kill
+                if (MO.isKill() || MI->isRegTiedToDefOperand(i)) {
+                  havePrevValue = false;
+                  PrevScratchReg = 0;
+                }
+              } else {
+                assert (MO.isDef());
+                havePrevValue = false;
+                PrevScratchReg = 0;
+              }
+            }
+            continue;
+          }
+
+          // Have we already allocated a scratch register for this virtual?
+          if (Reg != CurrentVirtReg) {
+            // When we first encounter a new virtual register, it
+            // must be a definition.
+            assert(MI->getOperand(i).isDef() &&
+                   "frame index virtual missing def!");
+            // We can't have nested virtual register live ranges because
+            // there's only a guarantee of one scavenged register at a time.
+            assert (CurrentVirtReg == 0 &&
+                    "overlapping frame index virtual registers!");
+
+            // If the target gave us information about what's in the register,
+            // we can use that to re-use scratch regs.
+            DenseMap<unsigned, FrameConstantEntry>::iterator Entry =
+              FrameConstantRegMap.find(Reg);
+            trackingCurrentValue = Entry != FrameConstantRegMap.end();
+            if (trackingCurrentValue) {
+              SPAdj = (*Entry).second.second;
+              Value = (*Entry).second.first;
+            } else
+              SPAdj = Value = 0;
+
+            // If the scratch register from the last allocation is still
+            // available, see if the value matches. If it does, just re-use it.
+            if (trackingCurrentValue && havePrevValue && PrevValue == Value) {
+              // FIXME: This assumes that the instructions in the live range
+              // for the virtual register are exclusively for the purpose
+              // of populating the value in the register. That's reasonable
+              // for these frame index registers, but it's still a very, very
+              // strong assumption. Perhaps this implies that the frame index
+              // elimination should be before register allocation, with
+              // conservative heuristics since we'll know less then, and
+              // the reuse calculations done directly when doing the code-gen?
+
+              // Find the last use of the new virtual register. Remove all
+              // instruction between here and there, and update the current
+              // instruction to reference the last use insn instead.
+              MachineBasicBlock::iterator LastUseMI =
+                findLastUseReg(I, BB->end(), Reg, &i);
+              // Remove all instructions up 'til the last use, since they're
+              // just calculating the value we already have.
+              BB->erase(I, LastUseMI);
+              MI = I = LastUseMI;
+              e = MI->getNumOperands();
+
+              CurrentScratchReg = PrevScratchReg;
+              // Extend the live range of the register
+              PrevLastUseMI->getOperand(PrevLastUseOp).setIsKill(false);
+              RS->setUsed(CurrentScratchReg);
+            } else {
+              CurrentVirtReg = Reg;
+              const TargetRegisterClass *RC = Fn.getRegInfo().getRegClass(Reg);
+              CurrentScratchReg = RS->FindUnusedReg(RC);
+              if (CurrentScratchReg == 0)
+                // No register is "free". Scavenge a register.
+                CurrentScratchReg = RS->scavengeRegister(RC, I, SPAdj);
+
+              PrevValue = Value;
+            }
+          }
+          assert (CurrentScratchReg && "Missing scratch register!");
+          MI->getOperand(i).setReg(CurrentScratchReg);
+
+          // If this is the last use of the register, stop tracking it.
+          if (MI->getOperand(i).isKill()) {
+            PrevScratchReg = CurrentScratchReg;
+            PrevLastUseMI = MI;
+            PrevLastUseOp = i;
+            CurrentScratchReg = CurrentVirtReg = 0;
+            havePrevValue = trackingCurrentValue;
+          }
+        }
+      RS->forward(MI);
+    }
+  }
+}