Add named timer groups for the different stages of register allocation.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocBasic.cpp
index a2f9ea274b91383cbdbcfc964eadc9dd58c6388f..eb1b9075b3a91175010dfc8d601521601ad98b7a 100644 (file)
@@ -19,6 +19,8 @@
 #include "Spiller.h"
 #include "VirtRegMap.h"
 #include "VirtRegRewriter.h"
+#include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#ifndef NDEBUG
+#include "llvm/ADT/SparseBitVector.h"
+#endif
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Support/Timer.h"
 
-#include <vector>
-#include <queue>
+#include <cstdlib>
 
 using namespace llvm;
 
 static RegisterRegAlloc basicRegAlloc("basic", "basic register allocator",
                                       createBasicRegisterAllocator);
 
+// Temporary verification option until we can put verification inside
+// MachineVerifier.
+static cl::opt<bool>
+VerifyRegAlloc("verify-regalloc",
+               cl::desc("Verify live intervals before renaming"));
+
+const char *RegAllocBase::TimerGroupName = "Register Allocation";
+
 namespace {
 
+class PhysicalRegisterDescription : public AbstractRegisterDescription {
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+public:
+  PhysicalRegisterDescription(const TargetRegisterInfo *T): TRI(T) {}
+  virtual const char *getName(unsigned Reg) const { return TRI->getName(Reg); }
+};
+
 /// RABasic provides a minimal implementation of the basic register allocation
 /// algorithm. It prioritizes live virtual registers by spill weight and spills
 /// whenever a register is unavailable. This is not practical in production but
@@ -56,16 +76,15 @@ namespace {
 class RABasic : public MachineFunctionPass, public RegAllocBase
 {
   // context
-  MachineFunction *mf_;
-  const TargetMachine *tm_;
-  MachineRegisterInfo *mri_;
+  MachineFunction *MF;
+  BitVector ReservedRegs;
 
   // analyses
-  LiveStacks *ls_;
-  RenderMachineFunction *rmf_;
+  LiveStacks *LS;
+  RenderMachineFunction *RMF;
 
   // state
-  std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
+  std::auto_ptr<Spiller> SpillerInstance;
 
 public:
   RABasic();
@@ -76,16 +95,17 @@ public:
   }
 
   /// RABasic analysis usage.
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const;
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
 
   virtual void releaseMemory();
 
-  virtual unsigned selectOrSplit(LiveInterval &lvr,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &splitLVRs);
+  virtual Spiller &spiller() { return *SpillerInstance; }
+
+  virtual float getPriority(LiveInterval *LI) { return LI->weight; }
+
+  virtual unsigned selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
+                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs);
 
-  void spillInterferences(unsigned preg,
-                          SmallVectorImpl<LiveInterval*> &splitLVRs);
-  
   /// Perform register allocation.
   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &mf);
 
@@ -96,25 +116,6 @@ char RABasic::ID = 0;
 
 } // end anonymous namespace
 
-// We should not need to publish the initializer as long as no other passes
-// require RABasic.
-#if 0 // disable INITIALIZE_PASS
-INITIALIZE_PASS_BEGIN(RABasic, "basic-regalloc",
-                      "Basic Register Allocator", false, false)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(StrongPHIElimination)
-INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(RegisterCoalescer)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(CalculateSpillWeights)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveStacks)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(VirtRegMap)
-#ifndef NDEBUG
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(RenderMachineFunction)
-#endif
-INITIALIZE_PASS_END(RABasic, "basic-regalloc",
-                    "Basic Register Allocator", false, false)
-#endif // disable INITIALIZE_PASS
-
 RABasic::RABasic(): MachineFunctionPass(ID) {
   initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
@@ -128,247 +129,341 @@ RABasic::RABasic(): MachineFunctionPass(ID) {
   initializeRenderMachineFunctionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 
-void RABasic::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const {
-  au.setPreservesCFG();
-  au.addRequired<LiveIntervals>();
-  au.addPreserved<SlotIndexes>();
+void RABasic::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.setPreservesCFG();
+  AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+  AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
+  AU.addRequired<LiveIntervals>();
+  AU.addPreserved<SlotIndexes>();
   if (StrongPHIElim)
-    au.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
-  au.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
-  au.addRequired<CalculateSpillWeights>();
-  au.addRequired<LiveStacks>();
-  au.addPreserved<LiveStacks>();
-  au.addRequiredID(MachineDominatorsID);
-  au.addPreservedID(MachineDominatorsID);
-  au.addRequired<MachineLoopInfo>();
-  au.addPreserved<MachineLoopInfo>();
-  au.addRequired<VirtRegMap>();
-  au.addPreserved<VirtRegMap>();
-  DEBUG(au.addRequired<RenderMachineFunction>());
-  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(au);
+    AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
+  AU.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
+  AU.addRequired<CalculateSpillWeights>();
+  AU.addRequired<LiveStacks>();
+  AU.addPreserved<LiveStacks>();
+  AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
+  AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
+  AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
+  AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+  AU.addRequired<VirtRegMap>();
+  AU.addPreserved<VirtRegMap>();
+  DEBUG(AU.addRequired<RenderMachineFunction>());
+  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 }
 
 void RABasic::releaseMemory() {
-  spiller_.reset(0);
+  SpillerInstance.reset(0);
   RegAllocBase::releaseMemory();
 }
 
+#ifndef NDEBUG
+// Verify each LiveIntervalUnion.
+void RegAllocBase::verify() {
+  LiveVirtRegBitSet VisitedVRegs;
+  OwningArrayPtr<LiveVirtRegBitSet>
+    unionVRegs(new LiveVirtRegBitSet[PhysReg2LiveUnion.numRegs()]);
+
+  // Verify disjoint unions.
+  for (unsigned PhysReg = 0; PhysReg < PhysReg2LiveUnion.numRegs(); ++PhysReg) {
+    DEBUG(PhysicalRegisterDescription PRD(TRI);
+          PhysReg2LiveUnion[PhysReg].dump(&PRD));
+    LiveVirtRegBitSet &VRegs = unionVRegs[PhysReg];
+    PhysReg2LiveUnion[PhysReg].verify(VRegs);
+    // Union + intersection test could be done efficiently in one pass, but
+    // don't add a method to SparseBitVector unless we really need it.
+    assert(!VisitedVRegs.intersects(VRegs) && "vreg in multiple unions");
+    VisitedVRegs |= VRegs;
+  }
+
+  // Verify vreg coverage.
+  for (LiveIntervals::iterator liItr = LIS->begin(), liEnd = LIS->end();
+       liItr != liEnd; ++liItr) {
+    unsigned reg = liItr->first;
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg)) continue;
+    if (!VRM->hasPhys(reg)) continue; // spilled?
+    unsigned PhysReg = VRM->getPhys(reg);
+    if (!unionVRegs[PhysReg].test(reg)) {
+      dbgs() << "LiveVirtReg " << reg << " not in union " <<
+        TRI->getName(PhysReg) << "\n";
+      llvm_unreachable("unallocated live vreg");
+    }
+  }
+  // FIXME: I'm not sure how to verify spilled intervals.
+}
+#endif //!NDEBUG
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                         RegAllocBase Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 // Instantiate a LiveIntervalUnion for each physical register.
-void RegAllocBase::LIUArray::init(unsigned nRegs) {
-  array_.reset(new LiveIntervalUnion[nRegs]);
-  nRegs_ = nRegs;
-  for (unsigned pr = 0; pr < nRegs; ++pr) {
-    array_[pr].init(pr);
-  }
+void RegAllocBase::LiveUnionArray::init(LiveIntervalUnion::Allocator &allocator,
+                                        unsigned NRegs) {
+  NumRegs = NRegs;
+  Array =
+    static_cast<LiveIntervalUnion*>(malloc(sizeof(LiveIntervalUnion)*NRegs));
+  for (unsigned r = 0; r != NRegs; ++r)
+    new(Array + r) LiveIntervalUnion(r, allocator);
 }
 
-void RegAllocBase::init(const TargetRegisterInfo &tri, VirtRegMap &vrm,
-                        LiveIntervals &lis) {
-  tri_ = &tri;
-  vrm_ = &vrm;
-  lis_ = &lis;
-  physReg2liu_.init(tri_->getNumRegs());
+void RegAllocBase::init(VirtRegMap &vrm, LiveIntervals &lis) {
+  NamedRegionTimer T("Initialize", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
+  TRI = &vrm.getTargetRegInfo();
+  MRI = &vrm.getRegInfo();
+  VRM = &vrm;
+  LIS = &lis;
+  PhysReg2LiveUnion.init(UnionAllocator, TRI->getNumRegs());
   // Cache an interferece query for each physical reg
-  queries_.reset(new LiveIntervalUnion::Query[physReg2liu_.numRegs()]);
+  Queries.reset(new LiveIntervalUnion::Query[PhysReg2LiveUnion.numRegs()]);
 }
 
-void RegAllocBase::LIUArray::clear() {
-  nRegs_ =  0;
-  array_.reset(0);
+void RegAllocBase::LiveUnionArray::clear() {
+  if (!Array)
+    return;
+  for (unsigned r = 0; r != NumRegs; ++r)
+    Array[r].~LiveIntervalUnion();
+  free(Array);
+  NumRegs =  0;
+  Array = 0;
 }
 
 void RegAllocBase::releaseMemory() {
-  physReg2liu_.clear();
+  PhysReg2LiveUnion.clear();
 }
 
-namespace llvm {
-/// This class defines a queue of live virtual registers prioritized by spill
-/// weight. The heaviest vreg is popped first.
-///
-/// Currently, this is trivial wrapper that gives us an opaque type in the
-/// header, but we may later give it a virtual interface for register allocators
-/// to override the priority queue comparator.
-class LiveVirtRegQueue {
-  typedef std::priority_queue
-    <LiveInterval*, std::vector<LiveInterval*>, LessSpillWeightPriority> PQ;
-  PQ pq_;
-  
-public:
-  // Is the queue empty?
-  bool empty() { return pq_.empty(); }
-  
-  // Get the highest priority lvr (top + pop)
-  LiveInterval *get() {
-    LiveInterval *lvr = pq_.top();
-    pq_.pop();
-    return lvr;
-  }
-  // Add this lvr to the queue
-  void push(LiveInterval *lvr) {
-    pq_.push(lvr);
-  }
-};
-} // end namespace llvm
-
 // Visit all the live virtual registers. If they are already assigned to a
 // physical register, unify them with the corresponding LiveIntervalUnion,
 // otherwise push them on the priority queue for later assignment.
-void RegAllocBase::seedLiveVirtRegs(LiveVirtRegQueue &lvrQ) {
-  for (LiveIntervals::iterator liItr = lis_->begin(), liEnd = lis_->end();
-       liItr != liEnd; ++liItr) {
-    unsigned reg = liItr->first;
-    LiveInterval &li = *liItr->second;
-    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg)) {
-      physReg2liu_[reg].unify(li);
-    }
-    else {
-      lvrQ.push(&li);
-    }
+void RegAllocBase::
+seedLiveVirtRegs(std::priority_queue<std::pair<float, unsigned> > &VirtRegQ) {
+  for (LiveIntervals::iterator I = LIS->begin(), E = LIS->end(); I != E; ++I) {
+    unsigned RegNum = I->first;
+    LiveInterval &VirtReg = *I->second;
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegNum))
+      PhysReg2LiveUnion[RegNum].unify(VirtReg);
+    else
+      VirtRegQ.push(std::make_pair(getPriority(&VirtReg), RegNum));
   }
 }
 
-// Top-level driver to manage the queue of unassigned LiveVirtRegs and call the
+// Top-level driver to manage the queue of unassigned VirtRegs and call the
 // selectOrSplit implementation.
 void RegAllocBase::allocatePhysRegs() {
-  LiveVirtRegQueue lvrQ;
-  seedLiveVirtRegs(lvrQ);
-  while (!lvrQ.empty()) {
-    LiveInterval *lvr = lvrQ.get();
-    typedef SmallVector<LiveInterval*, 4> LVRVec;
-    LVRVec splitLVRs;
-    unsigned availablePhysReg = selectOrSplit(*lvr, splitLVRs);
-    if (availablePhysReg) {
-      DEBUG(dbgs() << "allocating: " << tri_->getName(availablePhysReg) <<
-            " " << lvr << '\n');
-      assert(!vrm_->hasPhys(lvr->reg) && "duplicate vreg in interval unions");
-      vrm_->assignVirt2Phys(lvr->reg, availablePhysReg);
-      physReg2liu_[availablePhysReg].unify(*lvr);
+
+  // Push each vreg onto a queue or "precolor" by adding it to a physreg union.
+  std::priority_queue<std::pair<float, unsigned> > VirtRegQ;
+  seedLiveVirtRegs(VirtRegQ);
+
+  // Continue assigning vregs one at a time to available physical registers.
+  while (!VirtRegQ.empty()) {
+    // Pop the highest priority vreg.
+    LiveInterval &VirtReg = LIS->getInterval(VirtRegQ.top().second);
+    VirtRegQ.pop();
+
+    // selectOrSplit requests the allocator to return an available physical
+    // register if possible and populate a list of new live intervals that
+    // result from splitting.
+    DEBUG(dbgs() << "\nselectOrSplit " << MRI->getRegClass(VirtReg.reg)->getName()
+                 << ':' << VirtReg << '\n');
+    typedef SmallVector<LiveInterval*, 4> VirtRegVec;
+    VirtRegVec SplitVRegs;
+    unsigned AvailablePhysReg = selectOrSplit(VirtReg, SplitVRegs);
+
+    if (AvailablePhysReg) {
+      DEBUG(dbgs() << "allocating: " << TRI->getName(AvailablePhysReg)
+                   << " for " << VirtReg << '\n');
+      assert(!VRM->hasPhys(VirtReg.reg) && "duplicate vreg in union");
+      VRM->assignVirt2Phys(VirtReg.reg, AvailablePhysReg);
+      PhysReg2LiveUnion[AvailablePhysReg].unify(VirtReg);
     }
-    for (LVRVec::iterator lvrI = splitLVRs.begin(), lvrEnd = splitLVRs.end();
-         lvrI != lvrEnd; ++lvrI) {
-      DEBUG(dbgs() << "queuing new interval: " << **lvrI << "\n");
-      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister((*lvrI)->reg) &&
+    for (VirtRegVec::iterator I = SplitVRegs.begin(), E = SplitVRegs.end();
+         I != E; ++I) {
+      LiveInterval* SplitVirtReg = *I;
+      if (SplitVirtReg->empty()) continue;
+      DEBUG(dbgs() << "queuing new interval: " << *SplitVirtReg << "\n");
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SplitVirtReg->reg) &&
              "expect split value in virtual register");
-      lvrQ.push(*lvrI);
+      VirtRegQ.push(std::make_pair(getPriority(SplitVirtReg),
+                                   SplitVirtReg->reg));
     }
   }
 }
 
-// Check if this live virtual reg interferes with a physical register. If not,
-// then check for interference on each register that aliases with the physical
-// register. Return the interfering register.
-unsigned RegAllocBase::checkPhysRegInterference(LiveInterval &lvr,
-                                                unsigned preg) {
-  queries_[preg].init(&lvr, &physReg2liu_[preg]);
-  if (queries_[preg].checkInterference())
-    return preg;
-  for (const unsigned *asI = tri_->getAliasSet(preg); *asI; ++asI) {
-    queries_[*asI].init(&lvr, &physReg2liu_[*asI]);
-    if (queries_[*asI].checkInterference())
-      return *asI;
+// Check if this live virtual register interferes with a physical register. If
+// not, then check for interference on each register that aliases with the
+// physical register. Return the interfering register.
+unsigned RegAllocBase::checkPhysRegInterference(LiveInterval &VirtReg,
+                                                unsigned PhysReg) {
+  if (query(VirtReg, PhysReg).checkInterference())
+    return PhysReg;
+  for (const unsigned *AliasI = TRI->getAliasSet(PhysReg); *AliasI; ++AliasI) {
+    if (query(VirtReg, *AliasI).checkInterference())
+      return *AliasI;
   }
   return 0;
 }
 
-// Spill all live virtual registers currently unified under preg that interfere
-// with lvr.
-void RABasic::spillInterferences(unsigned preg,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &splitLVRs) {
-  SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> spilledLVRs;
-  LiveIntervalUnion::Query &query = queries_[preg];
-  LiveIntervalUnion::InterferenceResult ir = query.firstInterference();
-  assert(query.isInterference(ir) && "expect interference");
-  do {
-    LiveInterval *lvr = ir.liuSegPos()->liveVirtReg;
-    if (!spilledLVRs.insert(lvr)) continue;
-    // Spill the previously allocated lvr.
-    SmallVector<LiveInterval*, 1> spillIs; // ignored
-    spiller_->spill(lvr, splitLVRs, spillIs);
-  } while (query.nextInterference(ir));
-  for (SmallPtrSetIterator<LiveInterval*> lvrI = spilledLVRs.begin(),
-         lvrEnd = spilledLVRs.end();
-       lvrI != lvrEnd; ++lvrI ) {
-    // Deallocate the interfering lvr by removing it from the preg union.
-    physReg2liu_[preg].extract(**lvrI);
+// Helper for spillInteferences() that spills all interfering vregs currently
+// assigned to this physical register.
+void RegAllocBase::spillReg(LiveInterval& VirtReg, unsigned PhysReg,
+                            SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs) {
+  LiveIntervalUnion::Query &Q = query(VirtReg, PhysReg);
+  assert(Q.seenAllInterferences() && "need collectInterferences()");
+  const SmallVectorImpl<LiveInterval*> &PendingSpills = Q.interferingVRegs();
+
+  for (SmallVectorImpl<LiveInterval*>::const_iterator I = PendingSpills.begin(),
+         E = PendingSpills.end(); I != E; ++I) {
+    LiveInterval &SpilledVReg = **I;
+    DEBUG(dbgs() << "extracting from " <<
+          TRI->getName(PhysReg) << " " << SpilledVReg << '\n');
+
+    // Deallocate the interfering vreg by removing it from the union.
+    // A LiveInterval instance may not be in a union during modification!
+    PhysReg2LiveUnion[PhysReg].extract(SpilledVReg);
+
+    // Clear the vreg assignment.
+    VRM->clearVirt(SpilledVReg.reg);
+
+    // Spill the extracted interval.
+    spiller().spill(&SpilledVReg, SplitVRegs, PendingSpills);
+  }
+  // After extracting segments, the query's results are invalid. But keep the
+  // contents valid until we're done accessing pendingSpills.
+  Q.clear();
+}
+
+// Spill or split all live virtual registers currently unified under PhysReg
+// that interfere with VirtReg. The newly spilled or split live intervals are
+// returned by appending them to SplitVRegs.
+bool
+RegAllocBase::spillInterferences(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
+                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs) {
+  // Record each interference and determine if all are spillable before mutating
+  // either the union or live intervals.
+
+  // Collect interferences assigned to the requested physical register.
+  LiveIntervalUnion::Query &QPreg = query(VirtReg, PhysReg);
+  unsigned NumInterferences = QPreg.collectInterferingVRegs();
+  if (QPreg.seenUnspillableVReg()) {
+    return false;
+  }
+  // Collect interferences assigned to any alias of the physical register.
+  for (const unsigned *asI = TRI->getAliasSet(PhysReg); *asI; ++asI) {
+    LiveIntervalUnion::Query &QAlias = query(VirtReg, *asI);
+    NumInterferences += QAlias.collectInterferingVRegs();
+    if (QAlias.seenUnspillableVReg()) {
+      return false;
+    }
   }
-  // After extracting segments, the query's results are invalid.
-  query.clear();
+  DEBUG(dbgs() << "spilling " << TRI->getName(PhysReg) <<
+        " interferences with " << VirtReg << "\n");
+  assert(NumInterferences > 0 && "expect interference");
+
+  // Spill each interfering vreg allocated to PhysReg or an alias.
+  spillReg(VirtReg, PhysReg, SplitVRegs);
+  for (const unsigned *AliasI = TRI->getAliasSet(PhysReg); *AliasI; ++AliasI)
+    spillReg(VirtReg, *AliasI, SplitVRegs);
+  return true;
 }
 
+// Add newly allocated physical registers to the MBB live in sets.
+void RegAllocBase::addMBBLiveIns(MachineFunction *MF) {
+  NamedRegionTimer T("MBB Live Ins", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
+  typedef SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> MBBVec;
+  MBBVec liveInMBBs;
+  MachineBasicBlock &entryMBB = *MF->begin();
+
+  for (unsigned PhysReg = 0; PhysReg < PhysReg2LiveUnion.numRegs(); ++PhysReg) {
+    LiveIntervalUnion &LiveUnion = PhysReg2LiveUnion[PhysReg];
+    if (LiveUnion.empty())
+      continue;
+    for (LiveIntervalUnion::SegmentIter SI = LiveUnion.begin(); SI.valid();
+         ++SI) {
+
+      // Find the set of basic blocks which this range is live into...
+      liveInMBBs.clear();
+      if (!LIS->findLiveInMBBs(SI.start(), SI.stop(), liveInMBBs)) continue;
+
+      // And add the physreg for this interval to their live-in sets.
+      for (MBBVec::iterator I = liveInMBBs.begin(), E = liveInMBBs.end();
+           I != E; ++I) {
+        MachineBasicBlock *MBB = *I;
+        if (MBB == &entryMBB) continue;
+        if (MBB->isLiveIn(PhysReg)) continue;
+        MBB->addLiveIn(PhysReg);
+      }
+    }
+  }
+}
+
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                         RABasic Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 // Driver for the register assignment and splitting heuristics.
 // Manages iteration over the LiveIntervalUnions.
-// 
-// Minimal implementation of register assignment and splitting--spills whenever
-// we run out of registers.
+//
+// This is a minimal implementation of register assignment and splitting that
+// spills whenever we run out of registers.
 //
 // selectOrSplit can only be called once per live virtual register. We then do a
 // single interference test for each register the correct class until we find an
 // available register. So, the number of interference tests in the worst case is
 // |vregs| * |machineregs|. And since the number of interference tests is
-// minimal, there is no value in caching them.
-unsigned RABasic::selectOrSplit(LiveInterval &lvr,
-                                SmallVectorImpl<LiveInterval*> &splitLVRs) {
-  // Accumulate the min spill cost among the interferences, in case we spill.
-  unsigned minSpillReg = 0;
-  unsigned minSpillAlias = 0;
-  float minSpillWeight = lvr.weight;
-
-  // Check for an available reg in this class. 
-  const TargetRegisterClass *trc = mri_->getRegClass(lvr.reg);
-  for (TargetRegisterClass::iterator trcI = trc->allocation_order_begin(*mf_),
-         trcEnd = trc->allocation_order_end(*mf_);
-       trcI != trcEnd; ++trcI) {
-    unsigned preg = *trcI;
-    unsigned interfReg = checkPhysRegInterference(lvr, preg);
+// minimal, there is no value in caching them outside the scope of
+// selectOrSplit().
+unsigned RABasic::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
+                                SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SplitVRegs) {
+  // Populate a list of physical register spill candidates.
+  SmallVector<unsigned, 8> PhysRegSpillCands;
+
+  // Check for an available register in this class.
+  const TargetRegisterClass *TRC = MRI->getRegClass(VirtReg.reg);
+
+  for (TargetRegisterClass::iterator I = TRC->allocation_order_begin(*MF),
+         E = TRC->allocation_order_end(*MF);
+       I != E; ++I) {
+
+    unsigned PhysReg = *I;
+    if (ReservedRegs.test(PhysReg)) continue;
+
+    // Check interference and as a side effect, intialize queries for this
+    // VirtReg and its aliases.
+    unsigned interfReg = checkPhysRegInterference(VirtReg, PhysReg);
     if (interfReg == 0) {
-      return preg;
+      // Found an available register.
+      return PhysReg;
     }
-    LiveIntervalUnion::InterferenceResult interf =
-      queries_[interfReg].firstInterference();
-    float interfWeight = interf.liuSegPos()->liveVirtReg->weight;
-    if (interfWeight < minSpillWeight ) {
-      minSpillReg = interfReg;
-      minSpillAlias = preg;
-      minSpillWeight = interfWeight;
+    LiveInterval *interferingVirtReg =
+      Queries[interfReg].firstInterference().liveUnionPos().value();
+
+    // The current VirtReg must either be spillable, or one of its interferences
+    // must have less spill weight.
+    if (interferingVirtReg->weight < VirtReg.weight ) {
+      PhysRegSpillCands.push_back(PhysReg);
     }
   }
-  if (minSpillReg == 0) {
-    DEBUG(dbgs() << "spilling: " << lvr << '\n');
-    SmallVector<LiveInterval*, 1> spillIs; // ignored
-    spiller_->spill(&lvr, splitLVRs, spillIs);
-    // The live virtual register requesting to be allocated was spilled. So tell
-    // the caller not to allocate anything for this round.
-    return 0;
-  }
-  // Free the cheapest physical register.
-  spillInterferences(minSpillReg, splitLVRs);
-  // Tell the caller to allocate to this newly freed physical register.
-  assert(minSpillAlias != 0 && "need a free register after spilling");
-  // We just spilled the first register that interferes with minSpillAlias. We
-  // now assume minSpillAlias is free because only one register alias may
-  // interfere at a time. e.g. we ignore predication.
-  unsigned interfReg = checkPhysRegInterference(lvr, minSpillAlias);
-  if (interfReg != 0) {
-    dbgs() << "spilling cannot free " << tri_->getName(minSpillAlias) <<
-      " for " << lvr.reg << " with interference " <<
-      *queries_[interfReg].firstInterference().liuSegPos()->liveVirtReg << "\n";
-    llvm_unreachable("Interference after spill.");
+  // Try to spill another interfering reg with less spill weight.
+  for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator PhysRegI = PhysRegSpillCands.begin(),
+         PhysRegE = PhysRegSpillCands.end(); PhysRegI != PhysRegE; ++PhysRegI) {
+
+    if (!spillInterferences(VirtReg, *PhysRegI, SplitVRegs)) continue;
+
+    assert(checkPhysRegInterference(VirtReg, *PhysRegI) == 0 &&
+           "Interference after spill.");
+    // Tell the caller to allocate to this newly freed physical register.
+    return *PhysRegI;
   }
-  return minSpillAlias;
-}
+  // No other spill candidates were found, so spill the current VirtReg.
+  DEBUG(dbgs() << "spilling: " << VirtReg << '\n');
+  SmallVector<LiveInterval*, 1> pendingSpills;
 
-namespace llvm {
-Spiller *createInlineSpiller(MachineFunctionPass &pass,
-                             MachineFunction &mf,
-                             VirtRegMap &vrm);
+  spiller().spill(&VirtReg, SplitVRegs, pendingSpills);
+
+  // The live virtual register requesting allocation was spilled, so tell
+  // the caller not to allocate anything during this round.
+  return 0;
 }
 
 bool RABasic::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
@@ -376,40 +471,56 @@ bool RABasic::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
                << "********** Function: "
                << ((Value*)mf.getFunction())->getName() << '\n');
 
-  mf_ = &mf;
-  tm_ = &mf.getTarget();
-  mri_ = &mf.getRegInfo(); 
-
-  DEBUG(rmf_ = &getAnalysis<RenderMachineFunction>());
-  
-  RegAllocBase::init(*tm_->getRegisterInfo(), getAnalysis<VirtRegMap>(),
-                     getAnalysis<LiveIntervals>());
-
-  // We may want to force InlineSpiller for this register allocator. For
-  // now we're also experimenting with the standard spiller.
-  // 
-  //spiller_.reset(createInlineSpiller(*this, *mf_, *vrm_));
-  spiller_.reset(createSpiller(*this, *mf_, *vrm_));
-  
+  MF = &mf;
+  DEBUG(RMF = &getAnalysis<RenderMachineFunction>());
+
+  RegAllocBase::init(getAnalysis<VirtRegMap>(), getAnalysis<LiveIntervals>());
+
+  ReservedRegs = TRI->getReservedRegs(*MF);
+
+  SpillerInstance.reset(createSpiller(*this, *MF, *VRM));
+
   allocatePhysRegs();
 
+  addMBBLiveIns(MF);
+
   // Diagnostic output before rewriting
-  DEBUG(dbgs() << "Post alloc VirtRegMap:\n" << *vrm_ << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Post alloc VirtRegMap:\n" << *VRM << "\n");
 
   // optional HTML output
-  DEBUG(rmf_->renderMachineFunction("After basic register allocation.", vrm_));
+  DEBUG(RMF->renderMachineFunction("After basic register allocation.", VRM));
+
+  // FIXME: Verification currently must run before VirtRegRewriter. We should
+  // make the rewriter a separate pass and override verifyAnalysis instead. When
+  // that happens, verification naturally falls under VerifyMachineCode.
+#ifndef NDEBUG
+  if (VerifyRegAlloc) {
+    // Verify accuracy of LiveIntervals. The standard machine code verifier
+    // ensures that each LiveIntervals covers all uses of the virtual reg.
+
+    // FIXME: MachineVerifier is badly broken when using the standard
+    // spiller. Always use -spiller=inline with -verify-regalloc. Even with the
+    // inline spiller, some tests fail to verify because the coalescer does not
+    // always generate verifiable code.
+    MF->verify(this);
+
+    // Verify that LiveIntervals are partitioned into unions and disjoint within
+    // the unions.
+    verify();
+  }
+#endif // !NDEBUG
 
   // Run rewriter
   std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter(createVirtRegRewriter());
-  rewriter->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, lis_);
+  rewriter->runOnMachineFunction(*MF, *VRM, LIS);
 
   // The pass output is in VirtRegMap. Release all the transient data.
   releaseMemory();
-  
+
   return true;
 }
 
-FunctionPass* llvm::createBasicRegisterAllocator() 
+FunctionPass* llvm::createBasicRegisterAllocator()
 {
   return new RABasic();
 }