Remove dead code. Improve llvm_unreachable text. Simplify some control flow.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / StrongPHIElimination.cpp
index a2bb81851117b192068b47755c38d441606eb764..c6fdc73824355ffd0291b3d2a27a87789e283496 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- StrongPhiElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies -===//
+//===- StrongPHIElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies -===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This pass eliminates machine instruction PHI nodes by inserting copy
-// instructions, using an intelligent copy-folding technique based on
-// dominator information.  This is technique is derived from:
+// This pass eliminates PHI instructions by aggressively coalescing the copies
+// that would be inserted by a naive algorithm and only inserting the copies
+// that are necessary. The coalescing technique initially assumes that all
+// registers appearing in a PHI instruction do not interfere. It then eliminates
+// proven interferences, using dominators to only perform a linear number of
+// interference tests instead of the quadratic number of interference tests
+// that this would naively require. This is a technique derived from:
 // 
 //    Budimlic, et al. Fast copy coalescing and live-range identification.
 //    In Proceedings of the ACM SIGPLAN 2002 Conference on Programming Language
 //    Design and Implementation (Berlin, Germany, June 17 - 19, 2002).
 //    PLDI '02. ACM, New York, NY, 25-32.
-//    DOI= http://doi.acm.org/10.1145/512529.512534
+//
+// The original implementation constructs a data structure they call a dominance
+// forest for this purpose. The dominance forest was shown to be unnecessary,
+// as it is possible to emulate the creation and traversal of a dominance forest
+// by directly using the dominator tree, rather than actually constructing the
+// dominance forest.  This technique is explained in:
+//
+//   Boissinot, et al. Revisiting Out-of-SSA Translation for Correctness, Code
+//     Quality and Efficiency,
+//   In Proceedings of the 7th annual IEEE/ACM International Symposium on Code
+//   Generation and Optimization (Seattle, Washington, March 22 - 25, 2009).
+//   CGO '09. IEEE, Washington, DC, 114-125.
+//
+// Careful implementation allows for all of the dominator forest interference
+// checks to be performed at once in a single depth-first traversal of the
+// dominator tree, which is what is implemented here.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "strongphielim"
+#include "PHIEliminationUtils.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 using namespace llvm;
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN StrongPHIElimination : public MachineFunctionPass {
+  class StrongPHIElimination : public MachineFunctionPass {
+  public:
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    StrongPHIElimination() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
-
-    // Waiting stores, for each MBB, the set of copies that need to
-    // be inserted into that MBB
-    DenseMap<MachineBasicBlock*,
-             std::map<unsigned, unsigned> > Waiting;
-    
-    // Stacks holds the renaming stack for each register
-    std::map<unsigned, std::vector<unsigned> > Stacks;
-    
-    // Registers in UsedByAnother are PHI nodes that are themselves
-    // used as operands to another another PHI node
-    std::set<unsigned> UsedByAnother;
-    
-    // RenameSets are the is a map from a PHI-defined register
-    // to the input registers to be coalesced along with the 
-    // predecessor block for those input registers.
-    std::map<unsigned, std::map<unsigned, MachineBasicBlock*> > RenameSets;
-    
-    // PhiValueNumber holds the ID numbers of the VNs for each phi that we're
-    // eliminating, indexed by the register defined by that phi.
-    std::map<unsigned, unsigned> PhiValueNumber;
-
-    // Store the DFS-in number of each block
-    DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned> preorder;
-    
-    // Store the DFS-out number of each block
-    DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned> maxpreorder;
-
-    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
-    
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
-      AU.addRequired<LiveIntervals>();
-      
-      // TODO: Actually make this true.
-      AU.addPreserved<LiveIntervals>();
-      AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
-      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
-    }
-    
-    virtual void releaseMemory() {
-      preorder.clear();
-      maxpreorder.clear();
-      
-      Waiting.clear();
-      Stacks.clear();
-      UsedByAnother.clear();
-      RenameSets.clear();
+    StrongPHIElimination() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializeStrongPHIEliminationPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
 
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage&) const;
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
+
   private:
-    
-    /// DomForestNode - Represents a node in the "dominator forest".  This is
-    /// a forest in which the nodes represent registers and the edges
-    /// represent a dominance relation in the block defining those registers.
-    struct DomForestNode {
-    private:
-      // Store references to our children
-      std::vector<DomForestNode*> children;
-      // The register we represent
-      unsigned reg;
-      
-      // Add another node as our child
-      void addChild(DomForestNode* DFN) { children.push_back(DFN); }
-      
-    public:
-      typedef std::vector<DomForestNode*>::iterator iterator;
-      
-      // Create a DomForestNode by providing the register it represents, and
-      // the node to be its parent.  The virtual root node has register 0
-      // and a null parent.
-      DomForestNode(unsigned r, DomForestNode* parent) : reg(r) {
-        if (parent)
-          parent->addChild(this);
-      }
-      
-      ~DomForestNode() {
-        for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
-          delete *I;
-      }
-      
-      /// getReg - Return the regiser that this node represents
-      inline unsigned getReg() { return reg; }
-      
-      // Provide iterator access to our children
-      inline DomForestNode::iterator begin() { return children.begin(); }
-      inline DomForestNode::iterator end() { return children.end(); }
+    /// This struct represents a single node in the union-find data structure
+    /// representing the variable congruence classes. There is one difference
+    /// from a normal union-find data structure. We steal two bits from the parent
+    /// pointer . One of these bits is used to represent whether the register
+    /// itself has been isolated, and the other is used to represent whether the
+    /// PHI with that register as its destination has been isolated.
+    ///
+    /// Note that this leads to the strange situation where the leader of a
+    /// congruence class may no longer logically be a member, due to being
+    /// isolated.
+    struct Node {
+      enum Flags {
+        kRegisterIsolatedFlag = 1,
+        kPHIIsolatedFlag = 2
+      };
+      Node(unsigned v) : value(v), rank(0) { parent.setPointer(this); }
+
+      Node *getLeader();
+
+      PointerIntPair<Node*, 2> parent;
+      unsigned value;
+      unsigned rank;
     };
-    
-    void computeDFS(MachineFunction& MF);
-    void processBlock(MachineBasicBlock* MBB);
-    
-    std::vector<DomForestNode*> computeDomForest(
-                           std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>& instrs,
-                                                 MachineRegisterInfo& MRI);
-    void processPHIUnion(MachineInstr* Inst,
-                         std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>& PHIUnion,
-                         std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>& DF,
-                         std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >& locals);
-    void ScheduleCopies(MachineBasicBlock* MBB, std::set<unsigned>& pushed);
-    void InsertCopies(MachineBasicBlock* MBB,
-                      SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16>& v);
-    void mergeLiveIntervals(unsigned primary, unsigned secondary, 
-                            MachineBasicBlock* pred);
+
+    /// Add a register in a new congruence class containing only itself.
+    void addReg(unsigned);
+
+    /// Join the congruence classes of two registers. This function is biased
+    /// towards the left argument, i.e. after
+    ///
+    /// addReg(r2);
+    /// unionRegs(r1, r2);
+    ///
+    /// the leader of the unioned congruence class is the same as the leader of
+    /// r1's congruence class prior to the union. This is actually relied upon
+    /// in the copy insertion code.
+    void unionRegs(unsigned, unsigned);
+
+    /// Get the color of a register. The color is 0 if the register has been
+    /// isolated.
+    unsigned getRegColor(unsigned);
+
+    // Isolate a register.
+    void isolateReg(unsigned);
+
+    /// Get the color of a PHI. The color of a PHI is 0 if the PHI has been
+    /// isolated. Otherwise, it is the original color of its destination and
+    /// all of its operands (before they were isolated, if they were).
+    unsigned getPHIColor(MachineInstr*);
+
+    /// Isolate a PHI.
+    void isolatePHI(MachineInstr*);
+
+    /// Traverses a basic block, splitting any interferences found between
+    /// registers in the same congruence class. It takes two DenseMaps as
+    /// arguments that it also updates: CurrentDominatingParent, which maps
+    /// a color to the register in that congruence class whose definition was
+    /// most recently seen, and ImmediateDominatingParent, which maps a register
+    /// to the register in the same congruence class that most immediately
+    /// dominates it.
+    ///
+    /// This function assumes that it is being called in a depth-first traversal
+    /// of the dominator tree.
+    void SplitInterferencesForBasicBlock(
+      MachineBasicBlock&,
+      DenseMap<unsigned, unsigned> &CurrentDominatingParent,
+      DenseMap<unsigned, unsigned> &ImmediateDominatingParent);
+
+    // Lowers a PHI instruction, inserting copies of the source and destination
+    // registers as necessary.
+    void InsertCopiesForPHI(MachineInstr*, MachineBasicBlock*);
+
+    // Merges the live interval of Reg into NewReg and renames Reg to NewReg
+    // everywhere that Reg appears. Requires Reg and NewReg to have non-
+    // overlapping lifetimes.
+    void MergeLIsAndRename(unsigned Reg, unsigned NewReg);
+
+    MachineRegisterInfo *MRI;
+    const TargetInstrInfo *TII;
+    MachineDominatorTree *DT;
+    LiveIntervals *LI;
+
+    BumpPtrAllocator Allocator;
+
+    DenseMap<unsigned, Node*> RegNodeMap;
+
+    // Maps a basic block to a list of its defs of registers that appear as PHI
+    // sources.
+    DenseMap<MachineBasicBlock*, std::vector<MachineInstr*> > PHISrcDefs;
+
+    // Maps a color to a pair of a MachineInstr* and a virtual register, which
+    // is the operand of that PHI corresponding to the current basic block.
+    DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> > CurrentPHIForColor;
+
+    // FIXME: Can these two data structures be combined? Would a std::multimap
+    // be any better?
+
+    // Stores pairs of predecessor basic blocks and the source registers of
+    // inserted copy instructions.
+    typedef DenseSet<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned> > SrcCopySet;
+    SrcCopySet InsertedSrcCopySet;
+
+    // Maps pairs of predecessor basic blocks and colors to their defining copy
+    // instructions.
+    typedef DenseMap<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned>, MachineInstr*>
+      SrcCopyMap;
+    SrcCopyMap InsertedSrcCopyMap;
+
+    // Maps inserted destination copy registers to their defining copy
+    // instructions.
+    typedef DenseMap<unsigned, MachineInstr*> DestCopyMap;
+    DestCopyMap InsertedDestCopies;
   };
-}
 
-char StrongPHIElimination::ID = 0;
-static RegisterPass<StrongPHIElimination>
-X("strong-phi-node-elimination",
-  "Eliminate PHI nodes for register allocation, intelligently");
-
-const PassInfo *const llvm::StrongPHIEliminationID = &X;
-
-/// computeDFS - Computes the DFS-in and DFS-out numbers of the dominator tree
-/// of the given MachineFunction.  These numbers are then used in other parts
-/// of the PHI elimination process.
-void StrongPHIElimination::computeDFS(MachineFunction& MF) {
-  SmallPtrSet<MachineDomTreeNode*, 8> frontier;
-  SmallPtrSet<MachineDomTreeNode*, 8> visited;
-  
-  unsigned time = 0;
-  
-  MachineDominatorTree& DT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
-  
-  MachineDomTreeNode* node = DT.getRootNode();
-  
-  std::vector<MachineDomTreeNode*> worklist;
-  worklist.push_back(node);
-  
-  while (!worklist.empty()) {
-    MachineDomTreeNode* currNode = worklist.back();
-    
-    if (!frontier.count(currNode)) {
-      frontier.insert(currNode);
-      ++time;
-      preorder.insert(std::make_pair(currNode->getBlock(), time));
+  struct MIIndexCompare {
+    MIIndexCompare(LiveIntervals *LiveIntervals) : LI(LiveIntervals) { }
+
+    bool operator()(const MachineInstr *LHS, const MachineInstr *RHS) const {
+      return LI->getInstructionIndex(LHS) < LI->getInstructionIndex(RHS);
     }
-    
-    bool inserted = false;
-    for (MachineDomTreeNode::iterator I = currNode->begin(), E = currNode->end();
-         I != E; ++I)
-      if (!frontier.count(*I) && !visited.count(*I)) {
-        worklist.push_back(*I);
-        inserted = true;
-        break;
-      }
-    
-    if (!inserted) {
-      frontier.erase(currNode);
-      visited.insert(currNode);
-      maxpreorder.insert(std::make_pair(currNode->getBlock(), time));
-      
-      worklist.pop_back();
+
+    LiveIntervals *LI;
+  };
+} // namespace
+
+STATISTIC(NumPHIsLowered, "Number of PHIs lowered");
+STATISTIC(NumDestCopiesInserted, "Number of destination copies inserted");
+STATISTIC(NumSrcCopiesInserted, "Number of source copies inserted");
+
+char StrongPHIElimination::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(StrongPHIElimination, "strong-phi-node-elimination",
+  "Eliminate PHI nodes for register allocation, intelligently", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
+INITIALIZE_PASS_END(StrongPHIElimination, "strong-phi-node-elimination",
+  "Eliminate PHI nodes for register allocation, intelligently", false, false)
+
+char &llvm::StrongPHIEliminationID = StrongPHIElimination::ID;
+
+void StrongPHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.setPreservesCFG();
+  AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
+  AU.addRequired<SlotIndexes>();
+  AU.addPreserved<SlotIndexes>();
+  AU.addRequired<LiveIntervals>();
+  AU.addPreserved<LiveIntervals>();
+  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+}
+
+static MachineOperand *findLastUse(MachineBasicBlock *MBB, unsigned Reg) {
+  // FIXME: This only needs to check from the first terminator, as only the
+  // first terminator can use a virtual register.
+  for (MachineBasicBlock::reverse_iterator RI = MBB->rbegin(); ; ++RI) {
+    assert (RI != MBB->rend());
+    MachineInstr *MI = &*RI;
+
+    for (MachineInstr::mop_iterator OI = MI->operands_begin(),
+         OE = MI->operands_end(); OI != OE; ++OI) {
+      MachineOperand &MO = *OI;
+      if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.getReg() == Reg)
+        return &MO;
     }
   }
 }
 
-namespace {
+bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  MRI = &MF.getRegInfo();
+  TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
+  DT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
+  LI = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 
-/// PreorderSorter - a helper class that is used to sort registers
-/// according to the preorder number of their defining blocks
-class PreorderSorter {
-private:
-  DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned>& preorder;
-  MachineRegisterInfo& MRI;
-  
-public:
-  PreorderSorter(DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned>& p,
-                MachineRegisterInfo& M) : preorder(p), MRI(M) { }
-  
-  bool operator()(unsigned A, unsigned B) {
-    if (A == B)
-      return false;
-    
-    MachineBasicBlock* ABlock = MRI.getVRegDef(A)->getParent();
-    MachineBasicBlock* BBlock = MRI.getVRegDef(B)->getParent();
-    
-    if (preorder[ABlock] < preorder[BBlock])
-      return true;
-    else if (preorder[ABlock] > preorder[BBlock])
-      return false;
-    
-    return false;
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      unsigned DestReg = BBI->getOperand(0).getReg();
+      addReg(DestReg);
+      PHISrcDefs[I].push_back(BBI);
+
+      for (unsigned i = 1; i < BBI->getNumOperands(); i += 2) {
+        MachineOperand &SrcMO = BBI->getOperand(i);
+        unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
+        addReg(SrcReg);
+        unionRegs(DestReg, SrcReg);
+
+        MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
+        if (DefMI)
+          PHISrcDefs[DefMI->getParent()].push_back(DefMI);
+      }
+    }
   }
-};
 
-}
+  // Perform a depth-first traversal of the dominator tree, splitting
+  // interferences amongst PHI-congruence classes.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> CurrentDominatingParent;
+  DenseMap<unsigned, unsigned> ImmediateDominatingParent;
+  for (df_iterator<MachineDomTreeNode*> DI = df_begin(DT->getRootNode()),
+       DE = df_end(DT->getRootNode()); DI != DE; ++DI) {
+    SplitInterferencesForBasicBlock(*DI->getBlock(),
+                                    CurrentDominatingParent,
+                                    ImmediateDominatingParent);
+  }
 
-/// computeDomForest - compute the subforest of the DomTree corresponding
-/// to the defining blocks of the registers in question
-std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>
-StrongPHIElimination::computeDomForest(
-                  std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>& regs, 
-                                       MachineRegisterInfo& MRI) {
-  // Begin by creating a virtual root node, since the actual results
-  // may well be a forest.  Assume this node has maximum DFS-out number.
-  DomForestNode* VirtualRoot = new DomForestNode(0, 0);
-  maxpreorder.insert(std::make_pair((MachineBasicBlock*)0, ~0UL));
-  
-  // Populate a worklist with the registers
-  std::vector<unsigned> worklist;
-  worklist.reserve(regs.size());
-  for (std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>::iterator I = regs.begin(),
-       E = regs.end(); I != E; ++I)
-    worklist.push_back(I->first);
-  
-  // Sort the registers by the DFS-in number of their defining block
-  PreorderSorter PS(preorder, MRI);
-  std::sort(worklist.begin(), worklist.end(), PS);
-  
-  // Create a "current parent" stack, and put the virtual root on top of it
-  DomForestNode* CurrentParent = VirtualRoot;
-  std::vector<DomForestNode*> stack;
-  stack.push_back(VirtualRoot);
-  
-  // Iterate over all the registers in the previously computed order
-  for (std::vector<unsigned>::iterator I = worklist.begin(), E = worklist.end();
+  // Insert copies for all PHI source and destination registers.
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
        I != E; ++I) {
-    unsigned pre = preorder[MRI.getVRegDef(*I)->getParent()];
-    MachineBasicBlock* parentBlock = CurrentParent->getReg() ?
-                 MRI.getVRegDef(CurrentParent->getReg())->getParent() :
-                 0;
-    
-    // If the DFS-in number of the register is greater than the DFS-out number
-    // of the current parent, repeatedly pop the parent stack until it isn't.
-    while (pre > maxpreorder[parentBlock]) {
-      stack.pop_back();
-      CurrentParent = stack.back();
-      
-      parentBlock = CurrentParent->getReg() ?
-                   MRI.getVRegDef(CurrentParent->getReg())->getParent() :
-                   0;
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      InsertCopiesForPHI(BBI, I);
     }
-    
-    // Now that we've found the appropriate parent, create a DomForestNode for
-    // this register and attach it to the forest
-    DomForestNode* child = new DomForestNode(*I, CurrentParent);
-    
-    // Push this new node on the "current parent" stack
-    stack.push_back(child);
-    CurrentParent = child;
   }
-  
-  // Return a vector containing the children of the virtual root node
-  std::vector<DomForestNode*> ret;
-  ret.insert(ret.end(), VirtualRoot->begin(), VirtualRoot->end());
-  return ret;
-}
 
-/// isLiveIn - helper method that determines, from a regno, if a register
-/// is live into a block
-static bool isLiveIn(unsigned r, MachineBasicBlock* MBB,
-                     LiveIntervals& LI) {
-  LiveInterval& I = LI.getOrCreateInterval(r);
-  unsigned idx = LI.getMBBStartIdx(MBB);
-  return I.liveBeforeAndAt(idx);
-}
+  // FIXME: Preserve the equivalence classes during copy insertion and use
+  // the preversed equivalence classes instead of recomputing them.
+  RegNodeMap.clear();
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      unsigned DestReg = BBI->getOperand(0).getReg();
+      addReg(DestReg);
 
-/// isLiveOut - help method that determines, from a regno, if a register is
-/// live out of a block.
-static bool isLiveOut(unsigned r, MachineBasicBlock* MBB,
-                      LiveIntervals& LI) {
-  for (MachineBasicBlock::succ_iterator PI = MBB->succ_begin(),
-       E = MBB->succ_end(); PI != E; ++PI) {
-    if (isLiveIn(r, *PI, LI))
-      return true;
+      for (unsigned i = 1; i < BBI->getNumOperands(); i += 2) {
+        unsigned SrcReg = BBI->getOperand(i).getReg();
+        addReg(SrcReg);
+        unionRegs(DestReg, SrcReg);
+      }
+    }
   }
-  
-  return false;
-}
 
-/// interferes - checks for local interferences by scanning a block.  The only
-/// trick parameter is 'mode' which tells it the relationship of the two
-/// registers. 0 - defined in the same block, 1 - first properly dominates
-/// second, 2 - second properly dominates first 
-static bool interferes(unsigned a, unsigned b, MachineBasicBlock* scan,
-                       LiveIntervals& LV, unsigned mode) {
-  MachineInstr* def = 0;
-  MachineInstr* kill = 0;
-  
-  // The code is still in SSA form at this point, so there is only one
-  // definition per VReg.  Thus we can safely use MRI->getVRegDef().
-  const MachineRegisterInfo* MRI = &scan->getParent()->getRegInfo();
-  
-  bool interference = false;
-  
-  // Wallk the block, checking for interferences
-  for (MachineBasicBlock::iterator MBI = scan->begin(), MBE = scan->end();
-       MBI != MBE; ++MBI) {
-    MachineInstr* curr = MBI;
-    
-    // Same defining block...
-    if (mode == 0) {
-      if (curr == MRI->getVRegDef(a)) {
-        // If we find our first definition, save it
-        if (!def) {
-          def = curr;
-        // If there's already an unkilled definition, then 
-        // this is an interference
-        } else if (!kill) {
-          interference = true;
-          break;
-        // If there's a definition followed by a KillInst, then
-        // they can't interfere
-        } else {
-          interference = false;
-          break;
-        }
-      // Symmetric with the above
-      } else if (curr == MRI->getVRegDef(b)) {
-        if (!def) {
-          def = curr;
-        } else if (!kill) {
-          interference = true;
-          break;
-        } else {
-          interference = false;
-          break;
-        }
-      // Store KillInsts if they match up with the definition
-      } else if (curr->killsRegister(a)) {
-        if (def == MRI->getVRegDef(a)) {
-          kill = curr;
-        } else if (curr->killsRegister(b)) {
-          if (def == MRI->getVRegDef(b)) {
-            kill = curr;
-          }
-        }
-      }
-    // First properly dominates second...
-    } else if (mode == 1) {
-      if (curr == MRI->getVRegDef(b)) {
-        // Definition of second without kill of first is an interference
-        if (!kill) {
-          interference = true;
-          break;
-        // Definition after a kill is a non-interference
-        } else {
-          interference = false;
-          break;
-        }
-      // Save KillInsts of First
-      } else if (curr->killsRegister(a)) {
-        kill = curr;
+  DenseMap<unsigned, unsigned> RegRenamingMap;
+  bool Changed = false;
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+    while (BBI != BBE && BBI->isPHI()) {
+      MachineInstr *PHI = BBI;
+
+      assert(PHI->getNumOperands() > 0);
+
+      unsigned SrcReg = PHI->getOperand(1).getReg();
+      unsigned SrcColor = getRegColor(SrcReg);
+      unsigned NewReg = RegRenamingMap[SrcColor];
+      if (!NewReg) {
+        NewReg = SrcReg;
+        RegRenamingMap[SrcColor] = SrcReg;
       }
-    // Symmetric with the above
-    } else if (mode == 2) {
-      if (curr == MRI->getVRegDef(a)) {
-        if (!kill) {
-          interference = true;
-          break;
-        } else {
-          interference = false;
-          break;
-        }
-      } else if (curr->killsRegister(b)) {
-        kill = curr;
+      MergeLIsAndRename(SrcReg, NewReg);
+
+      unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+      if (!InsertedDestCopies.count(DestReg))
+        MergeLIsAndRename(DestReg, NewReg);
+
+      for (unsigned i = 3; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
+        unsigned SrcReg = PHI->getOperand(i).getReg();
+        MergeLIsAndRename(SrcReg, NewReg);
       }
+
+      ++BBI;
+      LI->RemoveMachineInstrFromMaps(PHI);
+      PHI->eraseFromParent();
+      Changed = true;
     }
   }
-  
-  return interference;
-}
 
-/// processBlock - Determine how to break up PHIs in the current block.  Each
-/// PHI is broken up by some combination of renaming its operands and inserting
-/// copies.  This method is responsible for determining which operands receive
-/// which treatment.
-void StrongPHIElimination::processBlock(MachineBasicBlock* MBB) {
-  LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
-  MachineRegisterInfo& MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
-  
-  // Holds names that have been added to a set in any PHI within this block
-  // before the current one.
-  std::set<unsigned> ProcessedNames;
-  
-  // Iterate over all the PHI nodes in this block
-  MachineBasicBlock::iterator P = MBB->begin();
-  while (P != MBB->end() && P->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI) {
-    unsigned DestReg = P->getOperand(0).getReg();
-
-    // Don't both doing PHI elimination for dead PHI's.
-    if (P->registerDefIsDead(DestReg)) {
-      ++P;
-      continue;
-    }
+  // Due to the insertion of copies to split live ranges, the live intervals are
+  // guaranteed to not overlap, except in one case: an original PHI source and a
+  // PHI destination copy. In this case, they have the same value and thus don't
+  // truly intersect, so we merge them into the value live at that point.
+  // FIXME: Is there some better way we can handle this?
+  for (DestCopyMap::iterator I = InsertedDestCopies.begin(),
+       E = InsertedDestCopies.end(); I != E; ++I) {
+    unsigned DestReg = I->first;
+    unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+    unsigned NewReg = RegRenamingMap[DestColor];
 
-    LiveInterval& PI = LI.getOrCreateInterval(DestReg);
-    unsigned pIdx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(P));
-    VNInfo* PVN = PI.getLiveRangeContaining(pIdx)->valno;
-    PhiValueNumber.insert(std::make_pair(DestReg, PVN->id));
-
-    // PHIUnion is the set of incoming registers to the PHI node that
-    // are going to be renames rather than having copies inserted.  This set
-    // is refinded over the course of this function.  UnionedBlocks is the set
-    // of corresponding MBBs.
-    std::map<unsigned, MachineBasicBlock*> PHIUnion;
-    SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> UnionedBlocks;
-  
-    // Iterate over the operands of the PHI node
-    for (int i = P->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
-      unsigned SrcReg = P->getOperand(i-1).getReg();
-    
-      // Check for trivial interferences via liveness information, allowing us
-      // to avoid extra work later.  Any registers that interfere cannot both
-      // be in the renaming set, so choose one and add copies for it instead.
-      // The conditions are:
-      //   1) if the operand is live into the PHI node's block OR
-      //   2) if the PHI node is live out of the operand's defining block OR
-      //   3) if the operand is itself a PHI node and the original PHI is
-      //      live into the operand's defining block OR
-      //   4) if the operand is already being renamed for another PHI node
-      //      in this block OR
-      //   5) if any two operands are defined in the same block, insert copies
-      //      for one of them
-      if (isLiveIn(SrcReg, P->getParent(), LI) ||
-          isLiveOut(P->getOperand(0).getReg(),
-                    MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent(), LI) ||
-          ( MRI.getVRegDef(SrcReg)->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI &&
-            isLiveIn(P->getOperand(0).getReg(),
-                     MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent(), LI) ) ||
-          ProcessedNames.count(SrcReg) ||
-          UnionedBlocks.count(MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent())) {
-        
-        // Add a copy for the selected register
-        MachineBasicBlock* From = P->getOperand(i).getMBB();
-        Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg, DestReg));
-        UsedByAnother.insert(SrcReg);
-      } else {
-        // Otherwise, add it to the renaming set
-        PHIUnion.insert(std::make_pair(SrcReg,P->getOperand(i).getMBB()));
-        UnionedBlocks.insert(MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent());
-      }
+    LiveInterval &DestLI = LI->getInterval(DestReg);
+    LiveInterval &NewLI = LI->getInterval(NewReg);
+
+    assert(DestLI.ranges.size() == 1
+           && "PHI destination copy's live interval should be a single live "
+               "range from the beginning of the BB to the copy instruction.");
+    LiveRange *DestLR = DestLI.begin();
+    VNInfo *NewVNI = NewLI.getVNInfoAt(DestLR->start);
+    if (!NewVNI) {
+      NewVNI = NewLI.createValueCopy(DestLR->valno, LI->getVNInfoAllocator());
+      MachineInstr *CopyInstr = I->second;
+      CopyInstr->getOperand(1).setIsKill(true);
     }
-    
-    // Compute the dominator forest for the renaming set.  This is a forest
-    // where the nodes are the registers and the edges represent dominance 
-    // relations between the defining blocks of the registers
-    std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*> DF = 
-                                                computeDomForest(PHIUnion, MRI);
-    
-    // Walk DomForest to resolve interferences at an inter-block level.  This
-    // will remove registers from the renaming set (and insert copies for them)
-    // if interferences are found.
-    std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> > localInterferences;
-    processPHIUnion(P, PHIUnion, DF, localInterferences);
-    
-    // If one of the inputs is defined in the same block as the current PHI
-    // then we need to check for a local interference between that input and
-    // the PHI.
-    for (std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>::iterator I = PHIUnion.begin(),
-         E = PHIUnion.end(); I != E; ++I)
-      if (MRI.getVRegDef(I->first)->getParent() == P->getParent())
-        localInterferences.push_back(std::make_pair(I->first,
-                                                    P->getOperand(0).getReg()));
-    
-    // The dominator forest walk may have returned some register pairs whose
-    // interference cannot be determined from dominator analysis.  We now 
-    // examine these pairs for local interferences.
-    for (std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator I =
-        localInterferences.begin(), E = localInterferences.end(); I != E; ++I) {
-      std::pair<unsigned, unsigned> p = *I;
-      
-      MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
-      
-      // Determine the block we need to scan and the relationship between
-      // the two registers
-      MachineBasicBlock* scan = 0;
-      unsigned mode = 0;
-      if (MRI.getVRegDef(p.first)->getParent() ==
-          MRI.getVRegDef(p.second)->getParent()) {
-        scan = MRI.getVRegDef(p.first)->getParent();
-        mode = 0; // Same block
-      } else if (MDT.dominates(MRI.getVRegDef(p.first)->getParent(),
-                               MRI.getVRegDef(p.second)->getParent())) {
-        scan = MRI.getVRegDef(p.second)->getParent();
-        mode = 1; // First dominates second
-      } else {
-        scan = MRI.getVRegDef(p.first)->getParent();
-        mode = 2; // Second dominates first
-      }
-      
-      // If there's an interference, we need to insert  copies
-      if (interferes(p.first, p.second, scan, LI, mode)) {
-        // Insert copies for First
-        for (int i = P->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
-          if (P->getOperand(i-1).getReg() == p.first) {
-            unsigned SrcReg = p.first;
-            MachineBasicBlock* From = P->getOperand(i).getMBB();
-            
-            Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg,
-                                                P->getOperand(0).getReg()));
-            UsedByAnother.insert(SrcReg);
-            
-            PHIUnion.erase(SrcReg);
-          }
-        }
+
+    LiveRange NewLR(DestLR->start, DestLR->end, NewVNI);
+    NewLI.addRange(NewLR);
+
+    LI->removeInterval(DestReg);
+    MRI->replaceRegWith(DestReg, NewReg);
+  }
+
+  // Adjust the live intervals of all PHI source registers to handle the case
+  // where the PHIs in successor blocks were the only later uses of the source
+  // register.
+  for (SrcCopySet::iterator I = InsertedSrcCopySet.begin(),
+       E = InsertedSrcCopySet.end(); I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock *MBB = I->first;
+    unsigned SrcReg = I->second;
+    if (unsigned RenamedRegister = RegRenamingMap[getRegColor(SrcReg)])
+      SrcReg = RenamedRegister;
+
+    LiveInterval &SrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
+
+    bool isLiveOut = false;
+    for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
+         SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+      if (SrcLI.liveAt(LI->getMBBStartIdx(*SI))) {
+        isLiveOut = true;
+        break;
       }
     }
-    
-    // Add the renaming set for this PHI node to our overall renaming information
-    RenameSets.insert(std::make_pair(P->getOperand(0).getReg(), PHIUnion));
-    
-    // Remember which registers are already renamed, so that we don't try to 
-    // rename them for another PHI node in this block
-    for (std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>::iterator I = PHIUnion.begin(),
-         E = PHIUnion.end(); I != E; ++I)
-      ProcessedNames.insert(I->first);
-    
-    ++P;
+
+    if (isLiveOut)
+      continue;
+
+    MachineOperand *LastUse = findLastUse(MBB, SrcReg);
+    assert(LastUse);
+    SlotIndex LastUseIndex = LI->getInstructionIndex(LastUse->getParent());
+    SrcLI.removeRange(LastUseIndex.getRegSlot(), LI->getMBBEndIdx(MBB));
+    LastUse->setIsKill(true);
   }
+
+  Allocator.Reset();
+  RegNodeMap.clear();
+  PHISrcDefs.clear();
+  InsertedSrcCopySet.clear();
+  InsertedSrcCopyMap.clear();
+  InsertedDestCopies.clear();
+
+  return Changed;
 }
 
-/// processPHIUnion - Take a set of candidate registers to be coalesced when
-/// decomposing the PHI instruction.  Use the DominanceForest to remove the ones
-/// that are known to interfere, and flag others that need to be checked for
-/// local interferences.
-void StrongPHIElimination::processPHIUnion(MachineInstr* Inst,
-                        std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>& PHIUnion,
-                        std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>& DF,
-                        std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >& locals) {
-  
-  std::vector<DomForestNode*> worklist(DF.begin(), DF.end());
-  SmallPtrSet<DomForestNode*, 4> visited;
-  
-  // Code is still in SSA form, so we can use MRI::getVRegDef()
-  MachineRegisterInfo& MRI = Inst->getParent()->getParent()->getRegInfo();
-  
-  LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
-  unsigned DestReg = Inst->getOperand(0).getReg();
-  
-  // DF walk on the DomForest
-  while (!worklist.empty()) {
-    DomForestNode* DFNode = worklist.back();
-    
-    visited.insert(DFNode);
-    
-    bool inserted = false;
-    for (DomForestNode::iterator CI = DFNode->begin(), CE = DFNode->end();
-         CI != CE; ++CI) {
-      DomForestNode* child = *CI;   
-      
-      // If the current node is live-out of the defining block of one of its
-      // children, insert a copy for it.  NOTE: The paper actually calls for
-      // a more elaborate heuristic for determining whether to insert copies
-      // for the child or the parent.  In the interest of simplicity, we're
-      // just always choosing the parent.
-      if (isLiveOut(DFNode->getReg(),
-          MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent(), LI)) {
-        // Insert copies for parent
-        for (int i = Inst->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
-          if (Inst->getOperand(i-1).getReg() == DFNode->getReg()) {
-            unsigned SrcReg = DFNode->getReg();
-            MachineBasicBlock* From = Inst->getOperand(i).getMBB();
-            
-            Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg, DestReg));
-            UsedByAnother.insert(SrcReg);
-            
-            PHIUnion.erase(SrcReg);
-          }
-        }
-      
-      // If a node is live-in to the defining block of one of its children, but
-      // not live-out, then we need to scan that block for local interferences.
-      } else if (isLiveIn(DFNode->getReg(),
-                          MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent(), LI) ||
-                 MRI.getVRegDef(DFNode->getReg())->getParent() ==
-                                 MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent()) {
-        // Add (p, c) to possible local interferences
-        locals.push_back(std::make_pair(DFNode->getReg(), child->getReg()));
-      }
-      
-      if (!visited.count(child)) {
-        worklist.push_back(child);
-        inserted = true;
-      }
-    }
-    
-    if (!inserted) worklist.pop_back();
+void StrongPHIElimination::addReg(unsigned Reg) {
+  if (RegNodeMap.count(Reg))
+    return;
+  RegNodeMap[Reg] = new (Allocator) Node(Reg);
+}
+
+StrongPHIElimination::Node*
+StrongPHIElimination::Node::getLeader() {
+  Node *N = this;
+  Node *Parent = parent.getPointer();
+  Node *Grandparent = Parent->parent.getPointer();
+
+  while (Parent != Grandparent) {
+    N->parent.setPointer(Grandparent);
+    N = Grandparent;
+    Parent = Parent->parent.getPointer();
+    Grandparent = Parent->parent.getPointer();
+  }
+
+  return Parent;
+}
+
+unsigned StrongPHIElimination::getRegColor(unsigned Reg) {
+  DenseMap<unsigned, Node*>::iterator RI = RegNodeMap.find(Reg);
+  if (RI == RegNodeMap.end())
+    return 0;
+  Node *Node = RI->second;
+  if (Node->parent.getInt() & Node::kRegisterIsolatedFlag)
+    return 0;
+  return Node->getLeader()->value;
+}
+
+void StrongPHIElimination::unionRegs(unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
+  Node *Node1 = RegNodeMap[Reg1]->getLeader();
+  Node *Node2 = RegNodeMap[Reg2]->getLeader();
+
+  if (Node1->rank > Node2->rank) {
+    Node2->parent.setPointer(Node1->getLeader());
+  } else if (Node1->rank < Node2->rank) {
+    Node1->parent.setPointer(Node2->getLeader());
+  } else if (Node1 != Node2) {
+    Node2->parent.setPointer(Node1->getLeader());
+    Node1->rank++;
+  }
+}
+
+void StrongPHIElimination::isolateReg(unsigned Reg) {
+  Node *Node = RegNodeMap[Reg];
+  Node->parent.setInt(Node->parent.getInt() | Node::kRegisterIsolatedFlag);
+}
+
+unsigned StrongPHIElimination::getPHIColor(MachineInstr *PHI) {
+  assert(PHI->isPHI());
+
+  unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+  Node *DestNode = RegNodeMap[DestReg];
+  if (DestNode->parent.getInt() & Node::kPHIIsolatedFlag)
+    return 0;
+
+  for (unsigned i = 1; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
+    unsigned SrcColor = getRegColor(PHI->getOperand(i).getReg());
+    if (SrcColor)
+      return SrcColor;
   }
+  return 0;
+}
+
+void StrongPHIElimination::isolatePHI(MachineInstr *PHI) {
+  assert(PHI->isPHI());
+  Node *Node = RegNodeMap[PHI->getOperand(0).getReg()];
+  Node->parent.setInt(Node->parent.getInt() | Node::kPHIIsolatedFlag);
 }
 
-/// ScheduleCopies - Insert copies into predecessor blocks, scheduling
-/// them properly so as to avoid the 'lost copy' and the 'virtual swap'
-/// problems.
+/// SplitInterferencesForBasicBlock - traverses a basic block, splitting any
+/// interferences found between registers in the same congruence class. It
+/// takes two DenseMaps as arguments that it also updates:
 ///
-/// Based on "Practical Improvements to the Construction and Destruction
-/// of Static Single Assignment Form" by Briggs, et al.
-void StrongPHIElimination::ScheduleCopies(MachineBasicBlock* MBB,
-                                          std::set<unsigned>& pushed) {
-  // FIXME: This function needs to update LiveIntervals
-  std::map<unsigned, unsigned>& copy_set= Waiting[MBB];
-  
-  std::map<unsigned, unsigned> worklist;
-  std::map<unsigned, unsigned> map;
-  
-  // Setup worklist of initial copies
-  for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = copy_set.begin(),
-       E = copy_set.end(); I != E; ) {
-    map.insert(std::make_pair(I->first, I->first));
-    map.insert(std::make_pair(I->second, I->second));
-         
-    if (!UsedByAnother.count(I->second)) {
-      worklist.insert(*I);
-      
-      // Avoid iterator invalidation
-      unsigned first = I->first;
-      ++I;
-      copy_set.erase(first);
-    } else {
-      ++I;
+/// 1) CurrentDominatingParent, which maps a color to the register in that
+///    congruence class whose definition was most recently seen.
+///
+/// 2) ImmediateDominatingParent, which maps a register to the register in the
+///    same congruence class that most immediately dominates it.
+///
+/// This function assumes that it is being called in a depth-first traversal
+/// of the dominator tree.
+///
+/// The algorithm used here is a generalization of the dominance-based SSA test
+/// for two variables. If there are variables a_1, ..., a_n such that
+///
+///   def(a_1) dom ... dom def(a_n),
+///
+/// then we can test for an interference between any two a_i by only using O(n)
+/// interference tests between pairs of variables. If i < j and a_i and a_j
+/// interfere, then a_i is alive at def(a_j), so it is also alive at def(a_i+1).
+/// Thus, in order to test for an interference involving a_i, we need only check
+/// for a potential interference with a_i+1.
+///
+/// This method can be generalized to arbitrary sets of variables by performing
+/// a depth-first traversal of the dominator tree. As we traverse down a branch
+/// of the dominator tree, we keep track of the current dominating variable and
+/// only perform an interference test with that variable. However, when we go to
+/// another branch of the dominator tree, the definition of the current dominating
+/// variable may no longer dominate the current block. In order to correct this,
+/// we need to use a stack of past choices of the current dominating variable
+/// and pop from this stack until we find a variable whose definition actually
+/// dominates the current block.
+/// 
+/// There will be one push on this stack for each variable that has become the
+/// current dominating variable, so instead of using an explicit stack we can
+/// simply associate the previous choice for a current dominating variable with
+/// the new choice. This works better in our implementation, where we test for
+/// interference in multiple distinct sets at once.
+void
+StrongPHIElimination::SplitInterferencesForBasicBlock(
+    MachineBasicBlock &MBB,
+    DenseMap<unsigned, unsigned> &CurrentDominatingParent,
+    DenseMap<unsigned, unsigned> &ImmediateDominatingParent) {
+  // Sort defs by their order in the original basic block, as the code below
+  // assumes that it is processing definitions in dominance order.
+  std::vector<MachineInstr*> &DefInstrs = PHISrcDefs[&MBB];
+  std::sort(DefInstrs.begin(), DefInstrs.end(), MIIndexCompare(LI));
+
+  for (std::vector<MachineInstr*>::const_iterator BBI = DefInstrs.begin(),
+       BBE = DefInstrs.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
+    for (MachineInstr::const_mop_iterator I = (*BBI)->operands_begin(),
+         E = (*BBI)->operands_end(); I != E; ++I) {
+      const MachineOperand &MO = *I;
+
+      // FIXME: This would be faster if it were possible to bail out of checking
+      // an instruction's operands after the explicit defs, but this is incorrect
+      // for variadic instructions, which may appear before register allocation
+      // in the future.
+      if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
+        continue;
+
+      unsigned DestReg = MO.getReg();
+      if (!DestReg || !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DestReg))
+        continue;
+
+      // If the virtual register being defined is not used in any PHI or has
+      // already been isolated, then there are no more interferences to check.
+      unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+      if (!DestColor)
+        continue;
+
+      // The input to this pass sometimes is not in SSA form in every basic
+      // block, as some virtual registers have redefinitions. We could eliminate
+      // this by fixing the passes that generate the non-SSA code, or we could
+      // handle it here by tracking defining machine instructions rather than
+      // virtual registers. For now, we just handle the situation conservatively
+      // in a way that will possibly lead to false interferences.
+      unsigned &CurrentParent = CurrentDominatingParent[DestColor];
+      unsigned NewParent = CurrentParent;
+      if (NewParent == DestReg)
+        continue;
+
+      // Pop registers from the stack represented by ImmediateDominatingParent
+      // until we find a parent that dominates the current instruction.
+      while (NewParent && (!DT->dominates(MRI->getVRegDef(NewParent), *BBI)
+                           || !getRegColor(NewParent)))
+        NewParent = ImmediateDominatingParent[NewParent];
+
+      // If NewParent is nonzero, then its definition dominates the current
+      // instruction, so it is only necessary to check for the liveness of
+      // NewParent in order to check for an interference.
+      if (NewParent
+          && LI->getInterval(NewParent).liveAt(LI->getInstructionIndex(*BBI))) {
+        // If there is an interference, always isolate the new register. This
+        // could be improved by using a heuristic that decides which of the two
+        // registers to isolate.
+        isolateReg(DestReg);
+        CurrentParent = NewParent;
+      } else {
+        // If there is no interference, update ImmediateDominatingParent and set
+        // the CurrentDominatingParent for this color to the current register.
+        ImmediateDominatingParent[DestReg] = NewParent;
+        CurrentParent = DestReg;
+      }
     }
   }
-  
-  LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
-  MachineFunction* MF = MBB->getParent();
-  MachineRegisterInfo& MRI = MF->getRegInfo();
-  const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
-  
-  SmallVector<std::pair<unsigned, MachineInstr*>, 4> InsertedPHIDests;
-  
-  // Iterate over the worklist, inserting copies
-  while (!worklist.empty() || !copy_set.empty()) {
-    while (!worklist.empty()) {
-      std::pair<unsigned, unsigned> curr = *worklist.begin();
-      worklist.erase(curr.first);
-      
-      const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(curr.first);
-      
-      if (isLiveOut(curr.second, MBB, LI)) {
-        // Create a temporary
-        unsigned t = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
-        
-        // Insert copy from curr.second to a temporary at
-        // the Phi defining curr.second
-        MachineBasicBlock::iterator PI = MRI.getVRegDef(curr.second);
-        TII->copyRegToReg(*PI->getParent(), PI, t,
-                          curr.second, RC, RC);
-        
-        // Push temporary on Stacks
-        Stacks[curr.second].push_back(t);
-        
-        // Insert curr.second in pushed
-        pushed.insert(curr.second);
-      }
-      
-      // Insert copy from map[curr.first] to curr.second
-      TII->copyRegToReg(*MBB, MBB->getFirstTerminator(), curr.second,
-                        map[curr.first], RC, RC);
-      map[curr.first] = curr.second;
-      
-      // Push this copy onto InsertedPHICopies so we can
-      // update LiveIntervals with it.
-      MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->getFirstTerminator();
-      InsertedPHIDests.push_back(std::make_pair(curr.second, --MI));
-      
-      // If curr.first is a destination in copy_set...
-      for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = copy_set.begin(),
-           E = copy_set.end(); I != E; )
-        if (curr.first == I->second) {
-          std::pair<unsigned, unsigned> temp = *I;
-          
-          // Avoid iterator invalidation
-          ++I;
-          copy_set.erase(temp.first);
-          worklist.insert(temp);
-          
+
+  // We now walk the PHIs in successor blocks and check for interferences. This
+  // is necessary because the use of a PHI's operands are logically contained in
+  // the predecessor block. The def of a PHI's destination register is processed
+  // along with the other defs in a basic block.
+
+  CurrentPHIForColor.clear();
+
+  for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB.succ_begin(),
+       SE = MBB.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = (*SI)->begin(), BBE = (*SI)->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      MachineInstr *PHI = BBI;
+
+      // If a PHI is already isolated, either by being isolated directly or
+      // having all of its operands isolated, ignore it.
+      unsigned Color = getPHIColor(PHI);
+      if (!Color)
+        continue;
+
+      // Find the index of the PHI operand that corresponds to this basic block.
+      unsigned PredIndex;
+      for (PredIndex = 1; PredIndex < PHI->getNumOperands(); PredIndex += 2) {
+        if (PHI->getOperand(PredIndex + 1).getMBB() == &MBB)
           break;
-        } else {
-          ++I;
-        }
-    }
-    
-    if (!copy_set.empty()) {
-      std::pair<unsigned, unsigned> curr = *copy_set.begin();
-      copy_set.erase(curr.first);
-      
-      const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(curr.first);
-      
-      // Insert a copy from dest to a new temporary t at the end of b
-      unsigned t = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
-      TII->copyRegToReg(*MBB, MBB->getFirstTerminator(), t,
-                        curr.second, RC, RC);
-      map[curr.second] = t;
-      
-      worklist.insert(curr);
+      }
+      assert(PredIndex < PHI->getNumOperands());
+      unsigned PredOperandReg = PHI->getOperand(PredIndex).getReg();
+
+      // Pop registers from the stack represented by ImmediateDominatingParent
+      // until we find a parent that dominates the current instruction.
+      unsigned &CurrentParent = CurrentDominatingParent[Color];
+      unsigned NewParent = CurrentParent;
+      while (NewParent
+             && (!DT->dominates(MRI->getVRegDef(NewParent)->getParent(), &MBB)
+                 || !getRegColor(NewParent)))
+        NewParent = ImmediateDominatingParent[NewParent];
+      CurrentParent = NewParent;
+
+      // If there is an interference with a register, always isolate the
+      // register rather than the PHI. It is also possible to isolate the
+      // PHI, but that introduces copies for all of the registers involved
+      // in that PHI.
+      if (NewParent && LI->isLiveOutOfMBB(LI->getInterval(NewParent), &MBB)
+                    && NewParent != PredOperandReg)
+        isolateReg(NewParent);
+
+      std::pair<MachineInstr*, unsigned>
+        &CurrentPHI = CurrentPHIForColor[Color];
+
+      // If two PHIs have the same operand from every shared predecessor, then
+      // they don't actually interfere. Otherwise, isolate the current PHI. This
+      // could possibly be improved, e.g. we could isolate the PHI with the
+      // fewest operands.
+      if (CurrentPHI.first && CurrentPHI.second != PredOperandReg)
+        isolatePHI(PHI);
+      else
+        CurrentPHI = std::make_pair(PHI, PredOperandReg);
     }
   }
-  
-  // Renumber the instructions so that we can perform the index computations
-  // needed to create new live intervals.
-  LI.computeNumbering();
-  
-  // For copies that we inserted at the ends of predecessors, we construct
-  // live intervals.  This is pretty easy, since we know that the destination
-  // register cannot have be in live at that point previously.  We just have
-  // to make sure that, for registers that serve as inputs to more than one
-  // PHI, we don't create multiple overlapping live intervals.
-  std::set<unsigned> RegHandled;
-  for (SmallVector<std::pair<unsigned, MachineInstr*>, 4>::iterator I =
-       InsertedPHIDests.begin(), E = InsertedPHIDests.end(); I != E; ++I)
-    if (!RegHandled.count(I->first))
-      LI.addLiveRangeToEndOfBlock(I->first, I->second);
 }
 
-/// InsertCopies - insert copies into MBB and all of its successors
-void StrongPHIElimination::InsertCopies(MachineBasicBlock* MBB,
-                                 SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16>& visited) {
-  visited.insert(MBB);
-  
-  std::set<unsigned> pushed;
-  
-  // Rewrite register uses from Stacks
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
-      I != E; ++I)
-    for (unsigned i = 0; i < I->getNumOperands(); ++i)
-      if (I->getOperand(i).isRegister() &&
-          Stacks[I->getOperand(i).getReg()].size()) {
-        I->getOperand(i).setReg(Stacks[I->getOperand(i).getReg()].back());
-      }
-  
-  // Schedule the copies for this block
-  ScheduleCopies(MBB, pushed);
-  
-  // Recur to our successors
-  for (GraphTraits<MachineBasicBlock*>::ChildIteratorType I = 
-       GraphTraits<MachineBasicBlock*>::child_begin(MBB), E =
-       GraphTraits<MachineBasicBlock*>::child_end(MBB); I != E; ++I)
-    if (!visited.count(*I))
-      InsertCopies(*I, visited);
-  
-  // As we exit this block, pop the names we pushed while processing it
-  for (std::set<unsigned>::iterator I = pushed.begin(), 
-       E = pushed.end(); I != E; ++I)
-    Stacks[*I].pop_back();
-}
+void StrongPHIElimination::InsertCopiesForPHI(MachineInstr *PHI,
+                                              MachineBasicBlock *MBB) {
+  assert(PHI->isPHI());
+  ++NumPHIsLowered;
+  unsigned PHIColor = getPHIColor(PHI);
 
-void StrongPHIElimination::mergeLiveIntervals(unsigned primary,
-                                              unsigned secondary,
-                                              MachineBasicBlock* pred) {
-  
-  LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
-  LiveInterval& LHS = LI.getOrCreateInterval(primary);
-  LiveInterval& RHS = LI.getOrCreateInterval(secondary);
-  
-  LI.computeNumbering();
-  
-  const LiveRange* RangeMergingIn =
-                   RHS.getLiveRangeContaining(LI.getMBBEndIdx(pred));
-  VNInfo* NewVN = LHS.getNextValue(RangeMergingIn->valno->def,
-                                   RangeMergingIn->valno->copy,
-                                   LI.getVNInfoAllocator());
-  NewVN->hasPHIKill = true;
-  LiveRange NewRange(RangeMergingIn->start, RangeMergingIn->end, NewVN);
-  RHS.removeRange(RangeMergingIn->start, RangeMergingIn->end, true);
-  LHS.addRange(NewRange);
-}
+  for (unsigned i = 1; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
+    MachineOperand &SrcMO = PHI->getOperand(i);
 
-bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-  LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
-  
-  // Compute DFS numbers of each block
-  computeDFS(Fn);
-  
-  // Determine which phi node operands need copies
-  for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I)
-    if (!I->empty() &&
-        I->begin()->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
-      processBlock(I);
-  
-  // Insert copies
-  // FIXME: This process should probably preserve LiveIntervals
-  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16> visited;
-  InsertCopies(Fn.begin(), visited);
-  
-  // Perform renaming
-  typedef std::map<unsigned, std::map<unsigned, MachineBasicBlock*> >
-          RenameSetType;
-  for (RenameSetType::iterator I = RenameSets.begin(), E = RenameSets.end();
-       I != E; ++I)
-    for (std::map<unsigned, MachineBasicBlock*>::iterator SI = 
-         I->second.begin(), SE = I->second.end(); SI != SE; ++SI) {
-      mergeLiveIntervals(I->first, SI->first, SI->second);
-      Fn.getRegInfo().replaceRegWith(SI->first, I->first);
+    // If a source is defined by an implicit def, there is no need to insert a
+    // copy in the predecessor.
+    if (SrcMO.isUndef())
+      continue;
+
+    unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
+           "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
+
+    MachineBasicBlock *PredBB = PHI->getOperand(i + 1).getMBB();
+    unsigned SrcColor = getRegColor(SrcReg);
+
+    // If neither the PHI nor the operand were isolated, then we only need to
+    // set the phi-kill flag on the VNInfo at this PHI.
+    if (PHIColor && SrcColor == PHIColor) {
+      LiveInterval &SrcInterval = LI->getInterval(SrcReg);
+      SlotIndex PredIndex = LI->getMBBEndIdx(PredBB);
+      VNInfo *SrcVNI = SrcInterval.getVNInfoBefore(PredIndex);
+      assert(SrcVNI);
+      SrcVNI->setHasPHIKill(true);
+      continue;
     }
-  
-  // FIXME: Insert last-minute copies
-  
-  // Remove PHIs
-  std::vector<MachineInstr*> phis;
-  for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I) {
-    for (MachineBasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end();
-         BI != BE; ++BI)
-      if (BI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
-        phis.push_back(BI);
-  }
-  
-  for (std::vector<MachineInstr*>::iterator I = phis.begin(), E = phis.end();
-       I != E; ) {
-    MachineInstr* PInstr = *(I++);
-    
-    // If this is a dead PHI node, then remove it from LiveIntervals.
-    unsigned DestReg = PInstr->getOperand(0).getReg();
-    LiveInterval& PI = LI.getInterval(DestReg);
-    if (PInstr->registerDefIsDead(DestReg)) {
-      if (PI.containsOneValue()) {
-        LI.removeInterval(DestReg);
+
+    unsigned CopyReg = 0;
+    if (PHIColor) {
+      SrcCopyMap::const_iterator I
+        = InsertedSrcCopyMap.find(std::make_pair(PredBB, PHIColor));
+      CopyReg
+        = I != InsertedSrcCopyMap.end() ? I->second->getOperand(0).getReg() : 0;
+    }
+
+    if (!CopyReg) {
+      const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(SrcReg);
+      CopyReg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+
+      MachineBasicBlock::iterator
+        CopyInsertPoint = findPHICopyInsertPoint(PredBB, MBB, SrcReg);
+      unsigned SrcSubReg = SrcMO.getSubReg();
+      MachineInstr *CopyInstr = BuildMI(*PredBB,
+                                        CopyInsertPoint,
+                                        PHI->getDebugLoc(),
+                                        TII->get(TargetOpcode::COPY),
+                                        CopyReg).addReg(SrcReg, 0, SrcSubReg);
+      LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
+      ++NumSrcCopiesInserted;
+
+      // addLiveRangeToEndOfBlock() also adds the phikill flag to the VNInfo for
+      // the newly added range.
+      LI->addLiveRangeToEndOfBlock(CopyReg, CopyInstr);
+      InsertedSrcCopySet.insert(std::make_pair(PredBB, SrcReg));
+
+      addReg(CopyReg);
+      if (PHIColor) {
+        unionRegs(PHIColor, CopyReg);
+        assert(getRegColor(CopyReg) != CopyReg);
       } else {
-        unsigned idx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(PInstr));
-        PI.removeRange(*PI.getLiveRangeContaining(idx), true);
+        PHIColor = CopyReg;
+        assert(getRegColor(CopyReg) == CopyReg);
       }
-    } else {
-      // If the PHI is not dead, then the valno defined by the PHI
-      // now has an unknown def.
-      unsigned idx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(PInstr));
-      PI.getLiveRangeContaining(idx)->valno->def = ~0U;
+
+      if (!InsertedSrcCopyMap.count(std::make_pair(PredBB, PHIColor)))
+        InsertedSrcCopyMap[std::make_pair(PredBB, PHIColor)] = CopyInstr;
     }
-    
-    LI.RemoveMachineInstrFromMaps(PInstr);
-    PInstr->eraseFromParent();
+
+    SrcMO.setReg(CopyReg);
+
+    // If SrcReg is not live beyond the PHI, trim its interval so that it is no
+    // longer live-in to MBB. Note that SrcReg may appear in other PHIs that are
+    // processed later, but this is still correct to do at this point because we
+    // never rely on LiveIntervals being correct while inserting copies.
+    // FIXME: Should this just count uses at PHIs like the normal PHIElimination
+    // pass does?
+    LiveInterval &SrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
+    SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
+    SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
+    SlotIndex NextInstrIndex = PHIIndex.getNextIndex();
+    if (SrcLI.liveAt(MBBStartIndex) && SrcLI.expiredAt(NextInstrIndex))
+      SrcLI.removeRange(MBBStartIndex, PHIIndex, true);
   }
-  
-  LI.computeNumbering();
-  
-  return true;
+
+  unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+  unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+
+  if (PHIColor && DestColor == PHIColor) {
+    LiveInterval &DestLI = LI->getInterval(DestReg);
+
+    // Set the phi-def flag for the VN at this PHI.
+    SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
+    VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(PHIIndex.getRegSlot());
+    assert(DestVNI);
+    DestVNI->setIsPHIDef(true);
+  
+    // Prior to PHI elimination, the live ranges of PHIs begin at their defining
+    // instruction. After PHI elimination, PHI instructions are replaced by VNs
+    // with the phi-def flag set, and the live ranges of these VNs start at the
+    // beginning of the basic block.
+    SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
+    DestVNI->def = MBBStartIndex;
+    DestLI.addRange(LiveRange(MBBStartIndex,
+                              PHIIndex.getRegSlot(),
+                              DestVNI));
+    return;
+  }
+
+  const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(DestReg);
+  unsigned CopyReg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+
+  MachineInstr *CopyInstr = BuildMI(*MBB,
+                                    MBB->SkipPHIsAndLabels(MBB->begin()),
+                                    PHI->getDebugLoc(),
+                                    TII->get(TargetOpcode::COPY),
+                                    DestReg).addReg(CopyReg);
+  LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
+  PHI->getOperand(0).setReg(CopyReg);
+  ++NumDestCopiesInserted;
+
+  // Add the region from the beginning of MBB to the copy instruction to
+  // CopyReg's live interval, and give the VNInfo the phidef flag.
+  LiveInterval &CopyLI = LI->getOrCreateInterval(CopyReg);
+  SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
+  SlotIndex DestCopyIndex = LI->getInstructionIndex(CopyInstr);
+  VNInfo *CopyVNI = CopyLI.getNextValue(MBBStartIndex,
+                                        LI->getVNInfoAllocator());
+  CopyVNI->setIsPHIDef(true);
+  CopyLI.addRange(LiveRange(MBBStartIndex,
+                            DestCopyIndex.getRegSlot(),
+                            CopyVNI));
+
+  // Adjust DestReg's live interval to adjust for its new definition at
+  // CopyInstr.
+  LiveInterval &DestLI = LI->getOrCreateInterval(DestReg);
+  SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
+  DestLI.removeRange(PHIIndex.getRegSlot(), DestCopyIndex.getRegSlot());
+
+  VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(DestCopyIndex.getRegSlot());
+  assert(DestVNI);
+  DestVNI->def = DestCopyIndex.getRegSlot();
+
+  InsertedDestCopies[CopyReg] = CopyInstr;
+}
+
+void StrongPHIElimination::MergeLIsAndRename(unsigned Reg, unsigned NewReg) {
+  if (Reg == NewReg)
+    return;
+
+  LiveInterval &OldLI = LI->getInterval(Reg);
+  LiveInterval &NewLI = LI->getInterval(NewReg);
+
+  // Merge the live ranges of the two registers.
+  DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> VNMap;
+  for (LiveInterval::iterator LRI = OldLI.begin(), LRE = OldLI.end();
+       LRI != LRE; ++LRI) {
+    LiveRange OldLR = *LRI;
+    VNInfo *OldVN = OldLR.valno;
+
+    VNInfo *&NewVN = VNMap[OldVN];
+    if (!NewVN) {
+      NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LI->getVNInfoAllocator());
+      VNMap[OldVN] = NewVN;
+    }
+
+    LiveRange LR(OldLR.start, OldLR.end, NewVN);
+    NewLI.addRange(LR);
+  }
+
+  // Remove the LiveInterval for the register being renamed and replace all
+  // of its defs and uses with the new register.
+  LI->removeInterval(Reg);
+  MRI->replaceRegWith(Reg, NewReg);
 }