[TwoAddressInstructionPass] When looking for a 3 addr conversion after commuting...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / TwoAddressInstructionPass.cpp
index a2e81344d429d1cc8df854f0da1e6951ea0e6658..1b4fe705eb85a35eef5763873ac4ab0c32d113a4 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/ADT/BitVector.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
-#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
-#include "llvm/ADT/BitVector.h"
-#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
-#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
+
 STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
 STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
 STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
 STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
 STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
-STATISTIC(NumReMats,           "Number of instructions re-materialized");
-STATISTIC(NumDeletes,          "Number of dead instructions deleted");
 STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
 STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
 
+// Temporary flag to disable rescheduling.
+static cl::opt<bool>
+EnableRescheduling("twoaddr-reschedule",
+                   cl::desc("Coalesce copies by rescheduling (default=true)"),
+                   cl::init(true), cl::Hidden);
+
 namespace {
-  class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
-    const TargetInstrInfo *TII;
-    const TargetRegisterInfo *TRI;
-    const InstrItineraryData *InstrItins;
-    MachineRegisterInfo *MRI;
-    LiveVariables *LV;
-    AliasAnalysis *AA;
-    CodeGenOpt::Level OptLevel;
-
-    // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
-    // current basic block.
-    DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
-
-    // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
-    // are likely targets to be coalesced to due to copies from physical
-    // registers to virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
-    DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
-
-    // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which
-    // are likely targets to be coalesced to due to copies to physical
-    // registers from virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
-    DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
-
-    /// RegSequences - Keep track the list of REG_SEQUENCE instructions seen
-    /// during the initial walk of the machine function.
-    SmallVector<MachineInstr*, 16> RegSequences;
-
-    bool Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
-                              unsigned Reg,
-                              MachineBasicBlock::iterator OldPos);
-
-    bool isProfitableToReMat(unsigned Reg, const TargetRegisterClass *RC,
-                             MachineInstr *MI, MachineInstr *DefMI,
-                             MachineBasicBlock *MBB, unsigned Loc);
-
-    bool NoUseAfterLastDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
-                           unsigned &LastDef);
-
-    MachineInstr *FindLastUseInMBB(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
-                                   unsigned Dist);
-
-    bool isProfitableToCommute(unsigned regB, unsigned regC,
-                               MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
-                               unsigned Dist);
-
-    bool CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                            MachineFunction::iterator &mbbi,
-                            unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist);
-
-    bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
-
-    bool ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                            MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                            MachineFunction::iterator &mbbi,
-                            unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
-
-    typedef std::pair<std::pair<unsigned, bool>, MachineInstr*> NewKill;
-    bool canUpdateDeletedKills(SmallVector<unsigned, 4> &Kills,
-                               SmallVector<NewKill, 4> &NewKills,
-                               MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist);
-    bool DeleteUnusedInstr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                           MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                           MachineFunction::iterator &mbbi, unsigned Dist);
-
-    bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
-                       MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
-
-    bool RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
-                               MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                               unsigned Reg);
-    bool RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
-                               MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                               unsigned Reg);
+class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
+  MachineFunction *MF;
+  const TargetInstrInfo *TII;
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+  const InstrItineraryData *InstrItins;
+  MachineRegisterInfo *MRI;
+  LiveVariables *LV;
+  LiveIntervals *LIS;
+  AliasAnalysis *AA;
+  CodeGenOpt::Level OptLevel;
+
+  // The current basic block being processed.
+  MachineBasicBlock *MBB;
+
+  // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
+  // current basic block.
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
+
+  // Set of already processed instructions in the current block.
+  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
 
-    bool TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                                 MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                                 MachineFunction::iterator &mbbi,
-                                 unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
-                                 unsigned Dist,
-                                 SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
+  // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
+  // likely targets to be coalesced to due to copies from physical registers to
+  // virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
 
-    void ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
-                  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
+  // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
+  // likely targets to be coalesced to due to copies to physical registers from
+  // virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
 
-    void ProcessCopy(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
-                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed);
+  bool sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
+                            MachineBasicBlock::iterator OldPos);
 
-    void CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs, unsigned DstReg);
+  bool isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg, int Maxlen);
 
-    /// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
-    /// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
-    /// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE.
-    bool EliminateRegSequences();
+  bool noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist, unsigned &LastDef);
 
-  public:
-    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
-      initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-    }
+  bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
+                             MachineInstr *MI, unsigned Dist);
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.setPreservesCFG();
-      AU.addRequired<AliasAnalysis>();
-      AU.addPreserved<LiveVariables>();
-      AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
-      AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
-      AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
-      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
-    }
+  bool commuteInstruction(MachineInstr *MI,
+                          unsigned RegBIdx, unsigned RegCIdx, unsigned Dist);
 
-    /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
-    bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
-  };
-}
+  bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
+
+  bool convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                          MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                          unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
+
+  bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist, MachineInstr *MI);
+
+  bool rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                             unsigned Reg);
+  bool rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                             unsigned Reg);
+
+  bool tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                               unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
+                               unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute);
+
+  bool tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
+                             unsigned DstOpIdx,
+                             unsigned BaseOpIdx,
+                             bool BaseOpKilled,
+                             unsigned Dist);
+  void scanUses(unsigned DstReg);
+
+  void processCopy(MachineInstr *MI);
+
+  typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
+  typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
+  bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
+  void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
+  void eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator&);
+
+public:
+  static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+  TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
+    initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.setPreservesCFG();
+    AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
+    AU.addPreserved<LiveVariables>();
+    AU.addPreserved<SlotIndexes>();
+    AU.addPreserved<LiveIntervals>();
+    AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
+    AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
+    MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+  }
+
+  /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
+  bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
+};
+} // end anonymous namespace
 
 char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
                 "Two-Address instruction pass", false, false)
-INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
                 "Two-Address instruction pass", false, false)
 
 char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
 
-/// Sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
+static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg, LiveIntervals *LIS);
+
+/// sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
 /// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
 /// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
 /// register pressure.
-bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
-                                           MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
-                                           MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
+bool TwoAddressInstructionPass::
+sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
+                     MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
   // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
   // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
   // the instruction to be in three-address form.
 
   // Check if it's safe to move this instruction.
   bool SeenStore = true; // Be conservative.
-  if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
+  if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
     return false;
 
   unsigned DefReg = 0;
@@ -227,36 +221,51 @@ bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
   }
 
   // Find the instruction that kills SavedReg.
-  MachineInstr *KillMI = NULL;
-  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-         UI = MRI->use_nodbg_begin(SavedReg),
-         UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
-    MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
-    if (!UseMO.isKill())
-      continue;
-    KillMI = UseMO.getParent();
-    break;
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SavedReg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  }
+  if (!KillMI) {
+    for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
+           UI = MRI->use_nodbg_begin(SavedReg),
+           UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
+      MachineOperand &UseMO = *UI;
+      if (!UseMO.isKill())
+        continue;
+      KillMI = UseMO.getParent();
+      break;
+    }
   }
 
   // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
   // appropriate location, we can try to sink the current instruction
   // past it.
   if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
-      KillMI->getDesc().isTerminator())
+      KillMI == OldPos || KillMI->isTerminator())
     return false;
 
   // If any of the definitions are used by another instruction between the
   // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
-  // 
+  //
   // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
   // instruction is before or after another instruction. Then we can use
   // MachineRegisterInfo def / use instead.
-  MachineOperand *KillMO = NULL;
+  MachineOperand *KillMO = nullptr;
   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
   ++KillPos;
 
   unsigned NumVisited = 0;
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = llvm::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = std::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
     MachineInstr *OtherMI = I;
     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
     if (OtherMI->isDebugValue())
@@ -274,7 +283,7 @@ bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
       if (DefReg == MOReg)
         return false;
 
-      if (MO.isKill()) {
+      if (MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))) {
         if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
           // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
           // marker if we can sink MI past it.
@@ -285,84 +294,77 @@ bool TwoAddressInstructionPass::Sink3AddrInstruction(MachineBasicBlock *MBB,
       }
     }
   }
+  assert(KillMO && "Didn't find kill");
 
-  // Update kill and LV information.
-  KillMO->setIsKill(false);
-  KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
-  KillMO->setIsKill(true);
-  
-  if (LV)
-    LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
+  if (!LIS) {
+    // Update kill and LV information.
+    KillMO->setIsKill(false);
+    KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
+    KillMO->setIsKill(true);
+
+    if (LV)
+      LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
+  }
 
   // Move instruction to its destination.
   MBB->remove(MI);
   MBB->insert(KillPos, MI);
 
+  if (LIS)
+    LIS->handleMove(MI);
+
   ++Num3AddrSunk;
   return true;
 }
 
-/// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI is using the specified
-/// register as a two-address operand.
-static bool isTwoAddrUse(MachineInstr *UseMI, unsigned Reg) {
-  const MCInstrDesc &MCID = UseMI->getDesc();
-  for (unsigned i = 0, e = MCID.getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
-    if (MO.isReg() && MO.getReg() == Reg &&
-        (MO.isDef() || UseMI->isRegTiedToDefOperand(i)))
-      // Earlier use is a two-address one.
-      return true;
+/// getSingleDef -- return the MachineInstr* if it is the single def of the Reg
+/// in current BB.
+static MachineInstr *getSingleDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *BB,
+                                  const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  MachineInstr *Ret = nullptr;
+  for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
+    if (DefMI.getParent() != BB || DefMI.isDebugValue())
+      continue;
+    if (!Ret)
+      Ret = &DefMI;
+    else if (Ret != &DefMI)
+      return nullptr;
   }
-  return false;
+  return Ret;
 }
 
-/// isProfitableToReMat - Return true if the heuristics determines it is likely
-/// to be profitable to re-materialize the definition of Reg rather than copy
-/// the register.
-bool
-TwoAddressInstructionPass::isProfitableToReMat(unsigned Reg,
-                                         const TargetRegisterClass *RC,
-                                         MachineInstr *MI, MachineInstr *DefMI,
-                                         MachineBasicBlock *MBB, unsigned Loc) {
-  bool OtherUse = false;
-  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI = MRI->use_nodbg_begin(Reg),
-         UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
-    MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
-    MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
-    MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
-    if (UseMBB == MBB) {
-      DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
-      if (DI != DistanceMap.end() && DI->second == Loc)
-        continue;  // Current use.
-      OtherUse = true;
-      // There is at least one other use in the MBB that will clobber the
-      // register. 
-      if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg))
-        return true;
-    }
-  }
+/// Check if there is a reversed copy chain from FromReg to ToReg:
+/// %Tmp1 = copy %Tmp2;
+/// %FromReg = copy %Tmp1;
+/// %ToReg = add %FromReg ...
+/// %Tmp2 = copy %ToReg;
+/// MaxLen specifies the maximum length of the copy chain the func
+/// can walk through.
+bool TwoAddressInstructionPass::isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg,
+                                               int Maxlen) {
+  unsigned TmpReg = FromReg;
+  for (int i = 0; i < Maxlen; i++) {
+    MachineInstr *Def = getSingleDef(TmpReg, MBB, MRI);
+    if (!Def || !Def->isCopy())
+      return false;
 
-  // If other uses in MBB are not two-address uses, then don't remat.
-  if (OtherUse)
-    return false;
+    TmpReg = Def->getOperand(1).getReg();
 
-  // No other uses in the same block, remat if it's defined in the same
-  // block so it does not unnecessarily extend the live range.
-  return MBB == DefMI->getParent();
+    if (TmpReg == ToReg)
+      return true;
+  }
+  return false;
 }
 
-/// NoUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
+/// noUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
 /// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
 /// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
 /// def location by reference
-bool TwoAddressInstructionPass::NoUseAfterLastDef(unsigned Reg,
-                                           MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist,
-                                           unsigned &LastDef) {
+bool TwoAddressInstructionPass::noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist,
+                                                  unsigned &LastDef) {
   LastDef = 0;
   unsigned LastUse = Dist;
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(Reg),
-         E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
-    MachineOperand &MO = I.getOperand();
+  for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(Reg)) {
     MachineInstr *MI = MO.getParent();
     if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
       continue;
@@ -378,31 +380,6 @@ bool TwoAddressInstructionPass::NoUseAfterLastDef(unsigned Reg,
   return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
 }
 
-MachineInstr *TwoAddressInstructionPass::FindLastUseInMBB(unsigned Reg,
-                                                         MachineBasicBlock *MBB,
-                                                         unsigned Dist) {
-  unsigned LastUseDist = 0;
-  MachineInstr *LastUse = 0;
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(Reg),
-         E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
-    MachineOperand &MO = I.getOperand();
-    MachineInstr *MI = MO.getParent();
-    if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
-      continue;
-    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
-    if (DI == DistanceMap.end())
-      continue;
-    if (DI->second >= Dist)
-      continue;
-
-    if (MO.isUse() && DI->second > LastUseDist) {
-      LastUse = DI->first;
-      LastUseDist = DI->second;
-    }
-  }
-  return LastUse;
-}
-
 /// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
 /// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
 /// registers and whether they are physical registers by reference.
@@ -425,6 +402,33 @@ static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
   return true;
 }
 
+/// isPLainlyKilled - Test if the given register value, which is used by the
+// given instruction, is killed by the given instruction.
+static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
+                            LiveIntervals *LIS) {
+  if (LIS && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
+      !LIS->isNotInMIMap(MI)) {
+    // FIXME: Sometimes tryInstructionTransform() will add instructions and
+    // test whether they can be folded before keeping them. In this case it
+    // sets a kill before recursively calling tryInstructionTransform() again.
+    // If there is no interval available, we assume that this instruction is
+    // one of those. A kill flag is manually inserted on the operand so the
+    // check below will handle it.
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    // This is to match the kill flag version where undefs don't have kill
+    // flags.
+    if (!LI.hasAtLeastOneValue())
+      return false;
+
+    SlotIndex useIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(useIdx);
+    assert(I != LI.end() && "Reg must be live-in to use.");
+    return !I->end.isBlock() && SlotIndex::isSameInstr(I->end, useIdx);
+  }
+
+  return MI->killsRegister(Reg);
+}
+
 /// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
 /// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
 /// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
@@ -440,21 +444,29 @@ static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
 /// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
 /// coalescing eliminate the extra copy.
 ///
+/// If allowFalsePositives is true then likely kills are treated as kills even
+/// if it can't be proven that they are kills.
 static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
                      const MachineRegisterInfo *MRI,
-                     const TargetInstrInfo *TII) {
+                     const TargetInstrInfo *TII,
+                     LiveIntervals *LIS,
+                     bool allowFalsePositives) {
   MachineInstr *DefMI = &MI;
   for (;;) {
-    if (!DefMI->killsRegister(Reg))
+    // All uses of physical registers are likely to be kills.
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+        (allowFalsePositives || MRI->hasOneUse(Reg)))
+      return true;
+    if (!isPlainlyKilled(DefMI, Reg, LIS))
       return false;
     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
       return true;
     MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
     // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
     // go with what the kill flag says.
-    if (llvm::next(Begin) != MRI->def_end())
+    if (std::next(Begin) != MRI->def_end())
       return true;
-    DefMI = &*Begin;
+    DefMI = Begin->getParent();
     bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
     unsigned SrcReg,  DstReg;
     // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
@@ -468,10 +480,7 @@ static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
 /// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
 /// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
 static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
-  const MCInstrDesc &MCID = MI.getDesc();
-  unsigned NumOps = MI.isInlineAsm()
-    ? MI.getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
-  for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i) {
+  for (unsigned i = 0, NumOps = MI.getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
     if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
       continue;
@@ -484,33 +493,6 @@ static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
   return false;
 }
 
-/// findLocalKill - Look for an instruction below MI in the MBB that kills the
-/// specified register. Returns null if there are any other Reg use between the
-/// instructions.
-static
-MachineInstr *findLocalKill(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
-                            MachineInstr *MI, MachineRegisterInfo *MRI,
-                            DenseMap<MachineInstr*, unsigned> &DistanceMap) {
-  MachineInstr *KillMI = 0;
-  for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-         UI = MRI->use_nodbg_begin(Reg),
-         UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
-    MachineInstr *UseMI = &*UI;
-    if (UseMI == MI || UseMI->getParent() != MBB)
-      continue;
-    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
-    if (DI != DistanceMap.end())
-      continue;
-    if (!UI.getOperand().isKill())
-      return 0;
-    if (KillMI)
-      return 0;  // -O0 kill markers cannot be trusted?
-    KillMI = UseMI;
-  }
-
-  return KillMI;
-}
-
 /// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
 /// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
 static
@@ -521,10 +503,10 @@ MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
                                      unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
   if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
     // None or more than one use.
-    return 0;
-  MachineInstr &UseMI = *MRI->use_nodbg_begin(Reg);
+    return nullptr;
+  MachineInstr &UseMI = *MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg);
   if (UseMI.getParent() != MBB)
-    return 0;
+    return nullptr;
   unsigned SrcReg;
   bool IsSrcPhys;
   if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
@@ -536,7 +518,7 @@ MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
     IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
     return &UseMI;
   }
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 /// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
@@ -566,12 +548,12 @@ regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
 }
 
 
-/// isProfitableToReMat - Return true if it's potentially profitable to commute
+/// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
 /// the two-address instruction that's being processed.
 bool
-TwoAddressInstructionPass::isProfitableToCommute(unsigned regB, unsigned regC,
-                                       MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
-                                       unsigned Dist) {
+TwoAddressInstructionPass::
+isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
+                      MachineInstr *MI, unsigned Dist) {
   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
     return false;
 
@@ -591,9 +573,9 @@ TwoAddressInstructionPass::isProfitableToCommute(unsigned regB, unsigned regC,
   // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
   // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
   // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
-  // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>  
+  // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
 
-  if (!MI->killsRegister(regC))
+  if (!isPlainlyKilled(MI, regC, LIS))
     return false;
 
   // Ok, we have something like:
@@ -606,61 +588,85 @@ TwoAddressInstructionPass::isProfitableToCommute(unsigned regB, unsigned regC,
   // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
   // r0            = MOV %reg1026
   // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
-  unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
-  unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
-  unsigned ToRegB = getMappedReg(regB, DstRegMap);
-  unsigned ToRegC = getMappedReg(regC, DstRegMap);
-  if ((FromRegB && ToRegB && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegB, TRI)) &&
-      ((!FromRegC && !ToRegC) ||
-       regsAreCompatible(FromRegB, ToRegC, TRI) ||
-       regsAreCompatible(FromRegC, ToRegB, TRI)))
-    return true;
+  unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
+  if (ToRegA) {
+    unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
+    unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
+    bool CompB = FromRegB && regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
+    bool CompC = FromRegC && regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
+
+    // Compute if any of the following are true:
+    // -RegB is not tied to a register and RegC is compatible with RegA.
+    // -RegB is tied to the wrong physical register, but RegC is.
+    // -RegB is tied to the wrong physical register, and RegC isn't tied.
+    if ((!FromRegB && CompC) || (FromRegB && !CompB && (!FromRegC || CompC)))
+      return true;
+    // Don't compute if any of the following are true:
+    // -RegC is not tied to a register and RegB is compatible with RegA.
+    // -RegC is tied to the wrong physical register, but RegB is.
+    // -RegC is tied to the wrong physical register, and RegB isn't tied.
+    if ((!FromRegC && CompB) || (FromRegC && !CompC && (!FromRegB || CompB)))
+      return false;
+  }
 
   // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
   // instruction, then bail.
   unsigned LastDefC = 0;
-  if (!NoUseAfterLastDef(regC, MBB, Dist, LastDefC))
+  if (!noUseAfterLastDef(regC, Dist, LastDefC))
     return false;
 
   // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
   // instruction, then go ahead and make this transformation.
   unsigned LastDefB = 0;
-  if (!NoUseAfterLastDef(regB, MBB, Dist, LastDefB))
+  if (!noUseAfterLastDef(regB, Dist, LastDefB))
+    return true;
+
+  // Look for situation like this:
+  // %reg101 = MOV %reg100
+  // %reg102 = ...
+  // %reg103 = ADD %reg102, %reg101
+  // ... = %reg103 ...
+  // %reg100 = MOV %reg103
+  // If there is a reversed copy chain from reg101 to reg103, commute the ADD
+  // to eliminate an otherwise unavoidable copy.
+  // FIXME:
+  // We can extend the logic further: If an pair of operands in an insn has
+  // been merged, the insn could be regarded as a virtual copy, and the virtual
+  // copy could also be used to construct a copy chain.
+  // To more generally minimize register copies, ideally the logic of two addr
+  // instruction pass should be integrated with register allocation pass where
+  // interference graph is available.
+  if (isRevCopyChain(regC, regA, 3))
     return true;
 
+  if (isRevCopyChain(regB, regA, 3))
+    return false;
+
   // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
   // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
   return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
 }
 
-/// CommuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
+/// commuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
 /// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
 /// successful.
-bool
-TwoAddressInstructionPass::CommuteInstruction(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                               MachineFunction::iterator &mbbi,
-                               unsigned RegB, unsigned RegC, unsigned Dist) {
-  MachineInstr *MI = mi;
+bool TwoAddressInstructionPass::commuteInstruction(MachineInstr *MI,
+                                                   unsigned RegBIdx,
+                                                   unsigned RegCIdx,
+                                                   unsigned Dist) {
+  unsigned RegC = MI->getOperand(RegCIdx).getReg();
   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
-  MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI);
+  MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI, false, RegBIdx, RegCIdx);
 
-  if (NewMI == 0) {
+  if (NewMI == nullptr) {
     DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
     return false;
   }
 
   DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
-  // If the instruction changed to commute it, update livevar.
-  if (NewMI != MI) {
-    if (LV)
-      // Update live variables
-      LV->replaceKillInstruction(RegC, MI, NewMI);
-
-    mbbi->insert(mi, NewMI);           // Insert the new inst
-    mbbi->erase(mi);                   // Nuke the old inst.
-    mi = NewMI;
-    DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
-  }
+  assert(NewMI == MI &&
+         "TargetInstrInfo::commuteInstruction() should not return a new "
+         "instruction unless it was requested.");
 
   // Update source register map.
   unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
@@ -689,48 +695,51 @@ TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
   return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
 }
 
-/// ConvertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
+/// convertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
 /// three address one. Return true if this transformation was successful.
 bool
-TwoAddressInstructionPass::ConvertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+TwoAddressInstructionPass::convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
                                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                                              MachineFunction::iterator &mbbi,
                                               unsigned RegA, unsigned RegB,
                                               unsigned Dist) {
-  MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(mbbi, mi, LV);
-  if (NewMI) {
-    DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
-    DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
-    bool Sunk = false;
-
-    if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
-      // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
-      // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
-      // then one instruction.
-      Sunk = Sink3AddrInstruction(mbbi, NewMI, RegB, mi);
-
-    mbbi->erase(mi); // Nuke the old inst.
-
-    if (!Sunk) {
-      DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
-      mi = NewMI;
-      nmi = llvm::next(mi);
-    }
+  // FIXME: Why does convertToThreeAddress() need an iterator reference?
+  MachineFunction::iterator MFI = MBB;
+  MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(MFI, mi, LV);
+  assert(MBB == MFI && "convertToThreeAddress changed iterator reference");
+  if (!NewMI)
+    return false;
 
-    // Update source and destination register maps.
-    SrcRegMap.erase(RegA);
-    DstRegMap.erase(RegB);
-    return true;
+  DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
+  DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
+  bool Sunk = false;
+
+  if (LIS)
+    LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
+
+  if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
+    // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
+    // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
+    // then one instruction.
+    Sunk = sink3AddrInstruction(NewMI, RegB, mi);
+
+  MBB->erase(mi); // Nuke the old inst.
+
+  if (!Sunk) {
+    DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
+    mi = NewMI;
+    nmi = std::next(mi);
   }
 
-  return false;
+  // Update source and destination register maps.
+  SrcRegMap.erase(RegA);
+  DstRegMap.erase(RegB);
+  return true;
 }
 
-/// ScanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
+/// scanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
 /// is a copy or a two-address instruction.
 void
-TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
-                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
+TwoAddressInstructionPass::scanUses(unsigned DstReg) {
   SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
   bool IsDstPhys;
   bool IsCopy = false;
@@ -738,7 +747,7 @@ TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
   unsigned Reg = DstReg;
   while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
                                                       NewReg, IsDstPhys)) {
-    if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI))
+    if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI).second)
       break;
 
     DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
@@ -774,7 +783,7 @@ TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
   }
 }
 
-/// ProcessCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
+/// processCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
 /// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
 /// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
 /// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
@@ -786,9 +795,7 @@ TwoAddressInstructionPass::ScanUses(unsigned DstReg, MachineBasicBlock *MBB,
 /// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
 /// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
 /// 'add' to eliminate a copy.
-void TwoAddressInstructionPass::ProcessCopy(MachineInstr *MI,
-                                     MachineBasicBlock *MBB,
-                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
+void TwoAddressInstructionPass::processCopy(MachineInstr *MI) {
   if (Processed.count(MI))
     return;
 
@@ -805,122 +812,53 @@ void TwoAddressInstructionPass::ProcessCopy(MachineInstr *MI,
       assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
              "Can't map to two src physical registers!");
 
-    ScanUses(DstReg, MBB, Processed);
+    scanUses(DstReg);
   }
 
   Processed.insert(MI);
   return;
 }
 
-/// isSafeToDelete - If the specified instruction does not produce any side
-/// effects and all of its defs are dead, then it's safe to delete.
-static bool isSafeToDelete(MachineInstr *MI,
-                           const TargetInstrInfo *TII,
-                           SmallVector<unsigned, 4> &Kills) {
-  const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
-  if (MCID.mayStore() || MCID.isCall())
-    return false;
-  if (MCID.isTerminator() || MI->hasUnmodeledSideEffects())
-    return false;
-
-  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-    if (!MO.isReg())
-      continue;
-    if (MO.isDef() && !MO.isDead())
-      return false;
-    if (MO.isUse() && MO.isKill())
-      Kills.push_back(MO.getReg());
-  }
-  return true;
-}
-
-/// canUpdateDeletedKills - Check if all the registers listed in Kills are
-/// killed by instructions in MBB preceding the current instruction at
-/// position Dist.  If so, return true and record information about the
-/// preceding kills in NewKills.
+/// rescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
+/// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
+/// instruction in order to eliminate the need for the copy.
 bool TwoAddressInstructionPass::
-canUpdateDeletedKills(SmallVector<unsigned, 4> &Kills,
-                      SmallVector<NewKill, 4> &NewKills,
-                      MachineBasicBlock *MBB, unsigned Dist) {
-  while (!Kills.empty()) {
-    unsigned Kill = Kills.back();
-    Kills.pop_back();
-    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Kill))
-      return false;
-
-    MachineInstr *LastKill = FindLastUseInMBB(Kill, MBB, Dist);
-    if (!LastKill)
-      return false;
-
-    bool isModRef = LastKill->definesRegister(Kill);
-    NewKills.push_back(std::make_pair(std::make_pair(Kill, isModRef),
-                                      LastKill));
-  }
-  return true;
-}
-
-/// DeleteUnusedInstr - If an instruction with a tied register operand can
-/// be safely deleted, just delete it.
-bool
-TwoAddressInstructionPass::DeleteUnusedInstr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                                             MachineFunction::iterator &mbbi,
-                                             unsigned Dist) {
-  // Check if the instruction has no side effects and if all its defs are dead.
-  SmallVector<unsigned, 4> Kills;
-  if (!isSafeToDelete(mi, TII, Kills))
+rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                      unsigned Reg) {
+  // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
+  // kills efficiently.
+  if (!LV && !LIS)
     return false;
 
-  // If this instruction kills some virtual registers, we need to
-  // update the kill information. If it's not possible to do so,
-  // then bail out.
-  SmallVector<NewKill, 4> NewKills;
-  if (!canUpdateDeletedKills(Kills, NewKills, &*mbbi, Dist))
-    return false;
-
-  if (LV) {
-    while (!NewKills.empty()) {
-      MachineInstr *NewKill = NewKills.back().second;
-      unsigned Kill = NewKills.back().first.first;
-      bool isDead = NewKills.back().first.second;
-      NewKills.pop_back();
-      if (LV->removeVirtualRegisterKilled(Kill, mi)) {
-        if (isDead)
-          LV->addVirtualRegisterDead(Kill, NewKill);
-        else
-          LV->addVirtualRegisterKilled(Kill, NewKill);
-      }
-    }
-  }
-
-  mbbi->erase(mi); // Nuke the old inst.
-  mi = nmi;
-  return true;
-}
-
-/// RescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
-/// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
-/// instruction in order to eliminate the need for the copy.
-bool
-TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
-                                     MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                                     MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                                     unsigned Reg) {
   MachineInstr *MI = &*mi;
-  DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI); 
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
   if (DI == DistanceMap.end())
     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
     return false;
 
-  MachineInstr *KillMI = findLocalKill(Reg, MBB, mi, MRI, DistanceMap);
-  if (!KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  } else {
+    KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
+  }
+  if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
     return false;
 
-  const MCInstrDesc &MCID = KillMI->getDesc();
-  if (MCID.hasUnmodeledSideEffects() || MCID.isCall() || MCID.isBranch() ||
-      MCID.isTerminator())
+  if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
+      KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
     // Don't move pass calls, etc.
     return false;
 
@@ -929,7 +867,7 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
     return false;
 
   bool SeenStore = true;
-  if (!MI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
+  if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
     return false;
 
   if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
@@ -950,24 +888,27 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
       Defs.insert(MOReg);
     else {
       Uses.insert(MOReg);
-      if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
+      if (MOReg != Reg && (MO.isKill() ||
+                           (LIS && isPlainlyKilled(MI, MOReg, LIS))))
         Kills.insert(MOReg);
     }
   }
 
   // Move the copies connected to MI down as well.
-  MachineBasicBlock::iterator From = MI;
-  MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
-  while (To->isCopy() && Defs.count(To->getOperand(1).getReg())) {
-    Defs.insert(To->getOperand(0).getReg());
-    ++To;
+  MachineBasicBlock::iterator Begin = MI;
+  MachineBasicBlock::iterator AfterMI = std::next(Begin);
+
+  MachineBasicBlock::iterator End = AfterMI;
+  while (End->isCopy() && Defs.count(End->getOperand(1).getReg())) {
+    Defs.insert(End->getOperand(0).getReg());
+    ++End;
   }
 
   // Check if the reschedule will not break depedencies.
   unsigned NumVisited = 0;
   MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
   ++KillPos;
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = To; I != KillPos; ++I) {
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = End; I != KillPos; ++I) {
     MachineInstr *OtherMI = I;
     // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
     if (OtherMI->isDebugValue())
@@ -975,9 +916,8 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
       return false;
     ++NumVisited;
-    const MCInstrDesc &OMCID = OtherMI->getDesc();
-    if (OMCID.hasUnmodeledSideEffects() || OMCID.isCall() || OMCID.isBranch() ||
-        OMCID.isTerminator())
+    if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
+        OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
       // Don't move pass calls, etc.
       return false;
     for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
@@ -999,80 +939,113 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock *MBB,
       } else {
         if (Defs.count(MOReg))
           return false;
+        bool isKill = MO.isKill() ||
+                      (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS));
         if (MOReg != Reg &&
-            ((MO.isKill() && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
+            ((isKill && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
           return false;
+        if (MOReg == Reg && !isKill)
+          // We can't schedule across a use of the register in question.
+          return false;
+        // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
+        assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
+               "Found multiple kills of a register in a basic block");
       }
     }
   }
 
   // Move debug info as well.
-  while (From != MBB->begin() && llvm::prior(From)->isDebugValue())
-    --From;
+  while (Begin != MBB->begin() && std::prev(Begin)->isDebugValue())
+    --Begin;
+
+  nmi = End;
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = KillPos;
+  if (LIS) {
+    // We have to move the copies first so that the MBB is still well-formed
+    // when calling handleMove().
+    for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = AfterMI; MBBI != End;) {
+      MachineInstr *CopyMI = MBBI;
+      ++MBBI;
+      MBB->splice(InsertPos, MBB, CopyMI);
+      LIS->handleMove(CopyMI);
+      InsertPos = CopyMI;
+    }
+    End = std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
+  }
 
   // Copies following MI may have been moved as well.
-  nmi = To;
-  MBB->splice(KillPos, MBB, From, To);
+  MBB->splice(InsertPos, MBB, Begin, End);
   DistanceMap.erase(DI);
 
-  if (LV) {
-    // Update live variables
+  // Update live variables
+  if (LIS) {
+    LIS->handleMove(MI);
+  } else {
     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
-  } else {
-    for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
-      if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
-        continue;
-      MO.setIsKill(false);
-    }
-    MI->addRegisterKilled(Reg, 0);
   }
 
+  DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
   return true;
 }
 
 /// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
 /// instruction too close to the defs of its register dependencies.
 bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
-                                              MachineInstr *MI,
-                                              MachineBasicBlock *MBB) {
-  for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(Reg),
-         DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
-    MachineInstr *DefMI = &*DI;
-    if (DefMI->getParent() != MBB || DefMI->isCopy() || DefMI->isCopyLike())
+                                              MachineInstr *MI) {
+  for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
+    if (DefMI.getParent() != MBB || DefMI.isCopy() || DefMI.isCopyLike())
       continue;
-    if (DefMI == MI)
+    if (&DefMI == MI)
       return true; // MI is defining something KillMI uses
-    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(DefMI);
+    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(&DefMI);
     if (DDI == DistanceMap.end())
       return true;  // Below MI
     unsigned DefDist = DDI->second;
     assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
-    if (TII->getInstrLatency(InstrItins, DefMI) > (int)(Dist - DefDist))
+    if (TII->getInstrLatency(InstrItins, &DefMI) > (Dist - DefDist))
       return true;
   }
   return false;
 }
 
-/// RescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
+/// rescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
 /// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
 /// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
 /// copy.
-bool
-TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
-                                     MachineBasicBlock::iterator &mi,
-                                     MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                                     unsigned Reg) {
+bool TwoAddressInstructionPass::
+rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                      unsigned Reg) {
+  // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
+  // kills efficiently.
+  if (!LV && !LIS)
+    return false;
+
   MachineInstr *MI = &*mi;
   DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
   if (DI == DistanceMap.end())
     // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
     return false;
 
-  MachineInstr *KillMI = findLocalKill(Reg, MBB, mi, MRI, DistanceMap);
-  if (!KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  } else {
+    KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
+  }
+  if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
     // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
     return false;
 
@@ -1081,7 +1054,7 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
     return false;
 
   bool SeenStore = true;
-  if (!KillMI->isSafeToMove(TII, AA, SeenStore))
+  if (!KillMI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
     return false;
 
   SmallSet<unsigned, 2> Uses;
@@ -1096,10 +1069,13 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
     if (MO.isUse()) {
       if (!MOReg)
         continue;
-      if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI, MBB))
+      if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI))
+        return false;
+      bool isKill = MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(KillMI, MOReg, LIS));
+      if (MOReg == Reg && !isKill)
         return false;
       Uses.insert(MOReg);
-      if (MO.isKill() && MOReg != Reg)
+      if (isKill && MOReg != Reg)
         Kills.insert(MOReg);
     } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
       Defs.insert(MOReg);
@@ -1119,9 +1095,8 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
     if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
       return false;
     ++NumVisited;
-    const MCInstrDesc &MCID = OtherMI->getDesc();
-    if (MCID.hasUnmodeledSideEffects() || MCID.isCall() || MCID.isBranch() ||
-        MCID.isTerminator())
+    if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
+        OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
       // Don't move pass calls, etc.
       return false;
     SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
@@ -1140,6 +1115,10 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
         if (Kills.count(MOReg))
           // Don't want to extend other live ranges and update kills.
           return false;
+        if (OtherMI != MI && MOReg == Reg &&
+            !(MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))))
+          // We can't schedule across a use of the register in question.
+          return false;
       } else {
         OtherDefs.push_back(MOReg);
       }
@@ -1159,123 +1138,159 @@ TwoAddressInstructionPass::RescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock *MBB,
 
   // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
-  while (InsertPos != MBB->begin() && llvm::prior(InsertPos)->isDebugValue())
+  while (InsertPos != MBB->begin() && std::prev(InsertPos)->isDebugValue())
     --InsertPos;
   MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
-  MachineBasicBlock::iterator To = llvm::next(From);
-  while (llvm::prior(From)->isDebugValue())
+  MachineBasicBlock::iterator To = std::next(From);
+  while (std::prev(From)->isDebugValue())
     --From;
   MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
 
-  nmi = llvm::prior(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
+  nmi = std::prev(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
   DistanceMap.erase(DI);
 
-  if (LV) {
-    // Update live variables
+  // Update live variables
+  if (LIS) {
+    LIS->handleMove(KillMI);
+  } else {
     LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
     LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
-  } else {
-    for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
-      if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
-        continue;
-      MO.setIsKill(false);
-    }
-    MI->addRegisterKilled(Reg, 0);
   }
+
+  DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
   return true;
 }
 
-/// TryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
+/// Tries to commute the operand 'BaseOpIdx' and some other operand in the
+/// given machine instruction to improve opportunities for coalescing and
+/// elimination of a register to register copy.
+///
+/// 'DstOpIdx' specifies the index of MI def operand.
+/// 'BaseOpKilled' specifies if the register associated with 'BaseOpIdx'
+/// operand is killed by the given instruction.
+/// The 'Dist' arguments provides the distance of MI from the start of the
+/// current basic block and it is used to determine if it is profitable
+/// to commute operands in the instruction.
+///
+/// Returns true if the transformation happened. Otherwise, returns false.
+bool TwoAddressInstructionPass::tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
+                                                      unsigned DstOpIdx,
+                                                      unsigned BaseOpIdx,
+                                                      bool BaseOpKilled,
+                                                      unsigned Dist) {
+  unsigned DstOpReg = MI->getOperand(DstOpIdx).getReg();
+  unsigned BaseOpReg = MI->getOperand(BaseOpIdx).getReg();
+  unsigned OpsNum = MI->getDesc().getNumOperands();
+  unsigned OtherOpIdx = MI->getDesc().getNumDefs();
+  for (; OtherOpIdx < OpsNum; OtherOpIdx++) {
+    // The call of findCommutedOpIndices below only checks if BaseOpIdx
+    // and OtherOpIdx are commutable, it does not really searches for
+    // other commutable operands and does not change the values of passed
+    // variables.
+    if (OtherOpIdx == BaseOpIdx ||
+        !TII->findCommutedOpIndices(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx))
+      continue;
+
+    unsigned OtherOpReg = MI->getOperand(OtherOpIdx).getReg();
+    bool AggressiveCommute = false;
+
+    // If OtherOp dies but BaseOp does not, swap the OtherOp and BaseOp
+    // operands. This makes the live ranges of DstOp and OtherOp joinable.
+    bool DoCommute =
+        !BaseOpKilled && isKilled(*MI, OtherOpReg, MRI, TII, LIS, false);
+
+    if (!DoCommute &&
+        isProfitableToCommute(DstOpReg, BaseOpReg, OtherOpReg, MI, Dist)) {
+      DoCommute = true;
+      AggressiveCommute = true;
+    }
+
+    // If it's profitable to commute, try to do so.
+    if (DoCommute && commuteInstruction(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx, Dist)) {
+      ++NumCommuted;
+      if (AggressiveCommute)
+        ++NumAggrCommuted;
+      return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+/// tryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
 /// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
 /// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
-/// coalescing away the register copy.  Returns true if the tied operands
-/// are eliminated altogether.
+/// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
+/// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
+/// because mi was rescheduled, and will be visited again later). If the
+/// shouldOnlyCommute flag is true, only instruction commutation is attempted.
 bool TwoAddressInstructionPass::
-TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
                         MachineBasicBlock::iterator &nmi,
-                        MachineFunction::iterator &mbbi,
-                        unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx, unsigned Dist,
-                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &Processed) {
+                        unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
+                        unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute) {
   if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
     return false;
 
   MachineInstr &MI = *mi;
-  const MCInstrDesc &MCID = MI.getDesc();
   unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
   unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
 
   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
          "cannot make instruction into two-address form");
+  bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
 
-  // If regA is dead and the instruction can be deleted, just delete
-  // it so it doesn't clobber regB.
-  bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII);
-  if (!regBKilled && MI.getOperand(DstIdx).isDead() &&
-      DeleteUnusedInstr(mi, nmi, mbbi, Dist)) {
-    ++NumDeletes;
-    return true; // Done with this instruction.
-  }
-
-  // Check if it is profitable to commute the operands.
-  unsigned SrcOp1, SrcOp2;
-  unsigned regC = 0;
-  unsigned regCIdx = ~0U;
-  bool TryCommute = false;
-  bool AggressiveCommute = false;
-  if (MCID.isCommutable() && MI.getNumOperands() >= 3 &&
-      TII->findCommutedOpIndices(&MI, SrcOp1, SrcOp2)) {
-    if (SrcIdx == SrcOp1)
-      regCIdx = SrcOp2;
-    else if (SrcIdx == SrcOp2)
-      regCIdx = SrcOp1;
-
-    if (regCIdx != ~0U) {
-      regC = MI.getOperand(regCIdx).getReg();
-      if (!regBKilled && isKilled(MI, regC, MRI, TII))
-        // If C dies but B does not, swap the B and C operands.
-        // This makes the live ranges of A and C joinable.
-        TryCommute = true;
-      else if (isProfitableToCommute(regB, regC, &MI, mbbi, Dist)) {
-        TryCommute = true;
-        AggressiveCommute = true;
-      }
-    }
-  }
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
+    scanUses(regA);
+
+  bool Commuted = tryInstructionCommute(&MI, DstIdx, SrcIdx, regBKilled, Dist);
+
+  // If the instruction is convertible to 3 Addr, instead
+  // of returning try 3 Addr transformation aggresively and
+  // use this variable to check later. Because it might be better.
+  // For example, we can just use `leal (%rsi,%rdi), %eax` and `ret`
+  // instead of the following code.
+  //   addl     %esi, %edi
+  //   movl     %edi, %eax
+  //   ret
+  if (Commuted && !MI.isConvertibleTo3Addr())
+    return false;
 
-  // If it's profitable to commute, try to do so.
-  if (TryCommute && CommuteInstruction(mi, mbbi, regB, regC, Dist)) {
-    ++NumCommuted;
-    if (AggressiveCommute)
-      ++NumAggrCommuted;
+  if (shouldOnlyCommute)
     return false;
-  }
 
   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
   // re-schedule this MI below it.
-  if (RescheduleMIBelowKill(mbbi, mi, nmi, regB)) {
+  if (!Commuted && EnableRescheduling && rescheduleMIBelowKill(mi, nmi, regB)) {
     ++NumReSchedDowns;
     return true;
   }
 
-  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
-    ScanUses(regA, &*mbbi, Processed);
+  // If we commuted, regB may have changed so we should re-sample it to avoid
+  // confusing the three address conversion below.
+  if (Commuted) {
+    regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
+    regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
+  }
 
-  if (MCID.isConvertibleTo3Addr()) {
+  if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
     // This instruction is potentially convertible to a true
     // three-address instruction.  Check if it is profitable.
     if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
       // Try to convert it.
-      if (ConvertInstTo3Addr(mi, nmi, mbbi, regA, regB, Dist)) {
+      if (convertInstTo3Addr(mi, nmi, regA, regB, Dist)) {
         ++NumConvertedTo3Addr;
         return true; // Done with this instruction.
       }
     }
   }
 
+  // Return if it is commuted but 3 addr conversion is failed.
+  if (Commuted)
+    return false;
+
   // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
   // re-schedule it before this MI if it's legal.
-  if (RescheduleKillAboveMI(mbbi, mi, nmi, regB)) {
+  if (EnableRescheduling && rescheduleKillAboveMI(mi, nmi, regB)) {
     ++NumReSchedUps;
     return true;
   }
@@ -1288,7 +1303,7 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
   //   movq (%rax), %rcx
   //   addq %rdx, %rcx
   // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
-  if (MCID.mayLoad() && !regBKilled) {
+  if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
     // Determine if a load can be unfolded.
     unsigned LoadRegIndex;
     unsigned NewOpc =
@@ -1299,15 +1314,14 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
     if (NewOpc != 0) {
       const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
       if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
-        MachineFunction &MF = *mbbi->getParent();
-
         // Unfold the load.
         DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
         const TargetRegisterClass *RC =
-          TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI);
+          TRI->getAllocatableClass(
+            TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
         unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
         SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
-        if (!TII->unfoldMemoryOperand(MF, &MI, Reg,
+        if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
                                       /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
                                       NewMIs)) {
           DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
@@ -1320,8 +1334,8 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
 
         // Tentatively insert the instructions into the block so that they
         // look "normal" to the transformation logic.
-        mbbi->insert(mi, NewMIs[0]);
-        mbbi->insert(mi, NewMIs[1]);
+        MBB->insert(mi, NewMIs[0]);
+        MBB->insert(mi, NewMIs[1]);
 
         DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
                      << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
@@ -1330,17 +1344,18 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
         unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
         unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
         MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
-        bool TransformSuccess =
-          TryInstructionTransform(NewMI, mi, mbbi,
-                                  NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, Processed);
-        if (TransformSuccess ||
-            NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
+        bool TransformResult =
+          tryInstructionTransform(NewMI, mi, NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, true);
+        (void)TransformResult;
+        assert(!TransformResult &&
+               "tryInstructionTransform() should return false.");
+        if (NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
           // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
           // instructions and discard the original.
           if (LV) {
             for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
               MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
-              if (MO.isReg() && 
+              if (MO.isReg() &&
                   TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
                 if (MO.isUse()) {
                   if (MO.isKill()) {
@@ -1365,10 +1380,26 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
             }
             LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
           }
+
+          SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
+          if (LIS) {
+            for (MachineInstr::const_mop_iterator MOI = MI.operands_begin(),
+                 MOE = MI.operands_end(); MOI != MOE; ++MOI) {
+              if (MOI->isReg())
+                OrigRegs.push_back(MOI->getReg());
+            }
+          }
+
           MI.eraseFromParent();
+
+          // Update LiveIntervals.
+          if (LIS) {
+            MachineBasicBlock::iterator Begin(NewMIs[0]);
+            MachineBasicBlock::iterator End(NewMIs[1]);
+            LIS->repairIntervalsInRange(MBB, Begin, End, OrigRegs);
+          }
+
           mi = NewMIs[1];
-          if (TransformSuccess)
-            return true;
         } else {
           // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
           // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
@@ -1384,223 +1415,299 @@ TryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
   return false;
 }
 
+// Collect tied operands of MI that need to be handled.
+// Rewrite trivial cases immediately.
+// Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
+  const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
+  bool AnyOps = false;
+  unsigned NumOps = MI->getNumOperands();
+
+  for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
+    unsigned DstIdx = 0;
+    if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
+      continue;
+    AnyOps = true;
+    MachineOperand &SrcMO = MI->getOperand(SrcIdx);
+    MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
+    unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
+    unsigned DstReg = DstMO.getReg();
+    // Tied constraint already satisfied?
+    if (SrcReg == DstReg)
+      continue;
+
+    assert(SrcReg && SrcMO.isUse() && "two address instruction invalid");
+
+    // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
+    if (SrcMO.isUndef() && !DstMO.getSubReg()) {
+      // Constrain the DstReg register class if required.
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
+        if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
+                                                             TRI, *MF))
+          MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
+      SrcMO.setReg(DstReg);
+      SrcMO.setSubReg(0);
+      DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
+      continue;
+    }
+    TiedOperands[SrcReg].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
+  }
+  return AnyOps;
+}
+
+// Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
+// The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
+void
+TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
+                                            TiedPairList &TiedPairs,
+                                            unsigned &Dist) {
+  bool IsEarlyClobber = false;
+  for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
+    const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(TiedPairs[tpi].second);
+    IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
+  }
+
+  bool RemovedKillFlag = false;
+  bool AllUsesCopied = true;
+  unsigned LastCopiedReg = 0;
+  SlotIndex LastCopyIdx;
+  unsigned RegB = 0;
+  unsigned SubRegB = 0;
+  for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
+    unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
+    unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
+
+    const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
+    unsigned RegA = DstMO.getReg();
+
+    // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
+    // instruction was commuted.
+    RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
+    SubRegB = MI->getOperand(SrcIdx).getSubReg();
+
+    if (RegA == RegB) {
+      // The register is tied to multiple destinations (or else we would
+      // not have continued this far), but this use of the register
+      // already matches the tied destination.  Leave it.
+      AllUsesCopied = false;
+      continue;
+    }
+    LastCopiedReg = RegA;
+
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
+           "cannot make instruction into two-address form");
+
+#ifndef NDEBUG
+    // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
+    // (a = b + a for example) because our transformation will not
+    // work. This should never occur because we are in SSA form.
+    for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
+      assert(i == DstIdx ||
+             !MI->getOperand(i).isReg() ||
+             MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
+#endif
+
+    // Emit a copy.
+    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
+                                      TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA);
+    // If this operand is folding a truncation, the truncation now moves to the
+    // copy so that the register classes remain valid for the operands.
+    MIB.addReg(RegB, 0, SubRegB);
+    const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(RegB);
+    if (SubRegB) {
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
+        assert(TRI->getMatchingSuperRegClass(RC, MRI->getRegClass(RegA),
+                                             SubRegB) &&
+               "tied subregister must be a truncation");
+        // The superreg class will not be used to constrain the subreg class.
+        RC = nullptr;
+      }
+      else {
+        assert(TRI->getMatchingSuperReg(RegA, SubRegB, MRI->getRegClass(RegB))
+               && "tied subregister must be a truncation");
+      }
+    }
+
+    // Update DistanceMap.
+    MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
+    --PrevMI;
+    DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
+    DistanceMap[MI] = ++Dist;
+
+    if (LIS) {
+      LastCopyIdx = LIS->InsertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
+
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
+        LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegA);
+        VNInfo *VNI = LI.getNextValue(LastCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
+        SlotIndex endIdx =
+          LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot(IsEarlyClobber);
+        LI.addSegment(LiveInterval::Segment(LastCopyIdx, endIdx, VNI));
+      }
+    }
+
+    DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *MIB);
+
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
+    assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
+           "inconsistent operand info for 2-reg pass");
+    if (MO.isKill()) {
+      MO.setIsKill(false);
+      RemovedKillFlag = true;
+    }
+
+    // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
+        TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
+      MRI->constrainRegClass(RegA, RC);
+    MO.setReg(RegA);
+    // The getMatchingSuper asserts guarantee that the register class projected
+    // by SubRegB is compatible with RegA with no subregister. So regardless of
+    // whether the dest oper writes a subreg, the source oper should not.
+    MO.setSubReg(0);
+
+    // Propagate SrcRegMap.
+    SrcRegMap[RegA] = RegB;
+  }
+
+  if (AllUsesCopied) {
+    if (!IsEarlyClobber) {
+      // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
+      for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+        if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.getSubReg() == SubRegB &&
+            MO.isUse()) {
+          if (MO.isKill()) {
+            MO.setIsKill(false);
+            RemovedKillFlag = true;
+          }
+          MO.setReg(LastCopiedReg);
+          MO.setSubReg(0);
+        }
+      }
+    }
+
+    // Update live variables for regB.
+    if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
+      MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
+      --PrevMI;
+      LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
+    }
+
+    // Update LiveIntervals.
+    if (LIS) {
+      LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegB);
+      SlotIndex MIIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
+      LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MIIdx);
+      assert(I != LI.end() && "RegB must be live-in to use.");
+
+      SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(IsEarlyClobber);
+      if (I->end == UseIdx)
+        LI.removeSegment(LastCopyIdx, UseIdx);
+    }
+
+  } else if (RemovedKillFlag) {
+    // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
+    // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
+    // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
+    // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
+        MO.setIsKill(true);
+        break;
+      }
+    }
+  }
+}
+
 /// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
 ///
-bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  DEBUG(dbgs() << "Machine Function\n");
-  const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
-  MRI = &MF.getRegInfo();
-  TII = TM.getInstrInfo();
-  TRI = TM.getRegisterInfo();
-  InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
+bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
+  MF = &Func;
+  const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
+  MRI = &MF->getRegInfo();
+  TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
+  TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
+  InstrItins = MF->getSubtarget().getInstrItineraryData();
   LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
-  AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+  LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
+  AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
   OptLevel = TM.getOptLevel();
 
   bool MadeChange = false;
 
   DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
-  DEBUG(dbgs() << "********** Function: " 
-        << MF.getFunction()->getName() << '\n');
+  DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
+        << MF->getName() << '\n');
 
   // This pass takes the function out of SSA form.
   MRI->leaveSSA();
 
-  // ReMatRegs - Keep track of the registers whose def's are remat'ed.
-  BitVector ReMatRegs(MRI->getNumVirtRegs());
-
-  typedef DenseMap<unsigned, SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> >
-    TiedOperandMap;
-  TiedOperandMap TiedOperands(4);
-
-  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
-  for (MachineFunction::iterator mbbi = MF.begin(), mbbe = MF.end();
-       mbbi != mbbe; ++mbbi) {
+  TiedOperandMap TiedOperands;
+  for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), MBBE = MF->end();
+       MBBI != MBBE; ++MBBI) {
+    MBB = MBBI;
     unsigned Dist = 0;
     DistanceMap.clear();
     SrcRegMap.clear();
     DstRegMap.clear();
     Processed.clear();
-    for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbbi->begin(), me = mbbi->end();
+    for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), me = MBB->end();
          mi != me; ) {
-      MachineBasicBlock::iterator nmi = llvm::next(mi);
+      MachineBasicBlock::iterator nmi = std::next(mi);
       if (mi->isDebugValue()) {
         mi = nmi;
         continue;
       }
 
-      // Remember REG_SEQUENCE instructions, we'll deal with them later.
+      // Expand REG_SEQUENCE instructions. This will position mi at the first
+      // expanded instruction.
       if (mi->isRegSequence())
-        RegSequences.push_back(&*mi);
-
-      const MCInstrDesc &MCID = mi->getDesc();
-      bool FirstTied = true;
+        eliminateRegSequence(mi);
 
       DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
 
-      ProcessCopy(&*mi, &*mbbi, Processed);
+      processCopy(&*mi);
 
       // First scan through all the tied register uses in this instruction
       // and record a list of pairs of tied operands for each register.
-      unsigned NumOps = mi->isInlineAsm()
-        ? mi->getNumOperands() : MCID.getNumOperands();
-      for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
-        unsigned DstIdx = 0;
-        if (!mi->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
-          continue;
-
-        if (FirstTied) {
-          FirstTied = false;
-          ++NumTwoAddressInstrs;
-          DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
-        }
-
-        assert(mi->getOperand(SrcIdx).isReg() &&
-               mi->getOperand(SrcIdx).getReg() &&
-               mi->getOperand(SrcIdx).isUse() &&
-               "two address instruction invalid");
-
-        unsigned regB = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
-        TiedOperands[regB].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
+      if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
+        mi = nmi;
+        continue;
       }
 
-      // Now iterate over the information collected above.
-      for (TiedOperandMap::iterator OI = TiedOperands.begin(),
-             OE = TiedOperands.end(); OI != OE; ++OI) {
-        SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> &TiedPairs = OI->second;
-
-        // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
-        // transformations that may either eliminate the tied operands or
-        // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
-        if (TiedOperands.size() == 1 && TiedPairs.size() == 1) {
+      ++NumTwoAddressInstrs;
+      MadeChange = true;
+      DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
+
+      // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
+      // transformations that may either eliminate the tied operands or
+      // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
+      if (TiedOperands.size() == 1) {
+        SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, unsigned> > &TiedPairs
+          = TiedOperands.begin()->second;
+        if (TiedPairs.size() == 1) {
           unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
           unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
-
-          // If the registers are already equal, nothing needs to be done.
-          if (mi->getOperand(SrcIdx).getReg() ==
-              mi->getOperand(DstIdx).getReg())
-            break; // Done with this instruction.
-
-          if (TryInstructionTransform(mi, nmi, mbbi, SrcIdx, DstIdx, Dist,
-                                      Processed))
-            break; // The tied operands have been eliminated.
-        }
-
-        bool IsEarlyClobber = false;
-        bool RemovedKillFlag = false;
-        bool AllUsesCopied = true;
-        unsigned LastCopiedReg = 0;
-        unsigned regB = OI->first;
-        for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
-          unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
-          unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
-
-          const MachineOperand &DstMO = mi->getOperand(DstIdx);
-          unsigned regA = DstMO.getReg();
-          IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
-
-          // Grab regB from the instruction because it may have changed if the
-          // instruction was commuted.
-          regB = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
-
-          if (regA == regB) {
-            // The register is tied to multiple destinations (or else we would
-            // not have continued this far), but this use of the register
-            // already matches the tied destination.  Leave it.
-            AllUsesCopied = false;
+          unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
+          unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
+          if (SrcReg != DstReg &&
+              tryInstructionTransform(mi, nmi, SrcIdx, DstIdx, Dist, false)) {
+            // The tied operands have been eliminated or shifted further down
+            // the block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
+            TiedOperands.clear();
+            mi = nmi;
             continue;
           }
-          LastCopiedReg = regA;
-
-          assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
-                 "cannot make instruction into two-address form");
-
-#ifndef NDEBUG
-          // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
-          // (a = b + a for example) because our transformation will not
-          // work. This should never occur because we are in SSA form.
-          for (unsigned i = 0; i != mi->getNumOperands(); ++i)
-            assert(i == DstIdx ||
-                   !mi->getOperand(i).isReg() ||
-                   mi->getOperand(i).getReg() != regA);
-#endif
-
-          // Emit a copy or rematerialize the definition.
-          const TargetRegisterClass *rc = MRI->getRegClass(regB);
-          MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(regB);
-          // If it's safe and profitable, remat the definition instead of
-          // copying it.
-          if (DefMI &&
-              DefMI->getDesc().isAsCheapAsAMove() &&
-              DefMI->isSafeToReMat(TII, AA, regB) &&
-              isProfitableToReMat(regB, rc, mi, DefMI, mbbi, Dist)){
-            DEBUG(dbgs() << "2addr: REMATTING : " << *DefMI << "\n");
-            unsigned regASubIdx = mi->getOperand(DstIdx).getSubReg();
-            TII->reMaterialize(*mbbi, mi, regA, regASubIdx, DefMI, *TRI);
-            ReMatRegs.set(TargetRegisterInfo::virtReg2Index(regB));
-            ++NumReMats;
-          } else {
-            BuildMI(*mbbi, mi, mi->getDebugLoc(), TII->get(TargetOpcode::COPY),
-                    regA).addReg(regB);
-          }
-
-          MachineBasicBlock::iterator prevMI = prior(mi);
-          // Update DistanceMap.
-          DistanceMap.insert(std::make_pair(prevMI, Dist));
-          DistanceMap[mi] = ++Dist;
-
-          DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *prevMI);
-
-          MachineOperand &MO = mi->getOperand(SrcIdx);
-          assert(MO.isReg() && MO.getReg() == regB && MO.isUse() &&
-                 "inconsistent operand info for 2-reg pass");
-          if (MO.isKill()) {
-            MO.setIsKill(false);
-            RemovedKillFlag = true;
-          }
-          MO.setReg(regA);
-        }
-
-        if (AllUsesCopied) {
-          if (!IsEarlyClobber) {
-            // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
-            for (unsigned i = 0, e = mi->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-              MachineOperand &MO = mi->getOperand(i);
-              if (MO.isReg() && MO.getReg() == regB && MO.isUse()) {
-                if (MO.isKill()) {
-                  MO.setIsKill(false);
-                  RemovedKillFlag = true;
-                }
-                MO.setReg(LastCopiedReg);
-              }
-            }
-          }
-
-          // Update live variables for regB.
-          if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(regB).removeKill(mi))
-            LV->addVirtualRegisterKilled(regB, prior(mi));
-
-        } else if (RemovedKillFlag) {
-          // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
-          // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
-          // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
-          // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
-          for (unsigned i = 0, e = mi->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-            MachineOperand &MO = mi->getOperand(i);
-            if (MO.isReg() && MO.getReg() == regB && MO.isUse()) {
-              MO.setIsKill(true);
-              break;
-            }
-          }
         }
+      }
 
-        // Schedule the source copy / remat inserted to form two-address
-        // instruction. FIXME: Does it matter the distance map may not be
-        // accurate after it's scheduled?
-        TII->scheduleTwoAddrSource(prior(mi), mi, *TRI);
-
-        MadeChange = true;
-
+      // Now iterate over the information collected above.
+      for (TiedOperandMap::iterator OI = TiedOperands.begin(),
+             OE = TiedOperands.end(); OI != OE; ++OI) {
+        processTiedPairs(mi, OI->second, Dist);
         DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
       }
 
@@ -1612,6 +1719,7 @@ bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
         mi->RemoveOperand(3);
         assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
         mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
+        mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
         mi->RemoveOperand(1);
         mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
         DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
@@ -1624,272 +1732,98 @@ bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
     }
   }
 
-  // Some remat'ed instructions are dead.
-  for (int i = ReMatRegs.find_first(); i != -1; i = ReMatRegs.find_next(i)) {
-    unsigned VReg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
-    if (MRI->use_nodbg_empty(VReg)) {
-      MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(VReg);
-      DefMI->eraseFromParent();
-    }
-  }
-
-  // Eliminate REG_SEQUENCE instructions. Their whole purpose was to preseve
-  // SSA form. It's now safe to de-SSA.
-  MadeChange |= EliminateRegSequences();
+  if (LIS)
+    MF->verify(this, "After two-address instruction pass");
 
   return MadeChange;
 }
 
-static void UpdateRegSequenceSrcs(unsigned SrcReg,
-                                  unsigned DstReg, unsigned SubIdx,
-                                  MachineRegisterInfo *MRI,
-                                  const TargetRegisterInfo &TRI) {
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = MRI->reg_begin(SrcReg),
-         RE = MRI->reg_end(); RI != RE; ) {
-    MachineOperand &MO = RI.getOperand();
-    ++RI;
-    MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, TRI);
+/// Eliminate a REG_SEQUENCE instruction as part of the de-ssa process.
+///
+/// The instruction is turned into a sequence of sub-register copies:
+///
+///   %dst = REG_SEQUENCE %v1, ssub0, %v2, ssub1
+///
+/// Becomes:
+///
+///   %dst:ssub0<def,undef> = COPY %v1
+///   %dst:ssub1<def> = COPY %v2
+///
+void TwoAddressInstructionPass::
+eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator &MBBI) {
+  MachineInstr *MI = MBBI;
+  unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
+  if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
+      TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
+      !(MI->getNumOperands() & 1)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
+    llvm_unreachable(nullptr);
   }
-}
-
-/// CoalesceExtSubRegs - If a number of sources of the REG_SEQUENCE are
-/// EXTRACT_SUBREG from the same register and to the same virtual register
-/// with different sub-register indices, attempt to combine the
-/// EXTRACT_SUBREGs and pre-coalesce them. e.g.
-/// %reg1026<def> = VLDMQ %reg1025<kill>, 260, pred:14, pred:%reg0
-/// %reg1029:6<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026, 6
-/// %reg1029:5<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1026<kill>, 5
-/// Since D subregs 5, 6 can combine to a Q register, we can coalesce
-/// reg1026 to reg1029.
-void
-TwoAddressInstructionPass::CoalesceExtSubRegs(SmallVector<unsigned,4> &Srcs,
-                                              unsigned DstReg) {
-  SmallSet<unsigned, 4> Seen;
-  for (unsigned i = 0, e = Srcs.size(); i != e; ++i) {
-    unsigned SrcReg = Srcs[i];
-    if (!Seen.insert(SrcReg))
-      continue;
-
-    // Check that the instructions are all in the same basic block.
-    MachineInstr *SrcDefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
-    MachineInstr *DstDefMI = MRI->getVRegDef(DstReg);
-    if (SrcDefMI->getParent() != DstDefMI->getParent())
-      continue;
 
-    // If there are no other uses than copies which feed into
-    // the reg_sequence, then we might be able to coalesce them.
-    bool CanCoalesce = true;
-    SmallVector<unsigned, 4> SrcSubIndices, DstSubIndices;
-    for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-           UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
-           UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
-      MachineInstr *UseMI = &*UI;
-      if (!UseMI->isCopy() || UseMI->getOperand(0).getReg() != DstReg) {
-        CanCoalesce = false;
-        break;
-      }
-      SrcSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(1).getSubReg());
-      DstSubIndices.push_back(UseMI->getOperand(0).getSubReg());
-    }
-
-    if (!CanCoalesce || SrcSubIndices.size() < 2)
-      continue;
-
-    // Check that the source subregisters can be combined.
-    std::sort(SrcSubIndices.begin(), SrcSubIndices.end());
-    unsigned NewSrcSubIdx = 0;
-    if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(SrcReg), SrcSubIndices,
-                                      NewSrcSubIdx))
-      continue;
-
-    // Check that the destination subregisters can also be combined.
-    std::sort(DstSubIndices.begin(), DstSubIndices.end());
-    unsigned NewDstSubIdx = 0;
-    if (!TRI->canCombineSubRegIndices(MRI->getRegClass(DstReg), DstSubIndices,
-                                      NewDstSubIdx))
-      continue;
+  SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
+  if (LIS) {
+    OrigRegs.push_back(MI->getOperand(0).getReg());
+    for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2)
+      OrigRegs.push_back(MI->getOperand(i).getReg());
+  }
 
-    // If neither source nor destination can be combined to the full register,
-    // just give up.  This could be improved if it ever matters.
-    if (NewSrcSubIdx != 0 && NewDstSubIdx != 0)
+  bool DefEmitted = false;
+  for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
+    MachineOperand &UseMO = MI->getOperand(i);
+    unsigned SrcReg = UseMO.getReg();
+    unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
+    // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
+    if (UseMO.isUndef())
       continue;
 
-    // Now that we know that all the uses are extract_subregs and that those
-    // subregs can somehow be combined, scan all the extract_subregs again to
-    // make sure the subregs are in the right order and can be composed.
-    MachineInstr *SomeMI = 0;
-    CanCoalesce = true;
-    for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-           UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
-           UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
-      MachineInstr *UseMI = &*UI;
-      assert(UseMI->isCopy());
-      unsigned DstSubIdx = UseMI->getOperand(0).getSubReg();
-      unsigned SrcSubIdx = UseMI->getOperand(1).getSubReg();
-      assert(DstSubIdx != 0 && "missing subreg from RegSequence elimination");
-      if ((NewDstSubIdx == 0 &&
-           TRI->composeSubRegIndices(NewSrcSubIdx, DstSubIdx) != SrcSubIdx) ||
-          (NewSrcSubIdx == 0 &&
-           TRI->composeSubRegIndices(NewDstSubIdx, SrcSubIdx) != DstSubIdx)) {
-        CanCoalesce = false;
-        break;
-      }
-      // Keep track of one of the uses.
-      SomeMI = UseMI;
-    }
-    if (!CanCoalesce)
-      continue;
+    // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
+    // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
+    bool isKill = UseMO.isKill();
+    if (isKill)
+      for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
+        if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
+          MI->getOperand(j).setIsKill();
+          UseMO.setIsKill(false);
+          isKill = false;
+          break;
+        }
 
-    // Insert a copy to replace the original.
-    MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*SomeMI->getParent(), SomeMI,
-                                   SomeMI->getDebugLoc(),
+    // Insert the sub-register copy.
+    MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
                                    TII->get(TargetOpcode::COPY))
-      .addReg(DstReg, RegState::Define, NewDstSubIdx)
-      .addReg(SrcReg, 0, NewSrcSubIdx);
-
-    // Remove all the old extract instructions.
-    for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
-           UI = MRI->use_nodbg_begin(SrcReg),
-           UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ) {
-      MachineInstr *UseMI = &*UI;
-      ++UI;
-      if (UseMI == CopyMI)
-        continue;
-      assert(UseMI->isCopy());
-      // Move any kills to the new copy or extract instruction.
-      if (UseMI->getOperand(1).isKill()) {
-        CopyMI->getOperand(1).setIsKill();
-        if (LV)
-          // Update live variables
-          LV->replaceKillInstruction(SrcReg, UseMI, &*CopyMI);
-      }
-      UseMI->eraseFromParent();
+      .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
+      .addOperand(UseMO);
+
+    // The first def needs an <undef> flag because there is no live register
+    // before it.
+    if (!DefEmitted) {
+      CopyMI->getOperand(0).setIsUndef(true);
+      // Return an iterator pointing to the first inserted instr.
+      MBBI = CopyMI;
     }
-  }
-}
+    DefEmitted = true;
 
-static bool HasOtherRegSequenceUses(unsigned Reg, MachineInstr *RegSeq,
-                                    MachineRegisterInfo *MRI) {
-  for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(Reg),
-         UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
-    MachineInstr *UseMI = &*UI;
-    if (UseMI != RegSeq && UseMI->isRegSequence())
-      return true;
-  }
-  return false;
-}
-
-/// EliminateRegSequences - Eliminate REG_SEQUENCE instructions as part
-/// of the de-ssa process. This replaces sources of REG_SEQUENCE as
-/// sub-register references of the register defined by REG_SEQUENCE. e.g.
-///
-/// %reg1029<def>, %reg1030<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
-/// %reg1031<def> = REG_SEQUENCE %reg1029<kill>, 5, %reg1030<kill>, 6
-/// =>
-/// %reg1031:5<def>, %reg1031:6<def> = VLD1q16 %reg1024<kill>, ...
-bool TwoAddressInstructionPass::EliminateRegSequences() {
-  if (RegSequences.empty())
-    return false;
+    // Update LiveVariables' kill info.
+    if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
+      LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
 
-  for (unsigned i = 0, e = RegSequences.size(); i != e; ++i) {
-    MachineInstr *MI = RegSequences[i];
-    unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
-    if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
-        TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
-        !(MI->getNumOperands() & 1)) {
-      DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
-      llvm_unreachable(0);
-    }
-
-    bool IsImpDef = true;
-    SmallVector<unsigned, 4> RealSrcs;
-    SmallSet<unsigned, 4> Seen;
-    for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
-      unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
-      unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
-      if (MI->getOperand(i).getSubReg() ||
-          TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)) {
-        DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
-        llvm_unreachable(0);
-      }
-
-      MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
-      if (DefMI->isImplicitDef()) {
-        DefMI->eraseFromParent();
-        continue;
-      }
-      IsImpDef = false;
-
-      // Remember COPY sources. These might be candidate for coalescing.
-      if (DefMI->isCopy() && DefMI->getOperand(1).getSubReg())
-        RealSrcs.push_back(DefMI->getOperand(1).getReg());
-
-      bool isKill = MI->getOperand(i).isKill();
-      if (!Seen.insert(SrcReg) || MI->getParent() != DefMI->getParent() ||
-          !isKill || HasOtherRegSequenceUses(SrcReg, MI, MRI) ||
-          !TRI->getMatchingSuperRegClass(MRI->getRegClass(DstReg),
-                                         MRI->getRegClass(SrcReg), SubIdx)) {
-        // REG_SEQUENCE cannot have duplicated operands, add a copy.
-        // Also add an copy if the source is live-in the block. We don't want
-        // to end up with a partial-redef of a livein, e.g.
-        // BB0:
-        // reg1051:10<def> =
-        // ...
-        // BB1:
-        // ... = reg1051:10
-        // BB2:
-        // reg1051:9<def> =
-        // LiveIntervalAnalysis won't like it.
-        //
-        // If the REG_SEQUENCE doesn't kill its source, keeping live variables
-        // correctly up to date becomes very difficult. Insert a copy.
-
-        // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
-        // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
-        if (isKill)
-          for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
-            if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
-              MI->getOperand(j).setIsKill();
-              isKill = false;
-              break;
-            }
-
-        MachineBasicBlock::iterator InsertLoc = MI;
-        MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), InsertLoc,
-                                MI->getDebugLoc(), TII->get(TargetOpcode::COPY))
-            .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
-            .addReg(SrcReg, getKillRegState(isKill));
-        MI->getOperand(i).setReg(0);
-        if (LV && isKill)
-          LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
-        DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
-      }
-    }
-
-    for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
-      unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
-      if (!SrcReg) continue;
-      unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
-      UpdateRegSequenceSrcs(SrcReg, DstReg, SubIdx, MRI, *TRI);
-    }
+    DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
+  }
 
-    if (IsImpDef) {
-      DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
-      MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
-      for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
-        MI->RemoveOperand(j);      
-    } else {
-      DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
-      MI->eraseFromParent();
-    }
+  MachineBasicBlock::iterator EndMBBI =
+      std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
 
-    // Try coalescing some EXTRACT_SUBREG instructions. This can create
-    // INSERT_SUBREG instructions that must have <undef> flags added by
-    // LiveIntervalAnalysis, so only run it when LiveVariables is available.
-    if (LV)
-      CoalesceExtSubRegs(RealSrcs, DstReg);
+  if (!DefEmitted) {
+    DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
+    MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
+    for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
+      MI->RemoveOperand(j);
+  } else {
+    DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
+    MI->eraseFromParent();
   }
 
-  RegSequences.clear();
-  return true;
+  // Udpate LiveIntervals.
+  if (LIS)
+    LIS->repairIntervalsInRange(MBB, MBBI, EndMBBI, OrigRegs);
 }