include/llvm/CodeGen/LiveInterval.h

   1 //===-- llvm/CodeGen/LiveInterval.h - Interval representation ---*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the LiveRange and LiveInterval classes.  Given some
  11 // numbering of each the machine instructions an interval [i, j) is said to be a
  12 // live interval for register v if there is no instruction with number j' > j
  13 // such that v is live at j' and there is no instruction with number i' < i such
  14 // that v is live at i'. In this implementation intervals can have holes,
  15 // i.e. an interval might look like [1,20), [50,65), [1000,1001).  Each
  16 // individual range is represented as an instance of LiveRange, and the whole
  17 // interval is represented as an instance of LiveInterval.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVAL_H
  22 #define LLVM_CODEGEN_LIVEINTERVAL_H
  23
  24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  25 #include "llvm/Support/Streams.h"
  26 #include <iosfwd>
  27 #include <vector>
  28 #include <cassert>
  29
  30 namespace llvm {
  31   class MRegisterInfo;
  32
  33   /// LiveRange structure - This represents a simple register range in the
  34   /// program, with an inclusive start point and an exclusive end point.
  35   /// These ranges are rendered as [start,end).
  36   struct LiveRange {
  37     unsigned start;  // Start point of the interval (inclusive)
  38     unsigned end;    // End point of the interval (exclusive)
  39     unsigned ValId;  // identifier for the value contained in this interval.
  40
  41     LiveRange(unsigned S, unsigned E, unsigned V) : start(S), end(E), ValId(V) {
  42       assert(S < E && "Cannot create empty or backwards range");
  43     }
  44
  45     /// contains - Return true if the index is covered by this range.
  46     ///
  47     bool contains(unsigned I) const {
  48       return start <= I && I < end;
  49     }
  50
  51     bool operator<(const LiveRange &LR) const {
  52       return start < LR.start || (start == LR.start && end < LR.end);
  53     }
  54     bool operator==(const LiveRange &LR) const {
  55       return start == LR.start && end == LR.end;
  56     }
  57
  58     void dump() const;
  59
  60   private:
  61     LiveRange(); // DO NOT IMPLEMENT
  62   };
  63
  64   std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const LiveRange &LR);
  65   inline llvm_ostream& operator<<(llvm_ostream& os, const LiveRange &LR) {
  66     if (os.stream()) *os.stream() << LR;
  67     return os;
  68   }
  69
  70   inline bool operator<(unsigned V, const LiveRange &LR) {
  71     return V < LR.start;
  72   }
  73
  74   inline bool operator<(const LiveRange &LR, unsigned V) {
  75     return LR.start < V;
  76   }
  77
  78   /// LiveInterval - This class represents some number of live ranges for a
  79   /// register or value.  This class also contains a bit of register allocator
  80   /// state.
  81   struct LiveInterval {
  82     typedef SmallVector<LiveRange,4> Ranges;
  83     unsigned reg;        // the register of this interval
  84     float weight;        // weight of this interval
  85     Ranges ranges;       // the ranges in which this register is live
  86   private:
  87     /// ValueNumberInfo - If this value number is not defined by a copy, this
  88     /// holds ~0,x.  If the value number is not in use, it contains ~1,x to
  89     /// indicate that the value # is not used.  If the val# is defined by a
  90     /// copy, the first entry is the instruction # of the copy, and the second
  91     /// is the register number copied from.
  92     SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> ValueNumberInfo;
  93   public:
  94
  95     LiveInterval(unsigned Reg, float Weight)
  96       : reg(Reg), weight(Weight) {
  97     }
  98
  99     typedef Ranges::iterator iterator;
 100     iterator begin() { return ranges.begin(); }
 101     iterator end()   { return ranges.end(); }
 102
 103     typedef Ranges::const_iterator const_iterator;
 104     const_iterator begin() const { return ranges.begin(); }
 105     const_iterator end() const  { return ranges.end(); }
 106
 107
 108     /// advanceTo - Advance the specified iterator to point to the LiveRange
 109     /// containing the specified position, or end() if the position is past the
 110     /// end of the interval.  If no LiveRange contains this position, but the
 111     /// position is in a hole, this method returns an iterator pointing the the
 112     /// LiveRange immediately after the hole.
 113     iterator advanceTo(iterator I, unsigned Pos) {
 114       if (Pos >= endNumber())
 115         return end();
 116       while (I->end <= Pos) ++I;
 117       return I;
 118     }
 119
 120     void swap(LiveInterval& other) {
 121       std::swap(reg, other.reg);
 122       std::swap(weight, other.weight);
 123       std::swap(ranges, other.ranges);
 124       std::swap(ValueNumberInfo, other.ValueNumberInfo);
 125     }
 126
 127     bool containsOneValue() const { return ValueNumberInfo.size() == 1; }
 128
 129     unsigned getNumValNums() const { return ValueNumberInfo.size(); }
 130
 131     /// getNextValue - Create a new value number and return it.  MIIdx specifies
 132     /// the instruction that defines the value number.
 133     unsigned getNextValue(unsigned MIIdx, unsigned SrcReg) {
 134       ValueNumberInfo.push_back(std::make_pair(MIIdx, SrcReg));
 135       return ValueNumberInfo.size()-1;
 136     }
 137
 138     /// getInstForValNum - Return the machine instruction index that defines the
 139     /// specified value number.
 140     unsigned getInstForValNum(unsigned ValNo) const {
 141       //assert(ValNo < ValueNumberInfo.size());
 142       return ValueNumberInfo[ValNo].first;
 143     }
 144
 145     unsigned getSrcRegForValNum(unsigned ValNo) const {
 146       //assert(ValNo < ValueNumberInfo.size());
 147       if (ValueNumberInfo[ValNo].first < ~2U)
 148         return ValueNumberInfo[ValNo].second;
 149       return 0;
 150     }
 151
 152     std::pair<unsigned, unsigned> getValNumInfo(unsigned ValNo) const {
 153       //assert(ValNo < ValueNumberInfo.size());
 154       return ValueNumberInfo[ValNo];
 155     }
 156
 157     /// setValueNumberInfo - Change the value number info for the specified
 158     /// value number.
 159     void setValueNumberInfo(unsigned ValNo,
 160                             const std::pair<unsigned, unsigned> &I){
 161       ValueNumberInfo[ValNo] = I;
 162     }
 163
 164     /// MergeValueNumberInto - This method is called when two value nubmers
 165     /// are found to be equivalent.  This eliminates V1, replacing all
 166     /// LiveRanges with the V1 value number with the V2 value number.  This can
 167     /// cause merging of V1/V2 values numbers and compaction of the value space.
 168     void MergeValueNumberInto(unsigned V1, unsigned V2);
 169
 170     /// MergeInClobberRanges - For any live ranges that are not defined in the
 171     /// current interval, but are defined in the Clobbers interval, mark them
 172     /// used with an unknown definition value.
 173     void MergeInClobberRanges(const LiveInterval &Clobbers);
 174
 175
 176     /// MergeRangesInAsValue - Merge all of the intervals in RHS into this live
 177     /// interval as the specified value number.  The LiveRanges in RHS are
 178     /// allowed to overlap with LiveRanges in the current interval, but only if
 179     /// the overlapping LiveRanges have the specified value number.
 180     void MergeRangesInAsValue(const LiveInterval &RHS, unsigned LHSValNo);
 181
 182     bool empty() const { return ranges.empty(); }
 183
 184     /// beginNumber - Return the lowest numbered slot covered by interval.
 185     unsigned beginNumber() const {
 186       assert(!empty() && "empty interval for register");
 187       return ranges.front().start;
 188     }
 189
 190     /// endNumber - return the maximum point of the interval of the whole,
 191     /// exclusive.
 192     unsigned endNumber() const {
 193       assert(!empty() && "empty interval for register");
 194       return ranges.back().end;
 195     }
 196
 197     bool expiredAt(unsigned index) const {
 198       return index >= endNumber();
 199     }
 200
 201     bool liveAt(unsigned index) const;
 202
 203     /// getLiveRangeContaining - Return the live range that contains the
 204     /// specified index, or null if there is none.
 205     const LiveRange *getLiveRangeContaining(unsigned Idx) const {
 206       const_iterator I = FindLiveRangeContaining(Idx);
 207       return I == end() ? 0 : &*I;
 208     }
 209
 210     /// FindLiveRangeContaining - Return an iterator to the live range that
 211     /// contains the specified index, or end() if there is none.
 212     const_iterator FindLiveRangeContaining(unsigned Idx) const;
 213
 214     /// FindLiveRangeContaining - Return an iterator to the live range that
 215     /// contains the specified index, or end() if there is none.
 216     iterator FindLiveRangeContaining(unsigned Idx);
 217
 218     /// getOverlapingRanges - Given another live interval which is defined as a
 219     /// copy from this one, return a list of all of the live ranges where the
 220     /// two overlap and have different value numbers.
 221     void getOverlapingRanges(const LiveInterval &Other, unsigned CopyIdx,
 222                              std::vector<LiveRange*> &Ranges);
 223
 224     /// overlaps - Return true if the intersection of the two live intervals is
 225     /// not empty.
 226     bool overlaps(const LiveInterval& other) const {
 227       return overlapsFrom(other, other.begin());
 228     }
 229
 230     /// overlapsFrom - Return true if the intersection of the two live intervals
 231     /// is not empty.  The specified iterator is a hint that we can begin
 232     /// scanning the Other interval starting at I.
 233     bool overlapsFrom(const LiveInterval& other, const_iterator I) const;
 234
 235     /// addRange - Add the specified LiveRange to this interval, merging
 236     /// intervals as appropriate.  This returns an iterator to the inserted live
 237     /// range (which may have grown since it was inserted.
 238     void addRange(LiveRange LR) {
 239       addRangeFrom(LR, ranges.begin());
 240     }
 241
 242     /// join - Join two live intervals (this, and other) together.  This applies
 243     /// mappings to the value numbers in the LHS/RHS intervals as specified.  If
 244     /// the intervals are not joinable, this aborts.
 245     void join(LiveInterval &Other, int *ValNoAssignments,
 246               int *RHSValNoAssignments,
 247               SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>,16> &NewValueNumberInfo);
 248
 249     /// removeRange - Remove the specified range from this interval.  Note that
 250     /// the range must already be in this interval in its entirety.
 251     void removeRange(unsigned Start, unsigned End);
 252
 253     void removeRange(LiveRange LR) {
 254       removeRange(LR.start, LR.end);
 255     }
 256
 257     bool operator<(const LiveInterval& other) const {
 258       return beginNumber() < other.beginNumber();
 259     }
 260
 261     void print(llvm_ostream OS, const MRegisterInfo *MRI = 0) const;
 262     void print(std::ostream &OS, const MRegisterInfo *MRI = 0) const {
 263       print(llvm_ostream(OS), MRI);
 264     }
 265     void dump() const;
 266
 267   private:
 268     Ranges::iterator addRangeFrom(LiveRange LR, Ranges::iterator From);
 269     void extendIntervalEndTo(Ranges::iterator I, unsigned NewEnd);
 270     Ranges::iterator extendIntervalStartTo(Ranges::iterator I, unsigned NewStr);
 271     LiveInterval& operator=(const LiveInterval& rhs); // DO NOT IMPLEMENT
 272   };
 273
 274   inline llvm_ostream &operator<<(llvm_ostream &OS, const LiveInterval &LI) {
 275     LI.print(OS);
 276     return OS;
 277   }
 278
 279   inline std::ostream &operator<<(std::ostream &OS, const LiveInterval &LI) {
 280     LI.print(OS);
 281     return OS;
 282   }
 283 }
 284
 285 #endif