Use MachineBasicBlock::transferSuccessors.
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / LiveVariables.h
1 //===-- llvm/CodeGen/LiveVariables.h - Live Variable Analysis ---*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the LiveVariables analysis pass.  For each machine
11 // instruction in the function, this pass calculates the set of registers that
12 // are immediately dead after the instruction (i.e., the instruction calculates
13 // the value, but it is never used) and the set of registers that are used by
14 // the instruction, but are never used after the instruction (i.e., they are
15 // killed).
16 //
17 // This class computes live variables using a sparse implementation based on
18 // the machine code SSA form.  This class computes live variable information for
19 // each virtual and _register allocatable_ physical register in a function.  It
20 // uses the dominance properties of SSA form to efficiently compute live
21 // variables for virtual registers, and assumes that physical registers are only
22 // live within a single basic block (allowing it to do a single local analysis
23 // to resolve physical register lifetimes in each basic block).  If a physical
24 // register is not register allocatable, it is not tracked.  This is useful for
25 // things like the stack pointer and condition codes.
26 //
27 //===----------------------------------------------------------------------===//
28
29 #ifndef LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
30 #define LLVM_CODEGEN_LIVEVARIABLES_H
31
32 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
33 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
34 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
35 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
36 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
37
38 namespace llvm {
39
40 class MachineRegisterInfo;
41 class TargetRegisterInfo;
42
43 class LiveVariables : public MachineFunctionPass {
44 public:
45   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
46   LiveVariables() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
47
48   /// VarInfo - This represents the regions where a virtual register is live in
49   /// the program.  We represent this with three different pieces of
50   /// information: the instruction that uniquely defines the value, the set of
51   /// blocks the instruction is live into and live out of, and the set of 
52   /// non-phi instructions that are the last users of the value.
53   ///
54   /// In the common case where a value is defined and killed in the same block,
55   /// DefInst is the defining inst, there is one killing instruction, and 
56   /// AliveBlocks is empty.
57   ///
58   /// Otherwise, the value is live out of the block.  If the value is live
59   /// across any blocks, these blocks are listed in AliveBlocks.  Blocks where
60   /// the liveness range ends are not included in AliveBlocks, instead being
61   /// captured by the Kills set.  In these blocks, the value is live into the
62   /// block (unless the value is defined and killed in the same block) and lives
63   /// until the specified instruction.  Note that there cannot ever be a value
64   /// whose Kills set contains two instructions from the same basic block.
65   ///
66   /// PHI nodes complicate things a bit.  If a PHI node is the last user of a
67   /// value in one of its predecessor blocks, it is not listed in the kills set,
68   /// but does include the predecessor block in the AliveBlocks set (unless that
69   /// block also defines the value).  This leads to the (perfectly sensical)
70   /// situation where a value is defined in a block, and the last use is a phi
71   /// node in the successor.  In this case, DefInst will be the defining
72   /// instruction, AliveBlocks is empty (the value is not live across any 
73   /// blocks) and Kills is empty (phi nodes are not included).  This is sensical
74   /// because the value must be live to the end of the block, but is not live in
75   /// any successor blocks.
76   struct VarInfo {
77     /// DefInst - The machine instruction that defines this register.
78     ///
79     MachineInstr *DefInst;
80
81     /// AliveBlocks - Set of blocks of which this value is alive completely
82     /// through.  This is a bit set which uses the basic block number as an
83     /// index.
84     ///
85     BitVector AliveBlocks;
86
87     /// UsedBlocks - Set of blocks of which this value is actually used. This
88     /// is a bit set which uses the basic block number as an index.
89     BitVector UsedBlocks;
90
91     /// NumUses - Number of uses of this register across the entire function.
92     ///
93     unsigned NumUses;
94
95     /// Kills - List of MachineInstruction's which are the last use of this
96     /// virtual register (kill it) in their basic block.
97     ///
98     std::vector<MachineInstr*> Kills;
99
100     VarInfo() : DefInst(0), NumUses(0) {}
101
102     /// removeKill - Delete a kill corresponding to the specified
103     /// machine instruction. Returns true if there was a kill
104     /// corresponding to this instruction, false otherwise.
105     bool removeKill(MachineInstr *MI) {
106       std::vector<MachineInstr*>::iterator
107         I = std::find(Kills.begin(), Kills.end(), MI);
108       if (I == Kills.end())
109         return false;
110       Kills.erase(I);
111       return true;
112     }
113     
114     void dump() const;
115   };
116
117 private:
118   /// VirtRegInfo - This list is a mapping from virtual register number to
119   /// variable information.  FirstVirtualRegister is subtracted from the virtual
120   /// register number before indexing into this list.
121   ///
122   std::vector<VarInfo> VirtRegInfo;
123
124   /// ReservedRegisters - This vector keeps track of which registers
125   /// are reserved register which are not allocatable by the target machine.
126   /// We can not track liveness for values that are in this set.
127   ///
128   BitVector ReservedRegisters;
129
130 private:   // Intermediate data structures
131   MachineFunction *MF;
132
133   MachineRegisterInfo* MRI;
134
135   const TargetRegisterInfo *TRI;
136
137   // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last def of a
138   // physical register. This is a purely local property, because all physical
139   // register references are presumed dead across basic blocks.
140   MachineInstr **PhysRegDef;
141
142   // PhysRegInfo - Keep track of which instruction was the last use of a
143   // physical register. This is a purely local property, because all physical
144   // register references are presumed dead across basic blocks.
145   MachineInstr **PhysRegUse;
146
147   SmallVector<unsigned, 4> *PHIVarInfo;
148
149   // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
150   // current basic block.
151   DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
152
153   /// HandlePhysRegKill - Add kills of Reg and its sub-registers to the
154   /// uses. Pay special attention to the sub-register uses which may come below
155   /// the last use of the whole register.
156   bool HandlePhysRegKill(unsigned Reg);
157
158   void HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
159   void HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI);
160
161   /// FindLastPartialDef - Return the last partial def of the specified register.
162   /// Also returns the sub-register that's defined.
163   MachineInstr *FindLastPartialDef(unsigned Reg, unsigned &PartDefReg);
164
165   /// hasRegisterUseBelow - Return true if the specified register is used after
166   /// the current instruction and before it's next definition.
167   bool hasRegisterUseBelow(unsigned Reg, MachineBasicBlock::iterator I,
168                            MachineBasicBlock *MBB);
169
170   /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
171   /// particular, we want to map the variable information of a virtual
172   /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg
173   /// is coming from.
174   void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
175 public:
176
177   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
178
179   /// RegisterDefIsDead - Return true if the specified instruction defines the
180   /// specified register, but that definition is dead.
181   bool RegisterDefIsDead(MachineInstr *MI, unsigned Reg) const;
182
183   //===--------------------------------------------------------------------===//
184   //  API to update live variable information
185
186   /// instructionChanged - When the address of an instruction changes, this
187   /// method should be called so that live variables can update its internal
188   /// data structures.  This removes the records for OldMI, transfering them to
189   /// the records for NewMI.
190   void instructionChanged(MachineInstr *OldMI, MachineInstr *NewMI);
191
192   /// addVirtualRegisterKilled - Add information about the fact that the
193   /// specified register is killed after being used by the specified
194   /// instruction. If AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's
195   /// not found.
196   void addVirtualRegisterKilled(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
197                                 bool AddIfNotFound = false) {
198     if (MI->addRegisterKilled(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
199       getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI); 
200   }
201
202   /// removeVirtualRegisterKilled - Remove the specified virtual
203   /// register from the live variable information. Returns true if the
204   /// variable was marked as killed by the specified instruction,
205   /// false otherwise.
206   bool removeVirtualRegisterKilled(unsigned reg,
207                                    MachineBasicBlock *MBB,
208                                    MachineInstr *MI) {
209     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
210       return false;
211
212     bool Removed = false;
213     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
214       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
215       if (MO.isRegister() && MO.isKill() && MO.getReg() == reg) {
216         MO.setIsKill(false);
217         Removed = true;
218         break;
219       }
220     }
221
222     assert(Removed && "Register is not used by this instruction!");
223     return true;
224   }
225
226   /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
227   /// instruction.
228   void removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI);
229
230   /// addVirtualRegisterDead - Add information about the fact that the specified
231   /// register is dead after being used by the specified instruction. If
232   /// AddIfNotFound is true, add a implicit operand if it's not found.
233   void addVirtualRegisterDead(unsigned IncomingReg, MachineInstr *MI,
234                               bool AddIfNotFound = false) {
235     if (MI->addRegisterDead(IncomingReg, TRI, AddIfNotFound))
236         getVarInfo(IncomingReg).Kills.push_back(MI);
237   }
238
239   /// removeVirtualRegisterDead - Remove the specified virtual
240   /// register from the live variable information. Returns true if the
241   /// variable was marked dead at the specified instruction, false
242   /// otherwise.
243   bool removeVirtualRegisterDead(unsigned reg,
244                                  MachineBasicBlock *MBB,
245                                  MachineInstr *MI) {
246     if (!getVarInfo(reg).removeKill(MI))
247       return false;
248
249     bool Removed = false;
250     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
251       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
252       if (MO.isRegister() && MO.isDef() && MO.getReg() == reg) {
253         MO.setIsDead(false);
254         Removed = true;
255         break;
256       }
257     }
258     assert(Removed && "Register is not defined by this instruction!");
259     return true;
260   }
261
262   /// removeVirtualRegistersDead - Remove all of the dead registers for the
263   /// specified instruction from the live variable information.
264   void removeVirtualRegistersDead(MachineInstr *MI);
265   
266   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
267     AU.setPreservesAll();
268   }
269
270   virtual void releaseMemory() {
271     VirtRegInfo.clear();
272   }
273
274   /// getVarInfo - Return the VarInfo structure for the specified VIRTUAL
275   /// register.
276   VarInfo &getVarInfo(unsigned RegIdx);
277
278   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
279                                MachineBasicBlock *BB);
280   void MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo, MachineBasicBlock* DefBlock,
281                                MachineBasicBlock *BB,
282                                std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList);
283   void HandleVirtRegUse(unsigned reg, MachineBasicBlock *MBB,
284                         MachineInstr *MI);
285 };
286
287 } // End llvm namespace
288
289 #endif