lib/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.cpp

   1 //===-- LiveIntervalAnalysis.cpp - Live Interval Analysis -----------------===//
   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 LiveInterval analysis pass which is used
  11 // by the Linear Scan Register allocator. This pass linearizes the
  12 // basic blocks of the function in DFS order and uses the
  13 // LiveVariables pass to conservatively compute live intervals for
  14 // each virtual and physical register.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "liveintervals"
  19 #include "LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "VirtRegMap.h"
  21 #include "llvm/Value.h"
  22 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  28 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  34 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  35 #include <algorithm>
  36 #include <cmath>
  37 using namespace llvm;
  38
  39 namespace {
  40   RegisterAnalysis<LiveIntervals> X("liveintervals", "Live Interval Analysis");
  41
  42   Statistic<> numIntervals
  43   ("liveintervals", "Number of original intervals");
  44
  45   Statistic<> numIntervalsAfter
  46   ("liveintervals", "Number of intervals after coalescing");
  47
  48   Statistic<> numJoins
  49   ("liveintervals", "Number of interval joins performed");
  50
  51   Statistic<> numPeep
  52   ("liveintervals", "Number of identity moves eliminated after coalescing");
  53
  54   Statistic<> numFolded
  55   ("liveintervals", "Number of loads/stores folded into instructions");
  56
  57   cl::opt<bool>
  58   EnableJoining("join-liveintervals",
  59                 cl::desc("Join compatible live intervals"),
  60                 cl::init(true));
  61 };
  62
  63 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const
  64 {
  65   AU.addPreserved<LiveVariables>();
  66   AU.addRequired<LiveVariables>();
  67   AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  68   AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
  69   AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
  70   AU.addRequired<LoopInfo>();
  71   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  72 }
  73
  74 void LiveIntervals::releaseMemory()
  75 {
  76   mi2iMap_.clear();
  77   i2miMap_.clear();
  78   r2iMap_.clear();
  79   r2rMap_.clear();
  80 }
  81
  82
  83 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
  84 ///
  85 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
  86   mf_ = &fn;
  87   tm_ = &fn.getTarget();
  88   mri_ = tm_->getRegisterInfo();
  89   tii_ = tm_->getInstrInfo();
  90   lv_ = &getAnalysis<LiveVariables>();
  91   allocatableRegs_ = mri_->getAllocatableSet(fn);
  92   r2rMap_.grow(mf_->getSSARegMap()->getLastVirtReg());
  93
  94   // number MachineInstrs
  95   unsigned miIndex = 0;
  96   for (MachineFunction::iterator mbb = mf_->begin(), mbbEnd = mf_->end();
  97        mbb != mbbEnd; ++mbb)
  98     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
  99          mi != miEnd; ++mi) {
 100       bool inserted = mi2iMap_.insert(std::make_pair(mi, miIndex)).second;
 101       assert(inserted && "multiple MachineInstr -> index mappings");
 102       i2miMap_.push_back(mi);
 103       miIndex += InstrSlots::NUM;
 104     }
 105
 106   computeIntervals();
 107
 108   numIntervals += getNumIntervals();
 109
 110 #if 1
 111   DEBUG(std::cerr << "********** INTERVALS **********\n");
 112   DEBUG(for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 113         std::cerr << I->second << "\n");
 114 #endif
 115
 116   // join intervals if requested
 117   if (EnableJoining) joinIntervals();
 118
 119   numIntervalsAfter += getNumIntervals();
 120
 121   // perform a final pass over the instructions and compute spill
 122   // weights, coalesce virtual registers and remove identity moves
 123   const LoopInfo& loopInfo = getAnalysis<LoopInfo>();
 124
 125   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 126        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 127     MachineBasicBlock* mbb = mbbi;
 128     unsigned loopDepth = loopInfo.getLoopDepth(mbb->getBasicBlock());
 129
 130     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbb->begin(), mie = mbb->end();
 131          mii != mie; ) {
 132       // if the move will be an identity move delete it
 133       unsigned srcReg, dstReg, RegRep;
 134       if (tii_->isMoveInstr(*mii, srcReg, dstReg) &&
 135           (RegRep = rep(srcReg)) == rep(dstReg)) {
 136         // remove from def list
 137         LiveInterval &interval = getOrCreateInterval(RegRep);
 138         // remove index -> MachineInstr and
 139         // MachineInstr -> index mappings
 140         Mi2IndexMap::iterator mi2i = mi2iMap_.find(mii);
 141         if (mi2i != mi2iMap_.end()) {
 142           i2miMap_[mi2i->second/InstrSlots::NUM] = 0;
 143           mi2iMap_.erase(mi2i);
 144         }
 145         mii = mbbi->erase(mii);
 146         ++numPeep;
 147       }
 148       else {
 149         for (unsigned i = 0; i < mii->getNumOperands(); ++i) {
 150           const MachineOperand& mop = mii->getOperand(i);
 151           if (mop.isRegister() && mop.getReg() &&
 152               MRegisterInfo::isVirtualRegister(mop.getReg())) {
 153             // replace register with representative register
 154             unsigned reg = rep(mop.getReg());
 155             mii->SetMachineOperandReg(i, reg);
 156
 157             LiveInterval &RegInt = getInterval(reg);
 158             RegInt.weight +=
 159               (mop.isUse() + mop.isDef()) * pow(10.0F, (int)loopDepth);
 160           }
 161         }
 162         ++mii;
 163       }
 164     }
 165   }
 166
 167   DEBUG(dump());
 168   return true;
 169 }
 170
 171 /// print - Implement the dump method.
 172 void LiveIntervals::print(std::ostream &O, const Module* ) const {
 173   O << "********** INTERVALS **********\n";
 174   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 175     O << "  " << I->second << "\n";
 176
 177   O << "********** MACHINEINSTRS **********\n";
 178   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 179        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 180     O << ((Value*)mbbi->getBasicBlock())->getName() << ":\n";
 181     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbbi->begin(),
 182            mie = mbbi->end(); mii != mie; ++mii) {
 183       O << getInstructionIndex(mii) << '\t' << *mii;
 184     }
 185   }
 186 }
 187
 188 std::vector<LiveInterval*> LiveIntervals::
 189 addIntervalsForSpills(const LiveInterval &li, VirtRegMap &vrm, int slot) {
 190   // since this is called after the analysis is done we don't know if
 191   // LiveVariables is available
 192   lv_ = getAnalysisToUpdate<LiveVariables>();
 193
 194   std::vector<LiveInterval*> added;
 195
 196   assert(li.weight != HUGE_VAL &&
 197          "attempt to spill already spilled interval!");
 198
 199   DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadding intervals for spills for interval: "
 200         << li << '\n');
 201
 202   const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(li.reg);
 203
 204   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
 205          i = li.ranges.begin(), e = li.ranges.end(); i != e; ++i) {
 206     unsigned index = getBaseIndex(i->start);
 207     unsigned end = getBaseIndex(i->end-1) + InstrSlots::NUM;
 208     for (; index != end; index += InstrSlots::NUM) {
 209       // skip deleted instructions
 210       while (index != end && !getInstructionFromIndex(index))
 211         index += InstrSlots::NUM;
 212       if (index == end) break;
 213
 214       MachineBasicBlock::iterator mi = getInstructionFromIndex(index);
 215
 216     for_operand:
 217       for (unsigned i = 0; i != mi->getNumOperands(); ++i) {
 218         MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 219         if (mop.isRegister() && mop.getReg() == li.reg) {
 220           // First thing, attempt to fold the memory reference into the
 221           // instruction.  If we can do this, we don't need to insert spill
 222           // code.
 223           if (MachineInstr* fmi = mri_->foldMemoryOperand(mi, i, slot)) {
 224             if (lv_)
 225               lv_->instructionChanged(mi, fmi);
 226             vrm.virtFolded(li.reg, mi, i, fmi);
 227             mi2iMap_.erase(mi);
 228             i2miMap_[index/InstrSlots::NUM] = fmi;
 229             mi2iMap_[fmi] = index;
 230             MachineBasicBlock &MBB = *mi->getParent();
 231             mi = MBB.insert(MBB.erase(mi), fmi);
 232             ++numFolded;
 233
 234             // Folding the load/store can completely change the instruction in
 235             // unpredictable ways, rescan it from the beginning.
 236             goto for_operand;
 237           } else {
 238             // This is tricky. We need to add information in the interval about
 239             // the spill code so we have to use our extra load/store slots.
 240             //
 241             // If we have a use we are going to have a load so we start the
 242             // interval from the load slot onwards. Otherwise we start from the
 243             // def slot.
 244             unsigned start = (mop.isUse() ?
 245                               getLoadIndex(index) :
 246                               getDefIndex(index));
 247             // If we have a def we are going to have a store right after it so
 248             // we end the interval after the use of the next
 249             // instruction. Otherwise we end after the use of this instruction.
 250             unsigned end = 1 + (mop.isDef() ?
 251                                 getStoreIndex(index) :
 252                                 getUseIndex(index));
 253
 254             // create a new register for this spill
 255             unsigned nReg = mf_->getSSARegMap()->createVirtualRegister(rc);
 256             mi->SetMachineOperandReg(i, nReg);
 257             vrm.grow();
 258             vrm.assignVirt2StackSlot(nReg, slot);
 259             LiveInterval& nI = getOrCreateInterval(nReg);
 260             assert(nI.empty());
 261
 262             // the spill weight is now infinity as it
 263             // cannot be spilled again
 264             nI.weight = float(HUGE_VAL);
 265             LiveRange LR(start, end, nI.getNextValue());
 266             DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 267             nI.addRange(LR);
 268             added.push_back(&nI);
 269
 270             // update live variables if it is available
 271             if (lv_)
 272               lv_->addVirtualRegisterKilled(nReg, mi);
 273             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tadded new interval: " << nI << '\n');
 274           }
 275         }
 276       }
 277     }
 278   }
 279
 280   return added;
 281 }
 282
 283 void LiveIntervals::printRegName(unsigned reg) const
 284 {
 285   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
 286     std::cerr << mri_->getName(reg);
 287   else
 288     std::cerr << "%reg" << reg;
 289 }
 290
 291 void LiveIntervals::handleVirtualRegisterDef(MachineBasicBlock* mbb,
 292                                              MachineBasicBlock::iterator mi,
 293                                              LiveInterval& interval)
 294 {
 295   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 296   LiveVariables::VarInfo& vi = lv_->getVarInfo(interval.reg);
 297
 298   // Virtual registers may be defined multiple times (due to phi
 299   // elimination and 2-addr elimination).  Much of what we do only has to be
 300   // done once for the vreg.  We use an empty interval to detect the first
 301   // time we see a vreg.
 302   if (interval.empty()) {
 303     // Get the Idx of the defining instructions.
 304     unsigned defIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 305
 306     unsigned ValNum = interval.getNextValue();
 307     assert(ValNum == 0 && "First value in interval is not 0?");
 308     ValNum = 0;  // Clue in the optimizer.
 309
 310     // Loop over all of the blocks that the vreg is defined in.  There are
 311     // two cases we have to handle here.  The most common case is a vreg
 312     // whose lifetime is contained within a basic block.  In this case there
 313     // will be a single kill, in MBB, which comes after the definition.
 314     if (vi.Kills.size() == 1 && vi.Kills[0]->getParent() == mbb) {
 315       // FIXME: what about dead vars?
 316       unsigned killIdx;
 317       if (vi.Kills[0] != mi)
 318         killIdx = getUseIndex(getInstructionIndex(vi.Kills[0]))+1;
 319       else
 320         killIdx = defIndex+1;
 321
 322       // If the kill happens after the definition, we have an intra-block
 323       // live range.
 324       if (killIdx > defIndex) {
 325         assert(vi.AliveBlocks.empty() &&
 326                "Shouldn't be alive across any blocks!");
 327         LiveRange LR(defIndex, killIdx, ValNum);
 328         interval.addRange(LR);
 329         DEBUG(std::cerr << " +" << LR << "\n");
 330         return;
 331       }
 332     }
 333
 334     // The other case we handle is when a virtual register lives to the end
 335     // of the defining block, potentially live across some blocks, then is
 336     // live into some number of blocks, but gets killed.  Start by adding a
 337     // range that goes from this definition to the end of the defining block.
 338     LiveRange NewLR(defIndex,
 339                     getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 340                     ValNum);
 341     DEBUG(std::cerr << " +" << NewLR);
 342     interval.addRange(NewLR);
 343
 344     // Iterate over all of the blocks that the variable is completely
 345     // live in, adding [insrtIndex(begin), instrIndex(end)+4) to the
 346     // live interval.
 347     for (unsigned i = 0, e = vi.AliveBlocks.size(); i != e; ++i) {
 348       if (vi.AliveBlocks[i]) {
 349         MachineBasicBlock* mbb = mf_->getBlockNumbered(i);
 350         if (!mbb->empty()) {
 351           LiveRange LR(getInstructionIndex(&mbb->front()),
 352                        getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 353                        ValNum);
 354           interval.addRange(LR);
 355           DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 356         }
 357       }
 358     }
 359
 360     // Finally, this virtual register is live from the start of any killing
 361     // block to the 'use' slot of the killing instruction.
 362     for (unsigned i = 0, e = vi.Kills.size(); i != e; ++i) {
 363       MachineInstr *Kill = vi.Kills[i];
 364       LiveRange LR(getInstructionIndex(Kill->getParent()->begin()),
 365                    getUseIndex(getInstructionIndex(Kill))+1,
 366                    ValNum);
 367       interval.addRange(LR);
 368       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 369     }
 370
 371   } else {
 372     // If this is the second time we see a virtual register definition, it
 373     // must be due to phi elimination or two addr elimination.  If this is
 374     // the result of two address elimination, then the vreg is the first
 375     // operand, and is a def-and-use.
 376     if (mi->getOperand(0).isRegister() &&
 377         mi->getOperand(0).getReg() == interval.reg &&
 378         mi->getOperand(0).isDef() && mi->getOperand(0).isUse()) {
 379       // If this is a two-address definition, then we have already processed
 380       // the live range.  The only problem is that we didn't realize there
 381       // are actually two values in the live interval.  Because of this we
 382       // need to take the LiveRegion that defines this register and split it
 383       // into two values.
 384       unsigned DefIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(vi.DefInst));
 385       unsigned RedefIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 386
 387       // Delete the initial value, which should be short and continuous,
 388       // becuase the 2-addr copy must be in the same MBB as the redef.
 389       interval.removeRange(DefIndex, RedefIndex);
 390
 391       LiveRange LR(DefIndex, RedefIndex, interval.getNextValue());
 392       DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 393       interval.addRange(LR);
 394
 395       // If this redefinition is dead, we need to add a dummy unit live
 396       // range covering the def slot.
 397       for (LiveVariables::killed_iterator KI = lv_->dead_begin(mi),
 398              E = lv_->dead_end(mi); KI != E; ++KI)
 399         if (KI->second == interval.reg) {
 400           interval.addRange(LiveRange(RedefIndex, RedefIndex+1, 0));
 401           break;
 402         }
 403
 404       DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 405
 406     } else {
 407       // Otherwise, this must be because of phi elimination.  If this is the
 408       // first redefinition of the vreg that we have seen, go back and change
 409       // the live range in the PHI block to be a different value number.
 410       if (interval.containsOneValue()) {
 411         assert(vi.Kills.size() == 1 &&
 412                "PHI elimination vreg should have one kill, the PHI itself!");
 413
 414         // Remove the old range that we now know has an incorrect number.
 415         MachineInstr *Killer = vi.Kills[0];
 416         unsigned Start = getInstructionIndex(Killer->getParent()->begin());
 417         unsigned End = getUseIndex(getInstructionIndex(Killer))+1;
 418         DEBUG(std::cerr << "Removing [" << Start << "," << End << "] from: "
 419               << interval << "\n");
 420         interval.removeRange(Start, End);
 421         DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 422
 423         // Replace the interval with one of a NEW value number.
 424         LiveRange LR(Start, End, interval.getNextValue());
 425         DEBUG(std::cerr << " replace range with " << LR);
 426         interval.addRange(LR);
 427         DEBUG(std::cerr << "RESULT: " << interval);
 428       }
 429
 430       // In the case of PHI elimination, each variable definition is only
 431       // live until the end of the block.  We've already taken care of the
 432       // rest of the live range.
 433       unsigned defIndex = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 434       LiveRange LR(defIndex,
 435                    getInstructionIndex(&mbb->back()) + InstrSlots::NUM,
 436                    interval.getNextValue());
 437       interval.addRange(LR);
 438       DEBUG(std::cerr << " +" << LR);
 439     }
 440   }
 441
 442   DEBUG(std::cerr << '\n');
 443 }
 444
 445 void LiveIntervals::handlePhysicalRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 446                                               MachineBasicBlock::iterator mi,
 447                                               LiveInterval& interval,
 448                                               unsigned SrcReg, unsigned DestReg)
 449 {
 450   // A physical register cannot be live across basic block, so its
 451   // lifetime must end somewhere in its defining basic block.
 452   DEBUG(std::cerr << "\t\tregister: "; printRegName(interval.reg));
 453   typedef LiveVariables::killed_iterator KillIter;
 454
 455   unsigned baseIndex = getInstructionIndex(mi);
 456   unsigned start = getDefIndex(baseIndex);
 457   unsigned end = start;
 458
 459   // If it is not used after definition, it is considered dead at
 460   // the instruction defining it. Hence its interval is:
 461   // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 462   for (KillIter ki = lv_->dead_begin(mi), ke = lv_->dead_end(mi);
 463        ki != ke; ++ki) {
 464     if (interval.reg == ki->second) {
 465       DEBUG(std::cerr << " dead");
 466       end = getDefIndex(start) + 1;
 467       goto exit;
 468     }
 469   }
 470
 471   // If it is not dead on definition, it must be killed by a
 472   // subsequent instruction. Hence its interval is:
 473   // [defSlot(def), useSlot(kill)+1)
 474   while (true) {
 475     ++mi;
 476     assert(mi != MBB->end() && "physreg was not killed in defining block!");
 477     baseIndex += InstrSlots::NUM;
 478     for (KillIter ki = lv_->killed_begin(mi), ke = lv_->killed_end(mi);
 479          ki != ke; ++ki) {
 480       if (interval.reg == ki->second) {
 481         DEBUG(std::cerr << " killed");
 482         end = getUseIndex(baseIndex) + 1;
 483         goto exit;
 484       }
 485     }
 486   }
 487
 488 exit:
 489   assert(start < end && "did not find end of interval?");
 490
 491   // Finally, if this is defining a new range for the physical register, and if
 492   // that physreg is just a copy from a vreg, and if THAT vreg was a copy from
 493   // the physreg, then the new fragment has the same value as the one copied
 494   // into the vreg.
 495   if (interval.reg == DestReg && !interval.empty() &&
 496       MRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
 497
 498     // Get the live interval for the vreg, see if it is defined by a copy.
 499     LiveInterval &SrcInterval = getOrCreateInterval(SrcReg);
 500
 501     if (SrcInterval.containsOneValue()) {
 502       assert(!SrcInterval.empty() && "Can't contain a value and be empty!");
 503
 504       // Get the first index of the first range.  Though the interval may have
 505       // multiple liveranges in it, we only check the first.
 506       unsigned StartIdx = SrcInterval.begin()->start;
 507       MachineInstr *SrcDefMI = getInstructionFromIndex(StartIdx);
 508
 509       // Check to see if the vreg was defined by a copy instruction, and that
 510       // the source was this physreg.
 511       unsigned VRegSrcSrc, VRegSrcDest;
 512       if (tii_->isMoveInstr(*SrcDefMI, VRegSrcSrc, VRegSrcDest) &&
 513           SrcReg == VRegSrcDest && VRegSrcSrc == DestReg) {
 514         // Okay, now we know that the vreg was defined by a copy from this
 515         // physreg.  Find the value number being copied and use it as the value
 516         // for this range.
 517         const LiveRange *DefRange = interval.getLiveRangeContaining(StartIdx-1);
 518         if (DefRange) {
 519           LiveRange LR(start, end, DefRange->ValId);
 520           interval.addRange(LR);
 521           DEBUG(std::cerr << " +" << LR << '\n');
 522           return;
 523         }
 524       }
 525     }
 526   }
 527
 528
 529   LiveRange LR(start, end, interval.getNextValue());
 530   interval.addRange(LR);
 531   DEBUG(std::cerr << " +" << LR << '\n');
 532 }
 533
 534 void LiveIntervals::handleRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 535                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
 536                                       unsigned reg) {
 537   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
 538     handleVirtualRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(reg));
 539   else if (allocatableRegs_[reg]) {
 540     unsigned SrcReg = 0, DestReg = 0;
 541     bool IsMove = tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DestReg);
 542
 543     handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(reg),
 544                               SrcReg, DestReg);
 545     for (const unsigned* AS = mri_->getAliasSet(reg); *AS; ++AS)
 546       handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, getOrCreateInterval(*AS),
 547                                 SrcReg, DestReg);
 548   }
 549 }
 550
 551 /// computeIntervals - computes the live intervals for virtual
 552 /// registers. for some ordering of the machine instructions [1,N] a
 553 /// live interval is an interval [i, j) where 1 <= i <= j < N for
 554 /// which a variable is live
 555 void LiveIntervals::computeIntervals()
 556 {
 557   DEBUG(std::cerr << "********** COMPUTING LIVE INTERVALS **********\n");
 558   DEBUG(std::cerr << "********** Function: "
 559         << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
 560
 561   for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 562        I != E; ++I) {
 563     MachineBasicBlock* mbb = I;
 564     DEBUG(std::cerr << ((Value*)mbb->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
 565
 566     for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbb->begin(), miEnd = mbb->end();
 567          mi != miEnd; ++mi) {
 568       const TargetInstrDescriptor& tid =
 569         tm_->getInstrInfo()->get(mi->getOpcode());
 570       DEBUG(std::cerr << getInstructionIndex(mi) << "\t" << *mi);
 571
 572       // handle implicit defs
 573       for (const unsigned* id = tid.ImplicitDefs; *id; ++id)
 574         handleRegisterDef(mbb, mi, *id);
 575
 576       // handle explicit defs
 577       for (int i = mi->getNumOperands() - 1; i >= 0; --i) {
 578         MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 579         // handle register defs - build intervals
 580         if (mop.isRegister() && mop.getReg() && mop.isDef())
 581           handleRegisterDef(mbb, mi, mop.getReg());
 582       }
 583     }
 584   }
 585 }
 586
 587 void LiveIntervals::joinIntervalsInMachineBB(MachineBasicBlock *MBB) {
 588   DEBUG(std::cerr << ((Value*)MBB->getBasicBlock())->getName() << ":\n");
 589
 590   for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), mie = MBB->end();
 591        mi != mie; ++mi) {
 592     DEBUG(std::cerr << getInstructionIndex(mi) << '\t' << *mi);
 593
 594     // we only join virtual registers with allocatable
 595     // physical registers since we do not have liveness information
 596     // on not allocatable physical registers
 597     unsigned regA, regB;
 598     if (tii_->isMoveInstr(*mi, regA, regB) &&
 599         (MRegisterInfo::isVirtualRegister(regA) || allocatableRegs_[regA]) &&
 600         (MRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) || allocatableRegs_[regB])) {
 601
 602       // Get representative registers.
 603       regA = rep(regA);
 604       regB = rep(regB);
 605
 606       // If they are already joined we continue.
 607       if (regA == regB)
 608         continue;
 609
 610       // If they are both physical registers, we cannot join them.
 611       if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regA) &&
 612           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regB))
 613         continue;
 614
 615       // If they are not of the same register class, we cannot join them.
 616       if (differingRegisterClasses(regA, regB))
 617         continue;
 618
 619       LiveInterval &IntA = getInterval(regA);
 620       LiveInterval &IntB = getInterval(regB);
 621       assert(IntA.reg == regA && IntB.reg == regB &&
 622              "Register mapping is horribly broken!");
 623
 624       DEBUG(std::cerr << "\t\tInspecting " << IntA << " and " << IntB << ": ");
 625
 626       // If two intervals contain a single value and are joined by a copy, it
 627       // does not matter if the intervals overlap, they can always be joined.
 628       bool TriviallyJoinable =
 629         IntA.containsOneValue() && IntB.containsOneValue();
 630
 631       unsigned MIDefIdx = getDefIndex(getInstructionIndex(mi));
 632       if ((TriviallyJoinable || IntB.joinable(IntA, MIDefIdx)) &&
 633           !overlapsAliases(&IntA, &IntB)) {
 634         IntB.join(IntA, MIDefIdx);
 635
 636         if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(regA)) {
 637           r2iMap_.erase(regA);
 638           r2rMap_[regA] = regB;
 639         } else {
 640           // Otherwise merge the data structures the other way so we don't lose
 641           // the physreg information.
 642           r2rMap_[regB] = regA;
 643           IntB.reg = regA;
 644           IntA.swap(IntB);
 645           r2iMap_.erase(regB);
 646         }
 647         DEBUG(std::cerr << "Joined.  Result = " << IntB << "\n");
 648         ++numJoins;
 649       } else {
 650         DEBUG(std::cerr << "Interference!\n");
 651       }
 652     }
 653   }
 654 }
 655
 656 namespace {
 657   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
 658   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
 659   struct DepthMBBCompare {
 660     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
 661     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
 662       if (LHS.first > RHS.first) return true;   // Deeper loops first
 663       return LHS.first == RHS.first &&
 664         LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
 665     }
 666   };
 667 }
 668
 669 void LiveIntervals::joinIntervals() {
 670   DEBUG(std::cerr << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
 671
 672   const LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfo>();
 673   if (LI.begin() == LI.end()) {
 674     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
 675     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 676          I != E; ++I)
 677       joinIntervalsInMachineBB(I);
 678   } else {
 679     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
 680     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
 681     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
 682     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
 683     for (MachineFunction::iterator I = mf_->begin(), E = mf_->end();
 684          I != E; ++I)
 685       MBBs.push_back(std::make_pair(LI.getLoopDepth(I->getBasicBlock()), I));
 686
 687     // Sort by loop depth.
 688     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
 689
 690     // Finally, join intervals in loop nest order.
 691     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
 692       joinIntervalsInMachineBB(MBBs[i].second);
 693   }
 694
 695   DEBUG(std::cerr << "*** Register mapping ***\n");
 696   DEBUG(for (int i = 0, e = r2rMap_.size(); i != e; ++i)
 697           if (r2rMap_[i])
 698              std::cerr << "  reg " << i << " -> reg " << r2rMap_[i] << "\n");
 699 }
 700
 701 /// Return true if the two specified registers belong to different register
 702 /// classes.  The registers may be either phys or virt regs.
 703 bool LiveIntervals::differingRegisterClasses(unsigned RegA,
 704                                              unsigned RegB) const {
 705
 706   // Get the register classes for the first reg.
 707   if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegA)) {
 708     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
 709            "Shouldn't consider two physregs!");
 710     return !mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegB)->contains(RegA);
 711   }
 712
 713   // Compare against the regclass for the second reg.
 714   const TargetRegisterClass *RegClass = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegA);
 715   if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
 716     return RegClass != mf_->getSSARegMap()->getRegClass(RegB);
 717   else
 718     return !RegClass->contains(RegB);
 719 }
 720
 721 bool LiveIntervals::overlapsAliases(const LiveInterval *LHS,
 722                                     const LiveInterval *RHS) const {
 723   if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS->reg)) {
 724     if (!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(RHS->reg))
 725       return false;   // vreg-vreg merge has no aliases!
 726     std::swap(LHS, RHS);
 727   }
 728
 729   assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(LHS->reg) &&
 730          MRegisterInfo::isVirtualRegister(RHS->reg) &&
 731          "first interval must describe a physical register");
 732
 733   for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(LHS->reg); *AS; ++AS)
 734     if (RHS->overlaps(getInterval(*AS)))
 735       return true;
 736
 737   return false;
 738 }
 739
 740 LiveInterval LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
 741   float Weight = MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ?
 742                        (float)HUGE_VAL :0.0F;
 743   return LiveInterval(reg, Weight);
 744 }