lib/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.cpp

   1 //===-- LiveIntervalAnalysis.cpp - Live Interval Analysis -----------------===//
   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 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 "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "VirtRegMap.h"
  21 #include "llvm/Value.h"
  22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/ProcessImplicitDefs.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  36 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  40 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  41 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  42 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  43 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  44 #include <algorithm>
  45 #include <limits>
  46 #include <cmath>
  47 using namespace llvm;
  48
  49 // Hidden options for help debugging.
  50 static cl::opt<bool> DisableReMat("disable-rematerialization",
  51                                   cl::init(false), cl::Hidden);
  52
  53 static cl::opt<bool> EnableFastSpilling("fast-spill",
  54                                         cl::init(false), cl::Hidden);
  55
  56 STATISTIC(numIntervals , "Number of original intervals");
  57 STATISTIC(numFolds     , "Number of loads/stores folded into instructions");
  58 STATISTIC(numSplits    , "Number of intervals split");
  59
  60 char LiveIntervals::ID = 0;
  61 static RegisterPass<LiveIntervals> X("liveintervals", "Live Interval Analysis");
  62
  63 void LiveIntervals::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  64   AU.setPreservesCFG();
  65   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
  66   AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
  67   AU.addPreserved<LiveVariables>();
  68   AU.addRequired<LiveVariables>();
  69   AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
  70   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
  71
  72   if (!StrongPHIElim) {
  73     AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  74     AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
  75   }
  76
  77   AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
  78   AU.addPreserved<ProcessImplicitDefs>();
  79   AU.addRequired<ProcessImplicitDefs>();
  80   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
  81   AU.addRequiredTransitive<SlotIndexes>();
  82   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  83 }
  84
  85 void LiveIntervals::releaseMemory() {
  86   // Free the live intervals themselves.
  87   for (DenseMap<unsigned, LiveInterval*>::iterator I = r2iMap_.begin(),
  88        E = r2iMap_.end(); I != E; ++I)
  89     delete I->second;
  90
  91   r2iMap_.clear();
  92
  93   // Release VNInfo memroy regions after all VNInfo objects are dtor'd.
  94   VNInfoAllocator.DestroyAll();
  95   while (!CloneMIs.empty()) {
  96     MachineInstr *MI = CloneMIs.back();
  97     CloneMIs.pop_back();
  98     mf_->DeleteMachineInstr(MI);
  99   }
 100 }
 101
 102 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
 103 ///
 104 bool LiveIntervals::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
 105   mf_ = &fn;
 106   mri_ = &mf_->getRegInfo();
 107   tm_ = &fn.getTarget();
 108   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
 109   tii_ = tm_->getInstrInfo();
 110   aa_ = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 111   lv_ = &getAnalysis<LiveVariables>();
 112   indexes_ = &getAnalysis<SlotIndexes>();
 113   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
 114
 115   computeIntervals();
 116
 117   numIntervals += getNumIntervals();
 118
 119   DEBUG(dump());
 120   return true;
 121 }
 122
 123 /// print - Implement the dump method.
 124 void LiveIntervals::print(raw_ostream &OS, const Module* ) const {
 125   OS << "********** INTERVALS **********\n";
 126   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 127     I->second->print(OS, tri_);
 128     OS << "\n";
 129   }
 130
 131   printInstrs(OS);
 132 }
 133
 134 void LiveIntervals::printInstrs(raw_ostream &OS) const {
 135   OS << "********** MACHINEINSTRS **********\n";
 136
 137   for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 138        mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 139     OS << "BB#" << mbbi->getNumber()
 140        << ":\t\t# derived from " << mbbi->getName() << "\n";
 141     for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbbi->begin(),
 142            mie = mbbi->end(); mii != mie; ++mii) {
 143       if (mii->isDebugValue())
 144         OS << "    \t" << *mii;
 145       else
 146         OS << getInstructionIndex(mii) << '\t' << *mii;
 147     }
 148   }
 149 }
 150
 151 void LiveIntervals::dumpInstrs() const {
 152   printInstrs(dbgs());
 153 }
 154
 155 bool LiveIntervals::conflictsWithPhysReg(const LiveInterval &li,
 156                                          VirtRegMap &vrm, unsigned reg) {
 157   // We don't handle fancy stuff crossing basic block boundaries
 158   if (li.ranges.size() != 1)
 159     return true;
 160   const LiveRange &range = li.ranges.front();
 161   SlotIndex idx = range.start.getBaseIndex();
 162   SlotIndex end = range.end.getPrevSlot().getBaseIndex().getNextIndex();
 163
 164   // Skip deleted instructions
 165   MachineInstr *firstMI = getInstructionFromIndex(idx);
 166   while (!firstMI && idx != end) {
 167     idx = idx.getNextIndex();
 168     firstMI = getInstructionFromIndex(idx);
 169   }
 170   if (!firstMI)
 171     return false;
 172
 173   // Find last instruction in range
 174   SlotIndex lastIdx = end.getPrevIndex();
 175   MachineInstr *lastMI = getInstructionFromIndex(lastIdx);
 176   while (!lastMI && lastIdx != idx) {
 177     lastIdx = lastIdx.getPrevIndex();
 178     lastMI = getInstructionFromIndex(lastIdx);
 179   }
 180   if (!lastMI)
 181     return false;
 182
 183   // Range cannot cross basic block boundaries or terminators
 184   MachineBasicBlock *MBB = firstMI->getParent();
 185   if (MBB != lastMI->getParent() || lastMI->getDesc().isTerminator())
 186     return true;
 187
 188   MachineBasicBlock::const_iterator E = lastMI;
 189   ++E;
 190   for (MachineBasicBlock::const_iterator I = firstMI; I != E; ++I) {
 191     const MachineInstr &MI = *I;
 192
 193     // Allow copies to and from li.reg
 194     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
 195     if (tii_->isMoveInstr(MI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
 196       if (SrcReg == li.reg || DstReg == li.reg)
 197         continue;
 198
 199     // Check for operands using reg
 200     for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e;  ++i) {
 201       const MachineOperand& mop = MI.getOperand(i);
 202       if (!mop.isReg())
 203         continue;
 204       unsigned PhysReg = mop.getReg();
 205       if (PhysReg == 0 || PhysReg == li.reg)
 206         continue;
 207       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(PhysReg)) {
 208         if (!vrm.hasPhys(PhysReg))
 209           continue;
 210         PhysReg = vrm.getPhys(PhysReg);
 211       }
 212       if (PhysReg && tri_->regsOverlap(PhysReg, reg))
 213         return true;
 214     }
 215   }
 216
 217   // No conflicts found.
 218   return false;
 219 }
 220
 221 /// conflictsWithSubPhysRegRef - Similar to conflictsWithPhysRegRef except
 222 /// it checks for sub-register reference and it can check use as well.
 223 bool LiveIntervals::conflictsWithSubPhysRegRef(LiveInterval &li,
 224                                             unsigned Reg, bool CheckUse,
 225                                   SmallPtrSet<MachineInstr*,32> &JoinedCopies) {
 226   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
 227          I = li.ranges.begin(), E = li.ranges.end(); I != E; ++I) {
 228     for (SlotIndex index = I->start.getBaseIndex(),
 229            end = I->end.getPrevSlot().getBaseIndex().getNextIndex();
 230            index != end;
 231            index = index.getNextIndex()) {
 232       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(index);
 233       if (!MI)
 234         continue;               // skip deleted instructions
 235
 236       if (JoinedCopies.count(MI))
 237         continue;
 238       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 239         MachineOperand& MO = MI->getOperand(i);
 240         if (!MO.isReg())
 241           continue;
 242         if (MO.isUse() && !CheckUse)
 243           continue;
 244         unsigned PhysReg = MO.getReg();
 245         if (PhysReg == 0 || TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(PhysReg))
 246           continue;
 247         if (tri_->isSubRegister(Reg, PhysReg))
 248           return true;
 249       }
 250     }
 251   }
 252
 253   return false;
 254 }
 255
 256 #ifndef NDEBUG
 257 static void printRegName(unsigned reg, const TargetRegisterInfo* tri_) {
 258   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg))
 259     dbgs() << tri_->getName(reg);
 260   else
 261     dbgs() << "%reg" << reg;
 262 }
 263 #endif
 264
 265 void LiveIntervals::handleVirtualRegisterDef(MachineBasicBlock *mbb,
 266                                              MachineBasicBlock::iterator mi,
 267                                              SlotIndex MIIdx,
 268                                              MachineOperand& MO,
 269                                              unsigned MOIdx,
 270                                              LiveInterval &interval) {
 271   DEBUG({
 272       dbgs() << "\t\tregister: ";
 273       printRegName(interval.reg, tri_);
 274     });
 275
 276   // Virtual registers may be defined multiple times (due to phi
 277   // elimination and 2-addr elimination).  Much of what we do only has to be
 278   // done once for the vreg.  We use an empty interval to detect the first
 279   // time we see a vreg.
 280   LiveVariables::VarInfo& vi = lv_->getVarInfo(interval.reg);
 281   if (interval.empty()) {
 282     // Get the Idx of the defining instructions.
 283     SlotIndex defIndex = MIIdx.getDefIndex();
 284     // Earlyclobbers move back one, so that they overlap the live range
 285     // of inputs.
 286     if (MO.isEarlyClobber())
 287       defIndex = MIIdx.getUseIndex();
 288     VNInfo *ValNo;
 289     MachineInstr *CopyMI = NULL;
 290     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
 291     if (mi->isExtractSubreg() || mi->isInsertSubreg() || mi->isSubregToReg() ||
 292         tii_->isMoveInstr(*mi, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
 293       CopyMI = mi;
 294     // Earlyclobbers move back one.
 295     ValNo = interval.getNextValue(defIndex, CopyMI, true, VNInfoAllocator);
 296
 297     assert(ValNo->id == 0 && "First value in interval is not 0?");
 298
 299     // Loop over all of the blocks that the vreg is defined in.  There are
 300     // two cases we have to handle here.  The most common case is a vreg
 301     // whose lifetime is contained within a basic block.  In this case there
 302     // will be a single kill, in MBB, which comes after the definition.
 303     if (vi.Kills.size() == 1 && vi.Kills[0]->getParent() == mbb) {
 304       // FIXME: what about dead vars?
 305       SlotIndex killIdx;
 306       if (vi.Kills[0] != mi)
 307         killIdx = getInstructionIndex(vi.Kills[0]).getDefIndex();
 308       else
 309         killIdx = defIndex.getStoreIndex();
 310
 311       // If the kill happens after the definition, we have an intra-block
 312       // live range.
 313       if (killIdx > defIndex) {
 314         assert(vi.AliveBlocks.empty() &&
 315                "Shouldn't be alive across any blocks!");
 316         LiveRange LR(defIndex, killIdx, ValNo);
 317         interval.addRange(LR);
 318         DEBUG(dbgs() << " +" << LR << "\n");
 319         ValNo->addKill(killIdx);
 320         return;
 321       }
 322     }
 323
 324     // The other case we handle is when a virtual register lives to the end
 325     // of the defining block, potentially live across some blocks, then is
 326     // live into some number of blocks, but gets killed.  Start by adding a
 327     // range that goes from this definition to the end of the defining block.
 328     LiveRange NewLR(defIndex, getMBBEndIdx(mbb), ValNo);
 329     DEBUG(dbgs() << " +" << NewLR);
 330     interval.addRange(NewLR);
 331
 332     bool PHIJoin = lv_->isPHIJoin(interval.reg);
 333
 334     if (PHIJoin) {
 335       // A phi join register is killed at the end of the MBB and revived as a new
 336       // valno in the killing blocks.
 337       assert(vi.AliveBlocks.empty() && "Phi join can't pass through blocks");
 338       DEBUG(dbgs() << " phi-join");
 339       ValNo->addKill(indexes_->getTerminatorGap(mbb));
 340       ValNo->setHasPHIKill(true);
 341     } else {
 342       // Iterate over all of the blocks that the variable is completely
 343       // live in, adding [insrtIndex(begin), instrIndex(end)+4) to the
 344       // live interval.
 345       for (SparseBitVector<>::iterator I = vi.AliveBlocks.begin(),
 346                E = vi.AliveBlocks.end(); I != E; ++I) {
 347         MachineBasicBlock *aliveBlock = mf_->getBlockNumbered(*I);
 348         LiveRange LR(getMBBStartIdx(aliveBlock), getMBBEndIdx(aliveBlock), ValNo);
 349         interval.addRange(LR);
 350         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
 351       }
 352     }
 353
 354     // Finally, this virtual register is live from the start of any killing
 355     // block to the 'use' slot of the killing instruction.
 356     for (unsigned i = 0, e = vi.Kills.size(); i != e; ++i) {
 357       MachineInstr *Kill = vi.Kills[i];
 358       SlotIndex Start = getMBBStartIdx(Kill->getParent());
 359       SlotIndex killIdx = getInstructionIndex(Kill).getDefIndex();
 360
 361       // Create interval with one of a NEW value number.  Note that this value
 362       // number isn't actually defined by an instruction, weird huh? :)
 363       if (PHIJoin) {
 364         ValNo = interval.getNextValue(SlotIndex(Start, true), 0, false,
 365                                       VNInfoAllocator);
 366         ValNo->setIsPHIDef(true);
 367       }
 368       LiveRange LR(Start, killIdx, ValNo);
 369       interval.addRange(LR);
 370       ValNo->addKill(killIdx);
 371       DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
 372     }
 373
 374   } else {
 375     // If this is the second time we see a virtual register definition, it
 376     // must be due to phi elimination or two addr elimination.  If this is
 377     // the result of two address elimination, then the vreg is one of the
 378     // def-and-use register operand.
 379     if (mi->isRegTiedToUseOperand(MOIdx)) {
 380       // If this is a two-address definition, then we have already processed
 381       // the live range.  The only problem is that we didn't realize there
 382       // are actually two values in the live interval.  Because of this we
 383       // need to take the LiveRegion that defines this register and split it
 384       // into two values.
 385       assert(interval.containsOneValue());
 386       SlotIndex DefIndex = interval.getValNumInfo(0)->def.getDefIndex();
 387       SlotIndex RedefIndex = MIIdx.getDefIndex();
 388       if (MO.isEarlyClobber())
 389         RedefIndex = MIIdx.getUseIndex();
 390
 391       const LiveRange *OldLR =
 392         interval.getLiveRangeContaining(RedefIndex.getUseIndex());
 393       VNInfo *OldValNo = OldLR->valno;
 394
 395       // Delete the initial value, which should be short and continuous,
 396       // because the 2-addr copy must be in the same MBB as the redef.
 397       interval.removeRange(DefIndex, RedefIndex);
 398
 399       // Two-address vregs should always only be redefined once.  This means
 400       // that at this point, there should be exactly one value number in it.
 401       assert(interval.containsOneValue() && "Unexpected 2-addr liveint!");
 402
 403       // The new value number (#1) is defined by the instruction we claimed
 404       // defined value #0.
 405       VNInfo *ValNo = interval.getNextValue(OldValNo->def, OldValNo->getCopy(),
 406                                             false, // update at *
 407                                             VNInfoAllocator);
 408       ValNo->setFlags(OldValNo->getFlags()); // * <- updating here
 409
 410       // Value#0 is now defined by the 2-addr instruction.
 411       OldValNo->def  = RedefIndex;
 412       OldValNo->setCopy(0);
 413
 414       // Add the new live interval which replaces the range for the input copy.
 415       LiveRange LR(DefIndex, RedefIndex, ValNo);
 416       DEBUG(dbgs() << " replace range with " << LR);
 417       interval.addRange(LR);
 418       ValNo->addKill(RedefIndex);
 419
 420       // If this redefinition is dead, we need to add a dummy unit live
 421       // range covering the def slot.
 422       if (MO.isDead())
 423         interval.addRange(LiveRange(RedefIndex, RedefIndex.getStoreIndex(),
 424                                     OldValNo));
 425
 426       DEBUG({
 427           dbgs() << " RESULT: ";
 428           interval.print(dbgs(), tri_);
 429         });
 430     } else {
 431       assert(lv_->isPHIJoin(interval.reg) && "Multiply defined register");
 432       // In the case of PHI elimination, each variable definition is only
 433       // live until the end of the block.  We've already taken care of the
 434       // rest of the live range.
 435
 436       SlotIndex defIndex = MIIdx.getDefIndex();
 437       if (MO.isEarlyClobber())
 438         defIndex = MIIdx.getUseIndex();
 439
 440       VNInfo *ValNo;
 441       MachineInstr *CopyMI = NULL;
 442       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
 443       if (mi->isExtractSubreg() || mi->isInsertSubreg() || mi->isSubregToReg()||
 444           tii_->isMoveInstr(*mi, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
 445         CopyMI = mi;
 446       ValNo = interval.getNextValue(defIndex, CopyMI, true, VNInfoAllocator);
 447
 448       SlotIndex killIndex = getMBBEndIdx(mbb);
 449       LiveRange LR(defIndex, killIndex, ValNo);
 450       interval.addRange(LR);
 451       ValNo->addKill(indexes_->getTerminatorGap(mbb));
 452       ValNo->setHasPHIKill(true);
 453       DEBUG(dbgs() << " phi-join +" << LR);
 454     }
 455   }
 456
 457   DEBUG(dbgs() << '\n');
 458 }
 459
 460 void LiveIntervals::handlePhysicalRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 461                                               MachineBasicBlock::iterator mi,
 462                                               SlotIndex MIIdx,
 463                                               MachineOperand& MO,
 464                                               LiveInterval &interval,
 465                                               MachineInstr *CopyMI) {
 466   // A physical register cannot be live across basic block, so its
 467   // lifetime must end somewhere in its defining basic block.
 468   DEBUG({
 469       dbgs() << "\t\tregister: ";
 470       printRegName(interval.reg, tri_);
 471     });
 472
 473   SlotIndex baseIndex = MIIdx;
 474   SlotIndex start = baseIndex.getDefIndex();
 475   // Earlyclobbers move back one.
 476   if (MO.isEarlyClobber())
 477     start = MIIdx.getUseIndex();
 478   SlotIndex end = start;
 479
 480   // If it is not used after definition, it is considered dead at
 481   // the instruction defining it. Hence its interval is:
 482   // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 483   // For earlyclobbers, the defSlot was pushed back one; the extra
 484   // advance below compensates.
 485   if (MO.isDead()) {
 486     DEBUG(dbgs() << " dead");
 487     end = start.getStoreIndex();
 488     goto exit;
 489   }
 490
 491   // If it is not dead on definition, it must be killed by a
 492   // subsequent instruction. Hence its interval is:
 493   // [defSlot(def), useSlot(kill)+1)
 494   baseIndex = baseIndex.getNextIndex();
 495   while (++mi != MBB->end()) {
 496
 497     if (mi->isDebugValue())
 498       continue;
 499     if (getInstructionFromIndex(baseIndex) == 0)
 500       baseIndex = indexes_->getNextNonNullIndex(baseIndex);
 501
 502     if (mi->killsRegister(interval.reg, tri_)) {
 503       DEBUG(dbgs() << " killed");
 504       end = baseIndex.getDefIndex();
 505       goto exit;
 506     } else {
 507       int DefIdx = mi->findRegisterDefOperandIdx(interval.reg, false, tri_);
 508       if (DefIdx != -1) {
 509         if (mi->isRegTiedToUseOperand(DefIdx)) {
 510           // Two-address instruction.
 511           end = baseIndex.getDefIndex();
 512         } else {
 513           // Another instruction redefines the register before it is ever read.
 514           // Then the register is essentially dead at the instruction that
 515           // defines it. Hence its interval is:
 516           // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 517           DEBUG(dbgs() << " dead");
 518           end = start.getStoreIndex();
 519         }
 520         goto exit;
 521       }
 522     }
 523
 524     baseIndex = baseIndex.getNextIndex();
 525   }
 526
 527   // The only case we should have a dead physreg here without a killing or
 528   // instruction where we know it's dead is if it is live-in to the function
 529   // and never used. Another possible case is the implicit use of the
 530   // physical register has been deleted by two-address pass.
 531   end = start.getStoreIndex();
 532
 533 exit:
 534   assert(start < end && "did not find end of interval?");
 535
 536   // Already exists? Extend old live interval.
 537   LiveInterval::iterator OldLR = interval.FindLiveRangeContaining(start);
 538   bool Extend = OldLR != interval.end();
 539   VNInfo *ValNo = Extend
 540     ? OldLR->valno : interval.getNextValue(start, CopyMI, true, VNInfoAllocator);
 541   if (MO.isEarlyClobber() && Extend)
 542     ValNo->setHasRedefByEC(true);
 543   LiveRange LR(start, end, ValNo);
 544   interval.addRange(LR);
 545   LR.valno->addKill(end);
 546   DEBUG(dbgs() << " +" << LR << '\n');
 547 }
 548
 549 void LiveIntervals::handleRegisterDef(MachineBasicBlock *MBB,
 550                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
 551                                       SlotIndex MIIdx,
 552                                       MachineOperand& MO,
 553                                       unsigned MOIdx) {
 554   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 555     handleVirtualRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, MO, MOIdx,
 556                              getOrCreateInterval(MO.getReg()));
 557   else if (allocatableRegs_[MO.getReg()]) {
 558     MachineInstr *CopyMI = NULL;
 559     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
 560     if (MI->isExtractSubreg() || MI->isInsertSubreg() || MI->isSubregToReg() ||
 561         tii_->isMoveInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
 562       CopyMI = MI;
 563     handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, MO,
 564                               getOrCreateInterval(MO.getReg()), CopyMI);
 565     // Def of a register also defines its sub-registers.
 566     for (const unsigned* AS = tri_->getSubRegisters(MO.getReg()); *AS; ++AS)
 567       // If MI also modifies the sub-register explicitly, avoid processing it
 568       // more than once. Do not pass in TRI here so it checks for exact match.
 569       if (!MI->modifiesRegister(*AS))
 570         handlePhysicalRegisterDef(MBB, MI, MIIdx, MO,
 571                                   getOrCreateInterval(*AS), 0);
 572   }
 573 }
 574
 575 void LiveIntervals::handleLiveInRegister(MachineBasicBlock *MBB,
 576                                          SlotIndex MIIdx,
 577                                          LiveInterval &interval, bool isAlias) {
 578   DEBUG({
 579       dbgs() << "\t\tlivein register: ";
 580       printRegName(interval.reg, tri_);
 581     });
 582
 583   // Look for kills, if it reaches a def before it's killed, then it shouldn't
 584   // be considered a livein.
 585   MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin();
 586   MachineBasicBlock::iterator E = MBB->end();
 587   // Skip over DBG_VALUE at the start of the MBB.
 588   if (mi != E && mi->isDebugValue()) {
 589     while (++mi != E && mi->isDebugValue())
 590       ;
 591     if (mi == E)
 592       // MBB is empty except for DBG_VALUE's.
 593       return;
 594   }
 595
 596   SlotIndex baseIndex = MIIdx;
 597   SlotIndex start = baseIndex;
 598   if (getInstructionFromIndex(baseIndex) == 0)
 599     baseIndex = indexes_->getNextNonNullIndex(baseIndex);
 600
 601   SlotIndex end = baseIndex;
 602   bool SeenDefUse = false;
 603
 604   while (mi != E) {
 605     if (mi->killsRegister(interval.reg, tri_)) {
 606       DEBUG(dbgs() << " killed");
 607       end = baseIndex.getDefIndex();
 608       SeenDefUse = true;
 609       break;
 610     } else if (mi->modifiesRegister(interval.reg, tri_)) {
 611       // Another instruction redefines the register before it is ever read.
 612       // Then the register is essentially dead at the instruction that defines
 613       // it. Hence its interval is:
 614       // [defSlot(def), defSlot(def)+1)
 615       DEBUG(dbgs() << " dead");
 616       end = start.getStoreIndex();
 617       SeenDefUse = true;
 618       break;
 619     }
 620
 621     while (++mi != E && mi->isDebugValue())
 622       // Skip over DBG_VALUE.
 623       ;
 624     if (mi != E)
 625       baseIndex = indexes_->getNextNonNullIndex(baseIndex);
 626   }
 627
 628   // Live-in register might not be used at all.
 629   if (!SeenDefUse) {
 630     if (isAlias) {
 631       DEBUG(dbgs() << " dead");
 632       end = MIIdx.getStoreIndex();
 633     } else {
 634       DEBUG(dbgs() << " live through");
 635       end = baseIndex;
 636     }
 637   }
 638
 639   VNInfo *vni =
 640     interval.getNextValue(SlotIndex(getMBBStartIdx(MBB), true),
 641                           0, false, VNInfoAllocator);
 642   vni->setIsPHIDef(true);
 643   LiveRange LR(start, end, vni);
 644
 645   interval.addRange(LR);
 646   LR.valno->addKill(end);
 647   DEBUG(dbgs() << " +" << LR << '\n');
 648 }
 649
 650 /// computeIntervals - computes the live intervals for virtual
 651 /// registers. for some ordering of the machine instructions [1,N] a
 652 /// live interval is an interval [i, j) where 1 <= i <= j < N for
 653 /// which a variable is live
 654 void LiveIntervals::computeIntervals() {
 655   DEBUG(dbgs() << "********** COMPUTING LIVE INTERVALS **********\n"
 656                << "********** Function: "
 657                << ((Value*)mf_->getFunction())->getName() << '\n');
 658
 659   SmallVector<unsigned, 8> UndefUses;
 660   for (MachineFunction::iterator MBBI = mf_->begin(), E = mf_->end();
 661        MBBI != E; ++MBBI) {
 662     MachineBasicBlock *MBB = MBBI;
 663     if (MBB->empty())
 664       continue;
 665
 666     // Track the index of the current machine instr.
 667     SlotIndex MIIndex = getMBBStartIdx(MBB);
 668     DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
 669
 670     // Create intervals for live-ins to this BB first.
 671     for (MachineBasicBlock::livein_iterator LI = MBB->livein_begin(),
 672            LE = MBB->livein_end(); LI != LE; ++LI) {
 673       handleLiveInRegister(MBB, MIIndex, getOrCreateInterval(*LI));
 674       // Multiple live-ins can alias the same register.
 675       for (const unsigned* AS = tri_->getSubRegisters(*LI); *AS; ++AS)
 676         if (!hasInterval(*AS))
 677           handleLiveInRegister(MBB, MIIndex, getOrCreateInterval(*AS),
 678                                true);
 679     }
 680
 681     // Skip over empty initial indices.
 682     if (getInstructionFromIndex(MIIndex) == 0)
 683       MIIndex = indexes_->getNextNonNullIndex(MIIndex);
 684
 685     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin(), miEnd = MBB->end();
 686          MI != miEnd; ++MI) {
 687       DEBUG(dbgs() << MIIndex << "\t" << *MI);
 688       if (MI->isDebugValue())
 689         continue;
 690
 691       // Handle defs.
 692       for (int i = MI->getNumOperands() - 1; i >= 0; --i) {
 693         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 694         if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
 695           continue;
 696
 697         // handle register defs - build intervals
 698         if (MO.isDef())
 699           handleRegisterDef(MBB, MI, MIIndex, MO, i);
 700         else if (MO.isUndef())
 701           UndefUses.push_back(MO.getReg());
 702       }
 703
 704       // Move to the next instr slot.
 705       MIIndex = indexes_->getNextNonNullIndex(MIIndex);
 706     }
 707   }
 708
 709   // Create empty intervals for registers defined by implicit_def's (except
 710   // for those implicit_def that define values which are liveout of their
 711   // blocks.
 712   for (unsigned i = 0, e = UndefUses.size(); i != e; ++i) {
 713     unsigned UndefReg = UndefUses[i];
 714     (void)getOrCreateInterval(UndefReg);
 715   }
 716 }
 717
 718 LiveInterval* LiveIntervals::createInterval(unsigned reg) {
 719   float Weight = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) ? HUGE_VALF : 0.0F;
 720   return new LiveInterval(reg, Weight);
 721 }
 722
 723 /// dupInterval - Duplicate a live interval. The caller is responsible for
 724 /// managing the allocated memory.
 725 LiveInterval* LiveIntervals::dupInterval(LiveInterval *li) {
 726   LiveInterval *NewLI = createInterval(li->reg);
 727   NewLI->Copy(*li, mri_, getVNInfoAllocator());
 728   return NewLI;
 729 }
 730
 731 /// getVNInfoSourceReg - Helper function that parses the specified VNInfo
 732 /// copy field and returns the source register that defines it.
 733 unsigned LiveIntervals::getVNInfoSourceReg(const VNInfo *VNI) const {
 734   if (!VNI->getCopy())
 735     return 0;
 736
 737   if (VNI->getCopy()->isExtractSubreg()) {
 738     // If it's extracting out of a physical register, return the sub-register.
 739     unsigned Reg = VNI->getCopy()->getOperand(1).getReg();
 740     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
 741       unsigned SrcSubReg = VNI->getCopy()->getOperand(2).getImm();
 742       unsigned DstSubReg = VNI->getCopy()->getOperand(0).getSubReg();
 743       if (SrcSubReg == DstSubReg)
 744         // %reg1034:3<def> = EXTRACT_SUBREG %EDX, 3
 745         // reg1034 can still be coalesced to EDX.
 746         return Reg;
 747       assert(DstSubReg == 0);
 748       Reg = tri_->getSubReg(Reg, VNI->getCopy()->getOperand(2).getImm());
 749     }
 750     return Reg;
 751   } else if (VNI->getCopy()->isInsertSubreg() ||
 752              VNI->getCopy()->isSubregToReg())
 753     return VNI->getCopy()->getOperand(2).getReg();
 754
 755   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
 756   if (tii_->isMoveInstr(*VNI->getCopy(), SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
 757     return SrcReg;
 758   llvm_unreachable("Unrecognized copy instruction!");
 759   return 0;
 760 }
 761
 762 //===----------------------------------------------------------------------===//
 763 // Register allocator hooks.
 764 //
 765
 766 /// getReMatImplicitUse - If the remat definition MI has one (for now, we only
 767 /// allow one) virtual register operand, then its uses are implicitly using
 768 /// the register. Returns the virtual register.
 769 unsigned LiveIntervals::getReMatImplicitUse(const LiveInterval &li,
 770                                             MachineInstr *MI) const {
 771   unsigned RegOp = 0;
 772   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 773     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 774     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 775       continue;
 776     unsigned Reg = MO.getReg();
 777     if (Reg == 0 || Reg == li.reg)
 778       continue;
 779
 780     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
 781         !allocatableRegs_[Reg])
 782       continue;
 783     // FIXME: For now, only remat MI with at most one register operand.
 784     assert(!RegOp &&
 785            "Can't rematerialize instruction with multiple register operand!");
 786     RegOp = MO.getReg();
 787 #ifndef NDEBUG
 788     break;
 789 #endif
 790   }
 791   return RegOp;
 792 }
 793
 794 /// isValNoAvailableAt - Return true if the val# of the specified interval
 795 /// which reaches the given instruction also reaches the specified use index.
 796 bool LiveIntervals::isValNoAvailableAt(const LiveInterval &li, MachineInstr *MI,
 797                                        SlotIndex UseIdx) const {
 798   SlotIndex Index = getInstructionIndex(MI);
 799   VNInfo *ValNo = li.FindLiveRangeContaining(Index)->valno;
 800   LiveInterval::const_iterator UI = li.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 801   return UI != li.end() && UI->valno == ValNo;
 802 }
 803
 804 /// isReMaterializable - Returns true if the definition MI of the specified
 805 /// val# of the specified interval is re-materializable.
 806 bool LiveIntervals::isReMaterializable(const LiveInterval &li,
 807                                        const VNInfo *ValNo, MachineInstr *MI,
 808                                        SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SpillIs,
 809                                        bool &isLoad) {
 810   if (DisableReMat)
 811     return false;
 812
 813   if (!tii_->isTriviallyReMaterializable(MI, aa_))
 814     return false;
 815
 816   // Target-specific code can mark an instruction as being rematerializable
 817   // if it has one virtual reg use, though it had better be something like
 818   // a PIC base register which is likely to be live everywhere.
 819   unsigned ImpUse = getReMatImplicitUse(li, MI);
 820   if (ImpUse) {
 821     const LiveInterval &ImpLi = getInterval(ImpUse);
 822     for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator
 823            ri = mri_->use_nodbg_begin(li.reg), re = mri_->use_nodbg_end();
 824          ri != re; ++ri) {
 825       MachineInstr *UseMI = &*ri;
 826       SlotIndex UseIdx = getInstructionIndex(UseMI);
 827       if (li.FindLiveRangeContaining(UseIdx)->valno != ValNo)
 828         continue;
 829       if (!isValNoAvailableAt(ImpLi, MI, UseIdx))
 830         return false;
 831     }
 832
 833     // If a register operand of the re-materialized instruction is going to
 834     // be spilled next, then it's not legal to re-materialize this instruction.
 835     for (unsigned i = 0, e = SpillIs.size(); i != e; ++i)
 836       if (ImpUse == SpillIs[i]->reg)
 837         return false;
 838   }
 839   return true;
 840 }
 841
 842 /// isReMaterializable - Returns true if the definition MI of the specified
 843 /// val# of the specified interval is re-materializable.
 844 bool LiveIntervals::isReMaterializable(const LiveInterval &li,
 845                                        const VNInfo *ValNo, MachineInstr *MI) {
 846   SmallVector<LiveInterval*, 4> Dummy1;
 847   bool Dummy2;
 848   return isReMaterializable(li, ValNo, MI, Dummy1, Dummy2);
 849 }
 850
 851 /// isReMaterializable - Returns true if every definition of MI of every
 852 /// val# of the specified interval is re-materializable.
 853 bool LiveIntervals::isReMaterializable(const LiveInterval &li,
 854                                        SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SpillIs,
 855                                        bool &isLoad) {
 856   isLoad = false;
 857   for (LiveInterval::const_vni_iterator i = li.vni_begin(), e = li.vni_end();
 858        i != e; ++i) {
 859     const VNInfo *VNI = *i;
 860     if (VNI->isUnused())
 861       continue; // Dead val#.
 862     // Is the def for the val# rematerializable?
 863     if (!VNI->isDefAccurate())
 864       return false;
 865     MachineInstr *ReMatDefMI = getInstructionFromIndex(VNI->def);
 866     bool DefIsLoad = false;
 867     if (!ReMatDefMI ||
 868         !isReMaterializable(li, VNI, ReMatDefMI, SpillIs, DefIsLoad))
 869       return false;
 870     isLoad |= DefIsLoad;
 871   }
 872   return true;
 873 }
 874
 875 /// FilterFoldedOps - Filter out two-address use operands. Return
 876 /// true if it finds any issue with the operands that ought to prevent
 877 /// folding.
 878 static bool FilterFoldedOps(MachineInstr *MI,
 879                             SmallVector<unsigned, 2> &Ops,
 880                             unsigned &MRInfo,
 881                             SmallVector<unsigned, 2> &FoldOps) {
 882   MRInfo = 0;
 883   for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
 884     unsigned OpIdx = Ops[i];
 885     MachineOperand &MO = MI->getOperand(OpIdx);
 886     // FIXME: fold subreg use.
 887     if (MO.getSubReg())
 888       return true;
 889     if (MO.isDef())
 890       MRInfo |= (unsigned)VirtRegMap::isMod;
 891     else {
 892       // Filter out two-address use operand(s).
 893       if (MI->isRegTiedToDefOperand(OpIdx)) {
 894         MRInfo = VirtRegMap::isModRef;
 895         continue;
 896       }
 897       MRInfo |= (unsigned)VirtRegMap::isRef;
 898     }
 899     FoldOps.push_back(OpIdx);
 900   }
 901   return false;
 902 }
 903
 904
 905 /// tryFoldMemoryOperand - Attempts to fold either a spill / restore from
 906 /// slot / to reg or any rematerialized load into ith operand of specified
 907 /// MI. If it is successul, MI is updated with the newly created MI and
 908 /// returns true.
 909 bool LiveIntervals::tryFoldMemoryOperand(MachineInstr* &MI,
 910                                          VirtRegMap &vrm, MachineInstr *DefMI,
 911                                          SlotIndex InstrIdx,
 912                                          SmallVector<unsigned, 2> &Ops,
 913                                          bool isSS, int Slot, unsigned Reg) {
 914   // If it is an implicit def instruction, just delete it.
 915   if (MI->isImplicitDef()) {
 916     RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
 917     vrm.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
 918     MI->eraseFromParent();
 919     ++numFolds;
 920     return true;
 921   }
 922
 923   // Filter the list of operand indexes that are to be folded. Abort if
 924   // any operand will prevent folding.
 925   unsigned MRInfo = 0;
 926   SmallVector<unsigned, 2> FoldOps;
 927   if (FilterFoldedOps(MI, Ops, MRInfo, FoldOps))
 928     return false;
 929
 930   // The only time it's safe to fold into a two address instruction is when
 931   // it's folding reload and spill from / into a spill stack slot.
 932   if (DefMI && (MRInfo & VirtRegMap::isMod))
 933     return false;
 934
 935   MachineInstr *fmi = isSS ? tii_->foldMemoryOperand(*mf_, MI, FoldOps, Slot)
 936                            : tii_->foldMemoryOperand(*mf_, MI, FoldOps, DefMI);
 937   if (fmi) {
 938     // Remember this instruction uses the spill slot.
 939     if (isSS) vrm.addSpillSlotUse(Slot, fmi);
 940
 941     // Attempt to fold the memory reference into the instruction. If
 942     // we can do this, we don't need to insert spill code.
 943     MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 944     if (isSS && !mf_->getFrameInfo()->isImmutableObjectIndex(Slot))
 945       vrm.virtFolded(Reg, MI, fmi, (VirtRegMap::ModRef)MRInfo);
 946     vrm.transferSpillPts(MI, fmi);
 947     vrm.transferRestorePts(MI, fmi);
 948     vrm.transferEmergencySpills(MI, fmi);
 949     ReplaceMachineInstrInMaps(MI, fmi);
 950     MI = MBB.insert(MBB.erase(MI), fmi);
 951     ++numFolds;
 952     return true;
 953   }
 954   return false;
 955 }
 956
 957 /// canFoldMemoryOperand - Returns true if the specified load / store
 958 /// folding is possible.
 959 bool LiveIntervals::canFoldMemoryOperand(MachineInstr *MI,
 960                                          SmallVector<unsigned, 2> &Ops,
 961                                          bool ReMat) const {
 962   // Filter the list of operand indexes that are to be folded. Abort if
 963   // any operand will prevent folding.
 964   unsigned MRInfo = 0;
 965   SmallVector<unsigned, 2> FoldOps;
 966   if (FilterFoldedOps(MI, Ops, MRInfo, FoldOps))
 967     return false;
 968
 969   // It's only legal to remat for a use, not a def.
 970   if (ReMat && (MRInfo & VirtRegMap::isMod))
 971     return false;
 972
 973   return tii_->canFoldMemoryOperand(MI, FoldOps);
 974 }
 975
 976 bool LiveIntervals::intervalIsInOneMBB(const LiveInterval &li) const {
 977   LiveInterval::Ranges::const_iterator itr = li.ranges.begin();
 978
 979   MachineBasicBlock *mbb =  indexes_->getMBBCoveringRange(itr->start, itr->end);
 980
 981   if (mbb == 0)
 982     return false;
 983
 984   for (++itr; itr != li.ranges.end(); ++itr) {
 985     MachineBasicBlock *mbb2 =
 986       indexes_->getMBBCoveringRange(itr->start, itr->end);
 987
 988     if (mbb2 != mbb)
 989       return false;
 990   }
 991
 992   return true;
 993 }
 994
 995 /// rewriteImplicitOps - Rewrite implicit use operands of MI (i.e. uses of
 996 /// interval on to-be re-materialized operands of MI) with new register.
 997 void LiveIntervals::rewriteImplicitOps(const LiveInterval &li,
 998                                        MachineInstr *MI, unsigned NewVReg,
 999                                        VirtRegMap &vrm) {
1000   // There is an implicit use. That means one of the other operand is
1001   // being remat'ed and the remat'ed instruction has li.reg as an
1002   // use operand. Make sure we rewrite that as well.
1003   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1004     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1005     if (!MO.isReg())
1006       continue;
1007     unsigned Reg = MO.getReg();
1008     if (Reg == 0 || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
1009       continue;
1010     if (!vrm.isReMaterialized(Reg))
1011       continue;
1012     MachineInstr *ReMatMI = vrm.getReMaterializedMI(Reg);
1013     MachineOperand *UseMO = ReMatMI->findRegisterUseOperand(li.reg);
1014     if (UseMO)
1015       UseMO->setReg(NewVReg);
1016   }
1017 }
1018
1019 /// rewriteInstructionForSpills, rewriteInstructionsForSpills - Helper functions
1020 /// for addIntervalsForSpills to rewrite uses / defs for the given live range.
1021 bool LiveIntervals::
1022 rewriteInstructionForSpills(const LiveInterval &li, const VNInfo *VNI,
1023                  bool TrySplit, SlotIndex index, SlotIndex end,
1024                  MachineInstr *MI,
1025                  MachineInstr *ReMatOrigDefMI, MachineInstr *ReMatDefMI,
1026                  unsigned Slot, int LdSlot,
1027                  bool isLoad, bool isLoadSS, bool DefIsReMat, bool CanDelete,
1028                  VirtRegMap &vrm,
1029                  const TargetRegisterClass* rc,
1030                  SmallVector<int, 4> &ReMatIds,
1031                  const MachineLoopInfo *loopInfo,
1032                  unsigned &NewVReg, unsigned ImpUse, bool &HasDef, bool &HasUse,
1033                  DenseMap<unsigned,unsigned> &MBBVRegsMap,
1034                  std::vector<LiveInterval*> &NewLIs) {
1035   bool CanFold = false;
1036  RestartInstruction:
1037   for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
1038     MachineOperand& mop = MI->getOperand(i);
1039     if (!mop.isReg())
1040       continue;
1041     unsigned Reg = mop.getReg();
1042     unsigned RegI = Reg;
1043     if (Reg == 0 || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
1044       continue;
1045     if (Reg != li.reg)
1046       continue;
1047
1048     bool TryFold = !DefIsReMat;
1049     bool FoldSS = true; // Default behavior unless it's a remat.
1050     int FoldSlot = Slot;
1051     if (DefIsReMat) {
1052       // If this is the rematerializable definition MI itself and
1053       // all of its uses are rematerialized, simply delete it.
1054       if (MI == ReMatOrigDefMI && CanDelete) {
1055         DEBUG(dbgs() << "\t\t\t\tErasing re-materializable def: "
1056                      << *MI << '\n');
1057         RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1058         vrm.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1059         MI->eraseFromParent();
1060         break;
1061       }
1062
1063       // If def for this use can't be rematerialized, then try folding.
1064       // If def is rematerializable and it's a load, also try folding.
1065       TryFold = !ReMatDefMI || (ReMatDefMI && (MI == ReMatOrigDefMI || isLoad));
1066       if (isLoad) {
1067         // Try fold loads (from stack slot, constant pool, etc.) into uses.
1068         FoldSS = isLoadSS;
1069         FoldSlot = LdSlot;
1070       }
1071     }
1072
1073     // Scan all of the operands of this instruction rewriting operands
1074     // to use NewVReg instead of li.reg as appropriate.  We do this for
1075     // two reasons:
1076     //
1077     //   1. If the instr reads the same spilled vreg multiple times, we
1078     //      want to reuse the NewVReg.
1079     //   2. If the instr is a two-addr instruction, we are required to
1080     //      keep the src/dst regs pinned.
1081     //
1082     // Keep track of whether we replace a use and/or def so that we can
1083     // create the spill interval with the appropriate range.
1084
1085     HasUse = mop.isUse();
1086     HasDef = mop.isDef();
1087     SmallVector<unsigned, 2> Ops;
1088     Ops.push_back(i);
1089     for (unsigned j = i+1, e = MI->getNumOperands(); j != e; ++j) {
1090       const MachineOperand &MOj = MI->getOperand(j);
1091       if (!MOj.isReg())
1092         continue;
1093       unsigned RegJ = MOj.getReg();
1094       if (RegJ == 0 || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(RegJ))
1095         continue;
1096       if (RegJ == RegI) {
1097         Ops.push_back(j);
1098         if (!MOj.isUndef()) {
1099           HasUse |= MOj.isUse();
1100           HasDef |= MOj.isDef();
1101         }
1102       }
1103     }
1104
1105     // Create a new virtual register for the spill interval.
1106     // Create the new register now so we can map the fold instruction
1107     // to the new register so when it is unfolded we get the correct
1108     // answer.
1109     bool CreatedNewVReg = false;
1110     if (NewVReg == 0) {
1111       NewVReg = mri_->createVirtualRegister(rc);
1112       vrm.grow();
1113       CreatedNewVReg = true;
1114
1115       // The new virtual register should get the same allocation hints as the
1116       // old one.
1117       std::pair<unsigned, unsigned> Hint = mri_->getRegAllocationHint(Reg);
1118       if (Hint.first || Hint.second)
1119         mri_->setRegAllocationHint(NewVReg, Hint.first, Hint.second);
1120     }
1121
1122     if (!TryFold)
1123       CanFold = false;
1124     else {
1125       // Do not fold load / store here if we are splitting. We'll find an
1126       // optimal point to insert a load / store later.
1127       if (!TrySplit) {
1128         if (tryFoldMemoryOperand(MI, vrm, ReMatDefMI, index,
1129                                  Ops, FoldSS, FoldSlot, NewVReg)) {
1130           // Folding the load/store can completely change the instruction in
1131           // unpredictable ways, rescan it from the beginning.
1132
1133           if (FoldSS) {
1134             // We need to give the new vreg the same stack slot as the
1135             // spilled interval.
1136             vrm.assignVirt2StackSlot(NewVReg, FoldSlot);
1137           }
1138
1139           HasUse = false;
1140           HasDef = false;
1141           CanFold = false;
1142           if (isNotInMIMap(MI))
1143             break;
1144           goto RestartInstruction;
1145         }
1146       } else {
1147         // We'll try to fold it later if it's profitable.
1148         CanFold = canFoldMemoryOperand(MI, Ops, DefIsReMat);
1149       }
1150     }
1151
1152     mop.setReg(NewVReg);
1153     if (mop.isImplicit())
1154       rewriteImplicitOps(li, MI, NewVReg, vrm);
1155
1156     // Reuse NewVReg for other reads.
1157     for (unsigned j = 0, e = Ops.size(); j != e; ++j) {
1158       MachineOperand &mopj = MI->getOperand(Ops[j]);
1159       mopj.setReg(NewVReg);
1160       if (mopj.isImplicit())
1161         rewriteImplicitOps(li, MI, NewVReg, vrm);
1162     }
1163
1164     if (CreatedNewVReg) {
1165       if (DefIsReMat) {
1166         vrm.setVirtIsReMaterialized(NewVReg, ReMatDefMI);
1167         if (ReMatIds[VNI->id] == VirtRegMap::MAX_STACK_SLOT) {
1168           // Each valnum may have its own remat id.
1169           ReMatIds[VNI->id] = vrm.assignVirtReMatId(NewVReg);
1170         } else {
1171           vrm.assignVirtReMatId(NewVReg, ReMatIds[VNI->id]);
1172         }
1173         if (!CanDelete || (HasUse && HasDef)) {
1174           // If this is a two-addr instruction then its use operands are
1175           // rematerializable but its def is not. It should be assigned a
1176           // stack slot.
1177           vrm.assignVirt2StackSlot(NewVReg, Slot);
1178         }
1179       } else {
1180         vrm.assignVirt2StackSlot(NewVReg, Slot);
1181       }
1182     } else if (HasUse && HasDef &&
1183                vrm.getStackSlot(NewVReg) == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT) {
1184       // If this interval hasn't been assigned a stack slot (because earlier
1185       // def is a deleted remat def), do it now.
1186       assert(Slot != VirtRegMap::NO_STACK_SLOT);
1187       vrm.assignVirt2StackSlot(NewVReg, Slot);
1188     }
1189
1190     // Re-matting an instruction with virtual register use. Add the
1191     // register as an implicit use on the use MI.
1192     if (DefIsReMat && ImpUse)
1193       MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(ImpUse, false, true));
1194
1195     // Create a new register interval for this spill / remat.
1196     LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(NewVReg);
1197     if (CreatedNewVReg) {
1198       NewLIs.push_back(&nI);
1199       MBBVRegsMap.insert(std::make_pair(MI->getParent()->getNumber(), NewVReg));
1200       if (TrySplit)
1201         vrm.setIsSplitFromReg(NewVReg, li.reg);
1202     }
1203
1204     if (HasUse) {
1205       if (CreatedNewVReg) {
1206         LiveRange LR(index.getLoadIndex(), index.getDefIndex(),
1207                      nI.getNextValue(SlotIndex(), 0, false, VNInfoAllocator));
1208         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
1209         nI.addRange(LR);
1210       } else {
1211         // Extend the split live interval to this def / use.
1212         SlotIndex End = index.getDefIndex();
1213         LiveRange LR(nI.ranges[nI.ranges.size()-1].end, End,
1214                      nI.getValNumInfo(nI.getNumValNums()-1));
1215         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
1216         nI.addRange(LR);
1217       }
1218     }
1219     if (HasDef) {
1220       LiveRange LR(index.getDefIndex(), index.getStoreIndex(),
1221                    nI.getNextValue(SlotIndex(), 0, false, VNInfoAllocator));
1222       DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
1223       nI.addRange(LR);
1224     }
1225
1226     DEBUG({
1227         dbgs() << "\t\t\t\tAdded new interval: ";
1228         nI.print(dbgs(), tri_);
1229         dbgs() << '\n';
1230       });
1231   }
1232   return CanFold;
1233 }
1234 bool LiveIntervals::anyKillInMBBAfterIdx(const LiveInterval &li,
1235                                    const VNInfo *VNI,
1236                                    MachineBasicBlock *MBB,
1237                                    SlotIndex Idx) const {
1238   SlotIndex End = getMBBEndIdx(MBB);
1239   for (unsigned j = 0, ee = VNI->kills.size(); j != ee; ++j) {
1240     if (VNI->kills[j].isPHI())
1241       continue;
1242
1243     SlotIndex KillIdx = VNI->kills[j];
1244     if (KillIdx > Idx && KillIdx <= End)
1245       return true;
1246   }
1247   return false;
1248 }
1249
1250 /// RewriteInfo - Keep track of machine instrs that will be rewritten
1251 /// during spilling.
1252 namespace {
1253   struct RewriteInfo {
1254     SlotIndex Index;
1255     MachineInstr *MI;
1256     bool HasUse;
1257     bool HasDef;
1258     RewriteInfo(SlotIndex i, MachineInstr *mi, bool u, bool d)
1259       : Index(i), MI(mi), HasUse(u), HasDef(d) {}
1260   };
1261
1262   struct RewriteInfoCompare {
1263     bool operator()(const RewriteInfo &LHS, const RewriteInfo &RHS) const {
1264       return LHS.Index < RHS.Index;
1265     }
1266   };
1267 }
1268
1269 void LiveIntervals::
1270 rewriteInstructionsForSpills(const LiveInterval &li, bool TrySplit,
1271                     LiveInterval::Ranges::const_iterator &I,
1272                     MachineInstr *ReMatOrigDefMI, MachineInstr *ReMatDefMI,
1273                     unsigned Slot, int LdSlot,
1274                     bool isLoad, bool isLoadSS, bool DefIsReMat, bool CanDelete,
1275                     VirtRegMap &vrm,
1276                     const TargetRegisterClass* rc,
1277                     SmallVector<int, 4> &ReMatIds,
1278                     const MachineLoopInfo *loopInfo,
1279                     BitVector &SpillMBBs,
1280                     DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> > &SpillIdxes,
1281                     BitVector &RestoreMBBs,
1282                     DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> > &RestoreIdxes,
1283                     DenseMap<unsigned,unsigned> &MBBVRegsMap,
1284                     std::vector<LiveInterval*> &NewLIs) {
1285   bool AllCanFold = true;
1286   unsigned NewVReg = 0;
1287   SlotIndex start = I->start.getBaseIndex();
1288   SlotIndex end = I->end.getPrevSlot().getBaseIndex().getNextIndex();
1289
1290   // First collect all the def / use in this live range that will be rewritten.
1291   // Make sure they are sorted according to instruction index.
1292   std::vector<RewriteInfo> RewriteMIs;
1293   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator ri = mri_->reg_begin(li.reg),
1294          re = mri_->reg_end(); ri != re; ) {
1295     MachineInstr *MI = &*ri;
1296     MachineOperand &O = ri.getOperand();
1297     ++ri;
1298     if (MI->isDebugValue()) {
1299       // Modify DBG_VALUE now that the value is in a spill slot.
1300       uint64_t Offset = MI->getOperand(1).getImm();
1301       const MDNode *MDPtr = MI->getOperand(2).getMetadata();
1302       DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
1303       MachineInstr *NewDV = tii_->emitFrameIndexDebugValue(*mf_, Slot, Offset,
1304                                                            MDPtr, DL);
1305       if (NewDV) {
1306         DEBUG(dbgs() << "Modifying debug info due to spill:" << "\t" << *MI);
1307         ReplaceMachineInstrInMaps(MI, NewDV);
1308         MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1309         MBB->insert(MBB->erase(MI), NewDV);
1310       } else {
1311         DEBUG(dbgs() << "Removing debug info due to spill:" << "\t" << *MI);
1312         RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1313         vrm.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1314         MI->eraseFromParent();
1315       }
1316       continue;
1317     }
1318     assert(!O.isImplicit() && "Spilling register that's used as implicit use?");
1319     SlotIndex index = getInstructionIndex(MI);
1320     if (index < start || index >= end)
1321       continue;
1322
1323     if (O.isUndef())
1324       // Must be defined by an implicit def. It should not be spilled. Note,
1325       // this is for correctness reason. e.g.
1326       // 8   %reg1024<def> = IMPLICIT_DEF
1327       // 12  %reg1024<def> = INSERT_SUBREG %reg1024<kill>, %reg1025, 2
1328       // The live range [12, 14) are not part of the r1024 live interval since
1329       // it's defined by an implicit def. It will not conflicts with live
1330       // interval of r1025. Now suppose both registers are spilled, you can
1331       // easily see a situation where both registers are reloaded before
1332       // the INSERT_SUBREG and both target registers that would overlap.
1333       continue;
1334     RewriteMIs.push_back(RewriteInfo(index, MI, O.isUse(), O.isDef()));
1335   }
1336   std::sort(RewriteMIs.begin(), RewriteMIs.end(), RewriteInfoCompare());
1337
1338   unsigned ImpUse = DefIsReMat ? getReMatImplicitUse(li, ReMatDefMI) : 0;
1339   // Now rewrite the defs and uses.
1340   for (unsigned i = 0, e = RewriteMIs.size(); i != e; ) {
1341     RewriteInfo &rwi = RewriteMIs[i];
1342     ++i;
1343     SlotIndex index = rwi.Index;
1344     bool MIHasUse = rwi.HasUse;
1345     bool MIHasDef = rwi.HasDef;
1346     MachineInstr *MI = rwi.MI;
1347     // If MI def and/or use the same register multiple times, then there
1348     // are multiple entries.
1349     unsigned NumUses = MIHasUse;
1350     while (i != e && RewriteMIs[i].MI == MI) {
1351       assert(RewriteMIs[i].Index == index);
1352       bool isUse = RewriteMIs[i].HasUse;
1353       if (isUse) ++NumUses;
1354       MIHasUse |= isUse;
1355       MIHasDef |= RewriteMIs[i].HasDef;
1356       ++i;
1357     }
1358     MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1359
1360     if (ImpUse && MI != ReMatDefMI) {
1361       // Re-matting an instruction with virtual register use. Prevent interval
1362       // from being spilled.
1363       getInterval(ImpUse).markNotSpillable();
1364     }
1365
1366     unsigned MBBId = MBB->getNumber();
1367     unsigned ThisVReg = 0;
1368     if (TrySplit) {
1369       DenseMap<unsigned,unsigned>::iterator NVI = MBBVRegsMap.find(MBBId);
1370       if (NVI != MBBVRegsMap.end()) {
1371         ThisVReg = NVI->second;
1372         // One common case:
1373         // x = use
1374         // ...
1375         // ...
1376         // def = ...
1377         //     = use
1378         // It's better to start a new interval to avoid artifically
1379         // extend the new interval.
1380         if (MIHasDef && !MIHasUse) {
1381           MBBVRegsMap.erase(MBB->getNumber());
1382           ThisVReg = 0;
1383         }
1384       }
1385     }
1386
1387     bool IsNew = ThisVReg == 0;
1388     if (IsNew) {
1389       // This ends the previous live interval. If all of its def / use
1390       // can be folded, give it a low spill weight.
1391       if (NewVReg && TrySplit && AllCanFold) {
1392         LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(NewVReg);
1393         nI.weight /= 10.0F;
1394       }
1395       AllCanFold = true;
1396     }
1397     NewVReg = ThisVReg;
1398
1399     bool HasDef = false;
1400     bool HasUse = false;
1401     bool CanFold = rewriteInstructionForSpills(li, I->valno, TrySplit,
1402                          index, end, MI, ReMatOrigDefMI, ReMatDefMI,
1403                          Slot, LdSlot, isLoad, isLoadSS, DefIsReMat,
1404                          CanDelete, vrm, rc, ReMatIds, loopInfo, NewVReg,
1405                          ImpUse, HasDef, HasUse, MBBVRegsMap, NewLIs);
1406     if (!HasDef && !HasUse)
1407       continue;
1408
1409     AllCanFold &= CanFold;
1410
1411     // Update weight of spill interval.
1412     LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(NewVReg);
1413     if (!TrySplit) {
1414       // The spill weight is now infinity as it cannot be spilled again.
1415       nI.markNotSpillable();
1416       continue;
1417     }
1418
1419     // Keep track of the last def and first use in each MBB.
1420     if (HasDef) {
1421       if (MI != ReMatOrigDefMI || !CanDelete) {
1422         bool HasKill = false;
1423         if (!HasUse)
1424           HasKill = anyKillInMBBAfterIdx(li, I->valno, MBB, index.getDefIndex());
1425         else {
1426           // If this is a two-address code, then this index starts a new VNInfo.
1427           const VNInfo *VNI = li.findDefinedVNInfoForRegInt(index.getDefIndex());
1428           if (VNI)
1429             HasKill = anyKillInMBBAfterIdx(li, VNI, MBB, index.getDefIndex());
1430         }
1431         DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> >::iterator SII =
1432           SpillIdxes.find(MBBId);
1433         if (!HasKill) {
1434           if (SII == SpillIdxes.end()) {
1435             std::vector<SRInfo> S;
1436             S.push_back(SRInfo(index, NewVReg, true));
1437             SpillIdxes.insert(std::make_pair(MBBId, S));
1438           } else if (SII->second.back().vreg != NewVReg) {
1439             SII->second.push_back(SRInfo(index, NewVReg, true));
1440           } else if (index > SII->second.back().index) {
1441             // If there is an earlier def and this is a two-address
1442             // instruction, then it's not possible to fold the store (which
1443             // would also fold the load).
1444             SRInfo &Info = SII->second.back();
1445             Info.index = index;
1446             Info.canFold = !HasUse;
1447           }
1448           SpillMBBs.set(MBBId);
1449         } else if (SII != SpillIdxes.end() &&
1450                    SII->second.back().vreg == NewVReg &&
1451                    index > SII->second.back().index) {
1452           // There is an earlier def that's not killed (must be two-address).
1453           // The spill is no longer needed.
1454           SII->second.pop_back();
1455           if (SII->second.empty()) {
1456             SpillIdxes.erase(MBBId);
1457             SpillMBBs.reset(MBBId);
1458           }
1459         }
1460       }
1461     }
1462
1463     if (HasUse) {
1464       DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> >::iterator SII =
1465         SpillIdxes.find(MBBId);
1466       if (SII != SpillIdxes.end() &&
1467           SII->second.back().vreg == NewVReg &&
1468           index > SII->second.back().index)
1469         // Use(s) following the last def, it's not safe to fold the spill.
1470         SII->second.back().canFold = false;
1471       DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> >::iterator RII =
1472         RestoreIdxes.find(MBBId);
1473       if (RII != RestoreIdxes.end() && RII->second.back().vreg == NewVReg)
1474         // If we are splitting live intervals, only fold if it's the first
1475         // use and there isn't another use later in the MBB.
1476         RII->second.back().canFold = false;
1477       else if (IsNew) {
1478         // Only need a reload if there isn't an earlier def / use.
1479         if (RII == RestoreIdxes.end()) {
1480           std::vector<SRInfo> Infos;
1481           Infos.push_back(SRInfo(index, NewVReg, true));
1482           RestoreIdxes.insert(std::make_pair(MBBId, Infos));
1483         } else {
1484           RII->second.push_back(SRInfo(index, NewVReg, true));
1485         }
1486         RestoreMBBs.set(MBBId);
1487       }
1488     }
1489
1490     // Update spill weight.
1491     unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MBB);
1492     nI.weight += getSpillWeight(HasDef, HasUse, loopDepth);
1493   }
1494
1495   if (NewVReg && TrySplit && AllCanFold) {
1496     // If all of its def / use can be folded, give it a low spill weight.
1497     LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(NewVReg);
1498     nI.weight /= 10.0F;
1499   }
1500 }
1501
1502 bool LiveIntervals::alsoFoldARestore(int Id, SlotIndex index,
1503                         unsigned vr, BitVector &RestoreMBBs,
1504                         DenseMap<unsigned,std::vector<SRInfo> > &RestoreIdxes) {
1505   if (!RestoreMBBs[Id])
1506     return false;
1507   std::vector<SRInfo> &Restores = RestoreIdxes[Id];
1508   for (unsigned i = 0, e = Restores.size(); i != e; ++i)
1509     if (Restores[i].index == index &&
1510         Restores[i].vreg == vr &&
1511         Restores[i].canFold)
1512       return true;
1513   return false;
1514 }
1515
1516 void LiveIntervals::eraseRestoreInfo(int Id, SlotIndex index,
1517                         unsigned vr, BitVector &RestoreMBBs,
1518                         DenseMap<unsigned,std::vector<SRInfo> > &RestoreIdxes) {
1519   if (!RestoreMBBs[Id])
1520     return;
1521   std::vector<SRInfo> &Restores = RestoreIdxes[Id];
1522   for (unsigned i = 0, e = Restores.size(); i != e; ++i)
1523     if (Restores[i].index == index && Restores[i].vreg)
1524       Restores[i].index = SlotIndex();
1525 }
1526
1527 /// handleSpilledImpDefs - Remove IMPLICIT_DEF instructions which are being
1528 /// spilled and create empty intervals for their uses.
1529 void
1530 LiveIntervals::handleSpilledImpDefs(const LiveInterval &li, VirtRegMap &vrm,
1531                                     const TargetRegisterClass* rc,
1532                                     std::vector<LiveInterval*> &NewLIs) {
1533   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator ri = mri_->reg_begin(li.reg),
1534          re = mri_->reg_end(); ri != re; ) {
1535     MachineOperand &O = ri.getOperand();
1536     MachineInstr *MI = &*ri;
1537     ++ri;
1538     if (MI->isDebugValue()) {
1539       // Remove debug info for now.
1540       O.setReg(0U);
1541       DEBUG(dbgs() << "Removing debug info due to spill:" << "\t" << *MI);
1542       continue;
1543     }
1544     if (O.isDef()) {
1545       assert(MI->isImplicitDef() &&
1546              "Register def was not rewritten?");
1547       RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1548       vrm.RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1549       MI->eraseFromParent();
1550     } else {
1551       // This must be an use of an implicit_def so it's not part of the live
1552       // interval. Create a new empty live interval for it.
1553       // FIXME: Can we simply erase some of the instructions? e.g. Stores?
1554       unsigned NewVReg = mri_->createVirtualRegister(rc);
1555       vrm.grow();
1556       vrm.setIsImplicitlyDefined(NewVReg);
1557       NewLIs.push_back(&getOrCreateInterval(NewVReg));
1558       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1559         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1560         if (MO.isReg() && MO.getReg() == li.reg) {
1561           MO.setReg(NewVReg);
1562           MO.setIsUndef();
1563         }
1564       }
1565     }
1566   }
1567 }
1568
1569 float
1570 LiveIntervals::getSpillWeight(bool isDef, bool isUse, unsigned loopDepth) {
1571   // Limit the loop depth ridiculousness.
1572   if (loopDepth > 200)
1573     loopDepth = 200;
1574
1575   // The loop depth is used to roughly estimate the number of times the
1576   // instruction is executed. Something like 10^d is simple, but will quickly
1577   // overflow a float. This expression behaves like 10^d for small d, but is
1578   // more tempered for large d. At d=200 we get 6.7e33 which leaves a bit of
1579   // headroom before overflow.
1580   float lc = powf(1 + (100.0f / (loopDepth+10)), (float)loopDepth);
1581
1582   return (isDef + isUse) * lc;
1583 }
1584
1585 void
1586 LiveIntervals::normalizeSpillWeights(std::vector<LiveInterval*> &NewLIs) {
1587   for (unsigned i = 0, e = NewLIs.size(); i != e; ++i)
1588     normalizeSpillWeight(*NewLIs[i]);
1589 }
1590
1591 std::vector<LiveInterval*> LiveIntervals::
1592 addIntervalsForSpillsFast(const LiveInterval &li,
1593                           const MachineLoopInfo *loopInfo,
1594                           VirtRegMap &vrm) {
1595   unsigned slot = vrm.assignVirt2StackSlot(li.reg);
1596
1597   std::vector<LiveInterval*> added;
1598
1599   assert(li.isSpillable() && "attempt to spill already spilled interval!");
1600
1601   DEBUG({
1602       dbgs() << "\t\t\t\tadding intervals for spills for interval: ";
1603       li.dump();
1604       dbgs() << '\n';
1605     });
1606
1607   const TargetRegisterClass* rc = mri_->getRegClass(li.reg);
1608
1609   MachineRegisterInfo::reg_iterator RI = mri_->reg_begin(li.reg);
1610   while (RI != mri_->reg_end()) {
1611     MachineInstr* MI = &*RI;
1612
1613     SmallVector<unsigned, 2> Indices;
1614     bool HasUse = false;
1615     bool HasDef = false;
1616
1617     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
1618       MachineOperand& mop = MI->getOperand(i);
1619       if (!mop.isReg() || mop.getReg() != li.reg) continue;
1620
1621       HasUse |= MI->getOperand(i).isUse();
1622       HasDef |= MI->getOperand(i).isDef();
1623
1624       Indices.push_back(i);
1625     }
1626
1627     if (!tryFoldMemoryOperand(MI, vrm, NULL, getInstructionIndex(MI),
1628                               Indices, true, slot, li.reg)) {
1629       unsigned NewVReg = mri_->createVirtualRegister(rc);
1630       vrm.grow();
1631       vrm.assignVirt2StackSlot(NewVReg, slot);
1632
1633       // create a new register for this spill
1634       LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(NewVReg);
1635       nI.markNotSpillable();
1636
1637       // Rewrite register operands to use the new vreg.
1638       for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Indices.begin(),
1639            E = Indices.end(); I != E; ++I) {
1640         MI->getOperand(*I).setReg(NewVReg);
1641
1642         if (MI->getOperand(*I).isUse())
1643           MI->getOperand(*I).setIsKill(true);
1644       }
1645
1646       // Fill in  the new live interval.
1647       SlotIndex index = getInstructionIndex(MI);
1648       if (HasUse) {
1649         LiveRange LR(index.getLoadIndex(), index.getUseIndex(),
1650                      nI.getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
1651                                      getVNInfoAllocator()));
1652         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
1653         nI.addRange(LR);
1654         vrm.addRestorePoint(NewVReg, MI);
1655       }
1656       if (HasDef) {
1657         LiveRange LR(index.getDefIndex(), index.getStoreIndex(),
1658                      nI.getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
1659                                      getVNInfoAllocator()));
1660         DEBUG(dbgs() << " +" << LR);
1661         nI.addRange(LR);
1662         vrm.addSpillPoint(NewVReg, true, MI);
1663       }
1664
1665       added.push_back(&nI);
1666
1667       DEBUG({
1668           dbgs() << "\t\t\t\tadded new interval: ";
1669           nI.dump();
1670           dbgs() << '\n';
1671         });
1672     }
1673
1674
1675     RI = mri_->reg_begin(li.reg);
1676   }
1677
1678   return added;
1679 }
1680
1681 std::vector<LiveInterval*> LiveIntervals::
1682 addIntervalsForSpills(const LiveInterval &li,
1683                       SmallVectorImpl<LiveInterval*> &SpillIs,
1684                       const MachineLoopInfo *loopInfo, VirtRegMap &vrm) {
1685
1686   if (EnableFastSpilling)
1687     return addIntervalsForSpillsFast(li, loopInfo, vrm);
1688
1689   assert(li.isSpillable() && "attempt to spill already spilled interval!");
1690
1691   DEBUG({
1692       dbgs() << "\t\t\t\tadding intervals for spills for interval: ";
1693       li.print(dbgs(), tri_);
1694       dbgs() << '\n';
1695     });
1696
1697   // Each bit specify whether a spill is required in the MBB.
1698   BitVector SpillMBBs(mf_->getNumBlockIDs());
1699   DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> > SpillIdxes;
1700   BitVector RestoreMBBs(mf_->getNumBlockIDs());
1701   DenseMap<unsigned, std::vector<SRInfo> > RestoreIdxes;
1702   DenseMap<unsigned,unsigned> MBBVRegsMap;
1703   std::vector<LiveInterval*> NewLIs;
1704   const TargetRegisterClass* rc = mri_->getRegClass(li.reg);
1705
1706   unsigned NumValNums = li.getNumValNums();
1707   SmallVector<MachineInstr*, 4> ReMatDefs;
1708   ReMatDefs.resize(NumValNums, NULL);
1709   SmallVector<MachineInstr*, 4> ReMatOrigDefs;
1710   ReMatOrigDefs.resize(NumValNums, NULL);
1711   SmallVector<int, 4> ReMatIds;
1712   ReMatIds.resize(NumValNums, VirtRegMap::MAX_STACK_SLOT);
1713   BitVector ReMatDelete(NumValNums);
1714   unsigned Slot = VirtRegMap::MAX_STACK_SLOT;
1715
1716   // Spilling a split live interval. It cannot be split any further. Also,
1717   // it's also guaranteed to be a single val# / range interval.
1718   if (vrm.getPreSplitReg(li.reg)) {
1719     vrm.setIsSplitFromReg(li.reg, 0);
1720     // Unset the split kill marker on the last use.
1721     SlotIndex KillIdx = vrm.getKillPoint(li.reg);
1722     if (KillIdx != SlotIndex()) {
1723       MachineInstr *KillMI = getInstructionFromIndex(KillIdx);
1724       assert(KillMI && "Last use disappeared?");
1725       int KillOp = KillMI->findRegisterUseOperandIdx(li.reg, true);
1726       assert(KillOp != -1 && "Last use disappeared?");
1727       KillMI->getOperand(KillOp).setIsKill(false);
1728     }
1729     vrm.removeKillPoint(li.reg);
1730     bool DefIsReMat = vrm.isReMaterialized(li.reg);
1731     Slot = vrm.getStackSlot(li.reg);
1732     assert(Slot != VirtRegMap::MAX_STACK_SLOT);
1733     MachineInstr *ReMatDefMI = DefIsReMat ?
1734       vrm.getReMaterializedMI(li.reg) : NULL;
1735     int LdSlot = 0;
1736     bool isLoadSS = DefIsReMat && tii_->isLoadFromStackSlot(ReMatDefMI, LdSlot);
1737     bool isLoad = isLoadSS ||
1738       (DefIsReMat && (ReMatDefMI->getDesc().canFoldAsLoad()));
1739     bool IsFirstRange = true;
1740     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
1741            I = li.ranges.begin(), E = li.ranges.end(); I != E; ++I) {
1742       // If this is a split live interval with multiple ranges, it means there
1743       // are two-address instructions that re-defined the value. Only the
1744       // first def can be rematerialized!
1745       if (IsFirstRange) {
1746         // Note ReMatOrigDefMI has already been deleted.
1747         rewriteInstructionsForSpills(li, false, I, NULL, ReMatDefMI,
1748                              Slot, LdSlot, isLoad, isLoadSS, DefIsReMat,
1749                              false, vrm, rc, ReMatIds, loopInfo,
1750                              SpillMBBs, SpillIdxes, RestoreMBBs, RestoreIdxes,
1751                              MBBVRegsMap, NewLIs);
1752       } else {
1753         rewriteInstructionsForSpills(li, false, I, NULL, 0,
1754                              Slot, 0, false, false, false,
1755                              false, vrm, rc, ReMatIds, loopInfo,
1756                              SpillMBBs, SpillIdxes, RestoreMBBs, RestoreIdxes,
1757                              MBBVRegsMap, NewLIs);
1758       }
1759       IsFirstRange = false;
1760     }
1761
1762     handleSpilledImpDefs(li, vrm, rc, NewLIs);
1763     normalizeSpillWeights(NewLIs);
1764     return NewLIs;
1765   }
1766
1767   bool TrySplit = !intervalIsInOneMBB(li);
1768   if (TrySplit)
1769     ++numSplits;
1770   bool NeedStackSlot = false;
1771   for (LiveInterval::const_vni_iterator i = li.vni_begin(), e = li.vni_end();
1772        i != e; ++i) {
1773     const VNInfo *VNI = *i;
1774     unsigned VN = VNI->id;
1775     if (VNI->isUnused())
1776       continue; // Dead val#.
1777     // Is the def for the val# rematerializable?
1778     MachineInstr *ReMatDefMI = VNI->isDefAccurate()
1779       ? getInstructionFromIndex(VNI->def) : 0;
1780     bool dummy;
1781     if (ReMatDefMI && isReMaterializable(li, VNI, ReMatDefMI, SpillIs, dummy)) {
1782       // Remember how to remat the def of this val#.
1783       ReMatOrigDefs[VN] = ReMatDefMI;
1784       // Original def may be modified so we have to make a copy here.
1785       MachineInstr *Clone = mf_->CloneMachineInstr(ReMatDefMI);
1786       CloneMIs.push_back(Clone);
1787       ReMatDefs[VN] = Clone;
1788
1789       bool CanDelete = true;
1790       if (VNI->hasPHIKill()) {
1791         // A kill is a phi node, not all of its uses can be rematerialized.
1792         // It must not be deleted.
1793         CanDelete = false;
1794         // Need a stack slot if there is any live range where uses cannot be
1795         // rematerialized.
1796         NeedStackSlot = true;
1797       }
1798       if (CanDelete)
1799         ReMatDelete.set(VN);
1800     } else {
1801       // Need a stack slot if there is any live range where uses cannot be
1802       // rematerialized.
1803       NeedStackSlot = true;
1804     }
1805   }
1806
1807   // One stack slot per live interval.
1808   if (NeedStackSlot && vrm.getPreSplitReg(li.reg) == 0) {
1809     if (vrm.getStackSlot(li.reg) == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
1810       Slot = vrm.assignVirt2StackSlot(li.reg);
1811
1812     // This case only occurs when the prealloc splitter has already assigned
1813     // a stack slot to this vreg.
1814     else
1815       Slot = vrm.getStackSlot(li.reg);
1816   }
1817
1818   // Create new intervals and rewrite defs and uses.
1819   for (LiveInterval::Ranges::const_iterator
1820          I = li.ranges.begin(), E = li.ranges.end(); I != E; ++I) {
1821     MachineInstr *ReMatDefMI = ReMatDefs[I->valno->id];
1822     MachineInstr *ReMatOrigDefMI = ReMatOrigDefs[I->valno->id];
1823     bool DefIsReMat = ReMatDefMI != NULL;
1824     bool CanDelete = ReMatDelete[I->valno->id];
1825     int LdSlot = 0;
1826     bool isLoadSS = DefIsReMat && tii_->isLoadFromStackSlot(ReMatDefMI, LdSlot);
1827     bool isLoad = isLoadSS ||
1828       (DefIsReMat && ReMatDefMI->getDesc().canFoldAsLoad());
1829     rewriteInstructionsForSpills(li, TrySplit, I, ReMatOrigDefMI, ReMatDefMI,
1830                                Slot, LdSlot, isLoad, isLoadSS, DefIsReMat,
1831                                CanDelete, vrm, rc, ReMatIds, loopInfo,
1832                                SpillMBBs, SpillIdxes, RestoreMBBs, RestoreIdxes,
1833                                MBBVRegsMap, NewLIs);
1834   }
1835
1836   // Insert spills / restores if we are splitting.
1837   if (!TrySplit) {
1838     handleSpilledImpDefs(li, vrm, rc, NewLIs);
1839     normalizeSpillWeights(NewLIs);
1840     return NewLIs;
1841   }
1842
1843   SmallPtrSet<LiveInterval*, 4> AddedKill;
1844   SmallVector<unsigned, 2> Ops;
1845   if (NeedStackSlot) {
1846     int Id = SpillMBBs.find_first();
1847     while (Id != -1) {
1848       std::vector<SRInfo> &spills = SpillIdxes[Id];
1849       for (unsigned i = 0, e = spills.size(); i != e; ++i) {
1850         SlotIndex index = spills[i].index;
1851         unsigned VReg = spills[i].vreg;
1852         LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(VReg);
1853         bool isReMat = vrm.isReMaterialized(VReg);
1854         MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(index);
1855         bool CanFold = false;
1856         bool FoundUse = false;
1857         Ops.clear();
1858         if (spills[i].canFold) {
1859           CanFold = true;
1860           for (unsigned j = 0, ee = MI->getNumOperands(); j != ee; ++j) {
1861             MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
1862             if (!MO.isReg() || MO.getReg() != VReg)
1863               continue;
1864
1865             Ops.push_back(j);
1866             if (MO.isDef())
1867               continue;
1868             if (isReMat ||
1869                 (!FoundUse && !alsoFoldARestore(Id, index, VReg,
1870                                                 RestoreMBBs, RestoreIdxes))) {
1871               // MI has two-address uses of the same register. If the use
1872               // isn't the first and only use in the BB, then we can't fold
1873               // it. FIXME: Move this to rewriteInstructionsForSpills.
1874               CanFold = false;
1875               break;
1876             }
1877             FoundUse = true;
1878           }
1879         }
1880         // Fold the store into the def if possible.
1881         bool Folded = false;
1882         if (CanFold && !Ops.empty()) {
1883           if (tryFoldMemoryOperand(MI, vrm, NULL, index, Ops, true, Slot,VReg)){
1884             Folded = true;
1885             if (FoundUse) {
1886               // Also folded uses, do not issue a load.
1887               eraseRestoreInfo(Id, index, VReg, RestoreMBBs, RestoreIdxes);
1888               nI.removeRange(index.getLoadIndex(), index.getDefIndex());
1889             }
1890             nI.removeRange(index.getDefIndex(), index.getStoreIndex());
1891           }
1892         }
1893
1894         // Otherwise tell the spiller to issue a spill.
1895         if (!Folded) {
1896           LiveRange *LR = &nI.ranges[nI.ranges.size()-1];
1897           bool isKill = LR->end == index.getStoreIndex();
1898           if (!MI->registerDefIsDead(nI.reg))
1899             // No need to spill a dead def.
1900             vrm.addSpillPoint(VReg, isKill, MI);
1901           if (isKill)
1902             AddedKill.insert(&nI);
1903         }
1904       }
1905       Id = SpillMBBs.find_next(Id);
1906     }
1907   }
1908
1909   int Id = RestoreMBBs.find_first();
1910   while (Id != -1) {
1911     std::vector<SRInfo> &restores = RestoreIdxes[Id];
1912     for (unsigned i = 0, e = restores.size(); i != e; ++i) {
1913       SlotIndex index = restores[i].index;
1914       if (index == SlotIndex())
1915         continue;
1916       unsigned VReg = restores[i].vreg;
1917       LiveInterval &nI = getOrCreateInterval(VReg);
1918       bool isReMat = vrm.isReMaterialized(VReg);
1919       MachineInstr *MI = getInstructionFromIndex(index);
1920       bool CanFold = false;
1921       Ops.clear();
1922       if (restores[i].canFold) {
1923         CanFold = true;
1924         for (unsigned j = 0, ee = MI->getNumOperands(); j != ee; ++j) {
1925           MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
1926           if (!MO.isReg() || MO.getReg() != VReg)
1927             continue;
1928
1929           if (MO.isDef()) {
1930             // If this restore were to be folded, it would have been folded
1931             // already.
1932             CanFold = false;
1933             break;
1934           }
1935           Ops.push_back(j);
1936         }
1937       }
1938
1939       // Fold the load into the use if possible.
1940       bool Folded = false;
1941       if (CanFold && !Ops.empty()) {
1942         if (!isReMat)
1943           Folded = tryFoldMemoryOperand(MI, vrm, NULL,index,Ops,true,Slot,VReg);
1944         else {
1945           MachineInstr *ReMatDefMI = vrm.getReMaterializedMI(VReg);
1946           int LdSlot = 0;
1947           bool isLoadSS = tii_->isLoadFromStackSlot(ReMatDefMI, LdSlot);
1948           // If the rematerializable def is a load, also try to fold it.
1949           if (isLoadSS || ReMatDefMI->getDesc().canFoldAsLoad())
1950             Folded = tryFoldMemoryOperand(MI, vrm, ReMatDefMI, index,
1951                                           Ops, isLoadSS, LdSlot, VReg);
1952           if (!Folded) {
1953             unsigned ImpUse = getReMatImplicitUse(li, ReMatDefMI);
1954             if (ImpUse) {
1955               // Re-matting an instruction with virtual register use. Add the
1956               // register as an implicit use on the use MI and mark the register
1957               // interval as unspillable.
1958               LiveInterval &ImpLi = getInterval(ImpUse);
1959               ImpLi.markNotSpillable();
1960               MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(ImpUse, false, true));
1961             }
1962           }
1963         }
1964       }
1965       // If folding is not possible / failed, then tell the spiller to issue a
1966       // load / rematerialization for us.
1967       if (Folded)
1968         nI.removeRange(index.getLoadIndex(), index.getDefIndex());
1969       else
1970         vrm.addRestorePoint(VReg, MI);
1971     }
1972     Id = RestoreMBBs.find_next(Id);
1973   }
1974
1975   // Finalize intervals: add kills, finalize spill weights, and filter out
1976   // dead intervals.
1977   std::vector<LiveInterval*> RetNewLIs;
1978   for (unsigned i = 0, e = NewLIs.size(); i != e; ++i) {
1979     LiveInterval *LI = NewLIs[i];
1980     if (!LI->empty()) {
1981       LI->weight /= SlotIndex::NUM * getApproximateInstructionCount(*LI);
1982       if (!AddedKill.count(LI)) {
1983         LiveRange *LR = &LI->ranges[LI->ranges.size()-1];
1984         SlotIndex LastUseIdx = LR->end.getBaseIndex();
1985         MachineInstr *LastUse = getInstructionFromIndex(LastUseIdx);
1986         int UseIdx = LastUse->findRegisterUseOperandIdx(LI->reg, false);
1987         assert(UseIdx != -1);
1988         if (!LastUse->isRegTiedToDefOperand(UseIdx)) {
1989           LastUse->getOperand(UseIdx).setIsKill();
1990           vrm.addKillPoint(LI->reg, LastUseIdx);
1991         }
1992       }
1993       RetNewLIs.push_back(LI);
1994     }
1995   }
1996
1997   handleSpilledImpDefs(li, vrm, rc, RetNewLIs);
1998   normalizeSpillWeights(RetNewLIs);
1999   return RetNewLIs;
2000 }
2001
2002 /// hasAllocatableSuperReg - Return true if the specified physical register has
2003 /// any super register that's allocatable.
2004 bool LiveIntervals::hasAllocatableSuperReg(unsigned Reg) const {
2005   for (const unsigned* AS = tri_->getSuperRegisters(Reg); *AS; ++AS)
2006     if (allocatableRegs_[*AS] && hasInterval(*AS))
2007       return true;
2008   return false;
2009 }
2010
2011 /// getRepresentativeReg - Find the largest super register of the specified
2012 /// physical register.
2013 unsigned LiveIntervals::getRepresentativeReg(unsigned Reg) const {
2014   // Find the largest super-register that is allocatable.
2015   unsigned BestReg = Reg;
2016   for (const unsigned* AS = tri_->getSuperRegisters(Reg); *AS; ++AS) {
2017     unsigned SuperReg = *AS;
2018     if (!hasAllocatableSuperReg(SuperReg) && hasInterval(SuperReg)) {
2019       BestReg = SuperReg;
2020       break;
2021     }
2022   }
2023   return BestReg;
2024 }
2025
2026 /// getNumConflictsWithPhysReg - Return the number of uses and defs of the
2027 /// specified interval that conflicts with the specified physical register.
2028 unsigned LiveIntervals::getNumConflictsWithPhysReg(const LiveInterval &li,
2029                                                    unsigned PhysReg) const {
2030   unsigned NumConflicts = 0;
2031   const LiveInterval &pli = getInterval(getRepresentativeReg(PhysReg));
2032   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(li.reg),
2033          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
2034     MachineOperand &O = I.getOperand();
2035     MachineInstr *MI = O.getParent();
2036     if (MI->isDebugValue())
2037       continue;
2038     SlotIndex Index = getInstructionIndex(MI);
2039     if (pli.liveAt(Index))
2040       ++NumConflicts;
2041   }
2042   return NumConflicts;
2043 }
2044
2045 /// spillPhysRegAroundRegDefsUses - Spill the specified physical register
2046 /// around all defs and uses of the specified interval. Return true if it
2047 /// was able to cut its interval.
2048 bool LiveIntervals::spillPhysRegAroundRegDefsUses(const LiveInterval &li,
2049                                             unsigned PhysReg, VirtRegMap &vrm) {
2050   unsigned SpillReg = getRepresentativeReg(PhysReg);
2051
2052   for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(PhysReg); *AS; ++AS)
2053     // If there are registers which alias PhysReg, but which are not a
2054     // sub-register of the chosen representative super register. Assert
2055     // since we can't handle it yet.
2056     assert(*AS == SpillReg || !allocatableRegs_[*AS] || !hasInterval(*AS) ||
2057            tri_->isSuperRegister(*AS, SpillReg));
2058
2059   bool Cut = false;
2060   SmallVector<unsigned, 4> PRegs;
2061   if (hasInterval(SpillReg))
2062     PRegs.push_back(SpillReg);
2063   else {
2064     SmallSet<unsigned, 4> Added;
2065     for (const unsigned* AS = tri_->getSubRegisters(SpillReg); *AS; ++AS)
2066       if (Added.insert(*AS) && hasInterval(*AS)) {
2067         PRegs.push_back(*AS);
2068         for (const unsigned* ASS = tri_->getSubRegisters(*AS); *ASS; ++ASS)
2069           Added.insert(*ASS);
2070       }
2071   }
2072
2073   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> SeenMIs;
2074   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(li.reg),
2075          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
2076     MachineOperand &O = I.getOperand();
2077     MachineInstr *MI = O.getParent();
2078     if (MI->isDebugValue() || SeenMIs.count(MI))
2079       continue;
2080     SeenMIs.insert(MI);
2081     SlotIndex Index = getInstructionIndex(MI);
2082     for (unsigned i = 0, e = PRegs.size(); i != e; ++i) {
2083       unsigned PReg = PRegs[i];
2084       LiveInterval &pli = getInterval(PReg);
2085       if (!pli.liveAt(Index))
2086         continue;
2087       vrm.addEmergencySpill(PReg, MI);
2088       SlotIndex StartIdx = Index.getLoadIndex();
2089       SlotIndex EndIdx = Index.getNextIndex().getBaseIndex();
2090       if (pli.isInOneLiveRange(StartIdx, EndIdx)) {
2091         pli.removeRange(StartIdx, EndIdx);
2092         Cut = true;
2093       } else {
2094         std::string msg;
2095         raw_string_ostream Msg(msg);
2096         Msg << "Ran out of registers during register allocation!";
2097         if (MI->isInlineAsm()) {
2098           Msg << "\nPlease check your inline asm statement for invalid "
2099               << "constraints:\n";
2100           MI->print(Msg, tm_);
2101         }
2102         report_fatal_error(Msg.str());
2103       }
2104       for (const unsigned* AS = tri_->getSubRegisters(PReg); *AS; ++AS) {
2105         if (!hasInterval(*AS))
2106           continue;
2107         LiveInterval &spli = getInterval(*AS);
2108         if (spli.liveAt(Index))
2109           spli.removeRange(Index.getLoadIndex(),
2110                            Index.getNextIndex().getBaseIndex());
2111       }
2112     }
2113   }
2114   return Cut;
2115 }
2116
2117 LiveRange LiveIntervals::addLiveRangeToEndOfBlock(unsigned reg,
2118                                                   MachineInstr* startInst) {
2119   LiveInterval& Interval = getOrCreateInterval(reg);
2120   VNInfo* VN = Interval.getNextValue(
2121     SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getDefIndex()),
2122     startInst, true, getVNInfoAllocator());
2123   VN->setHasPHIKill(true);
2124   VN->kills.push_back(indexes_->getTerminatorGap(startInst->getParent()));
2125   LiveRange LR(
2126      SlotIndex(getInstructionIndex(startInst).getDefIndex()),
2127      getMBBEndIdx(startInst->getParent()), VN);
2128   Interval.addRange(LR);
2129
2130   return LR;
2131 }
2132