lib/CodeGen/LiveVariables.cpp

   1 //===-- LiveVariables.cpp - Live Variable Analysis for Machine Code -------===//
   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 LiveVariable analysis pass.  For each machine
  11 // instruction in the function, this pass calculates the set of registers that
  12 // are immediately dead after the instruction (i.e., the instruction calculates
  13 // the value, but it is never used) and the set of registers that are used by
  14 // the instruction, but are never used after the instruction (i.e., they are
  15 // killed).
  16 //
  17 // This class computes live variables using are sparse implementation based on
  18 // the machine code SSA form.  This class computes live variable information for
  19 // each virtual and _register allocatable_ physical register in a function.  It
  20 // uses the dominance properties of SSA form to efficiently compute live
  21 // variables for virtual registers, and assumes that physical registers are only
  22 // live within a single basic block (allowing it to do a single local analysis
  23 // to resolve physical register lifetimes in each basic block).  If a physical
  24 // register is not register allocatable, it is not tracked.  This is useful for
  25 // things like the stack pointer and condition codes.
  26 //
  27 //===----------------------------------------------------------------------===//
  28
  29 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  35 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  37 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  38 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  39 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  40 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  41 #include <algorithm>
  42 using namespace llvm;
  43
  44 char LiveVariables::ID = 0;
  45 static RegisterPass<LiveVariables> X("livevars", "Live Variable Analysis");
  46
  47
  48 void LiveVariables::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  49   AU.addRequiredID(UnreachableMachineBlockElimID);
  50   AU.setPreservesAll();
  51   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  52 }
  53
  54 MachineInstr *
  55 LiveVariables::VarInfo::findKill(const MachineBasicBlock *MBB) const {
  56   for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i)
  57     if (Kills[i]->getParent() == MBB)
  58       return Kills[i];
  59   return NULL;
  60 }
  61
  62 void LiveVariables::VarInfo::dump() const {
  63   dbgs() << "  Alive in blocks: ";
  64   for (SparseBitVector<>::iterator I = AliveBlocks.begin(),
  65            E = AliveBlocks.end(); I != E; ++I)
  66     dbgs() << *I << ", ";
  67   dbgs() << "\n  Killed by:";
  68   if (Kills.empty())
  69     dbgs() << " No instructions.\n";
  70   else {
  71     for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i)
  72       dbgs() << "\n    #" << i << ": " << *Kills[i];
  73     dbgs() << "\n";
  74   }
  75 }
  76
  77 /// getVarInfo - Get (possibly creating) a VarInfo object for the given vreg.
  78 LiveVariables::VarInfo &LiveVariables::getVarInfo(unsigned RegIdx) {
  79   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegIdx) &&
  80          "getVarInfo: not a virtual register!");
  81   RegIdx -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
  82   if (RegIdx >= VirtRegInfo.size()) {
  83     if (RegIdx >= 2*VirtRegInfo.size())
  84       VirtRegInfo.resize(RegIdx*2);
  85     else
  86       VirtRegInfo.resize(2*VirtRegInfo.size());
  87   }
  88   return VirtRegInfo[RegIdx];
  89 }
  90
  91 void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo& VRInfo,
  92                                             MachineBasicBlock *DefBlock,
  93                                             MachineBasicBlock *MBB,
  94                                     std::vector<MachineBasicBlock*> &WorkList) {
  95   unsigned BBNum = MBB->getNumber();
  96
  97   // Check to see if this basic block is one of the killing blocks.  If so,
  98   // remove it.
  99   for (unsigned i = 0, e = VRInfo.Kills.size(); i != e; ++i)
 100     if (VRInfo.Kills[i]->getParent() == MBB) {
 101       VRInfo.Kills.erase(VRInfo.Kills.begin()+i);  // Erase entry
 102       break;
 103     }
 104
 105   if (MBB == DefBlock) return;  // Terminate recursion
 106
 107   if (VRInfo.AliveBlocks.test(BBNum))
 108     return;  // We already know the block is live
 109
 110   // Mark the variable known alive in this bb
 111   VRInfo.AliveBlocks.set(BBNum);
 112
 113   for (MachineBasicBlock::const_pred_reverse_iterator PI = MBB->pred_rbegin(),
 114          E = MBB->pred_rend(); PI != E; ++PI)
 115     WorkList.push_back(*PI);
 116 }
 117
 118 void LiveVariables::MarkVirtRegAliveInBlock(VarInfo &VRInfo,
 119                                             MachineBasicBlock *DefBlock,
 120                                             MachineBasicBlock *MBB) {
 121   std::vector<MachineBasicBlock*> WorkList;
 122   MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, DefBlock, MBB, WorkList);
 123
 124   while (!WorkList.empty()) {
 125     MachineBasicBlock *Pred = WorkList.back();
 126     WorkList.pop_back();
 127     MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, DefBlock, Pred, WorkList);
 128   }
 129 }
 130
 131 void LiveVariables::HandleVirtRegUse(unsigned reg, MachineBasicBlock *MBB,
 132                                      MachineInstr *MI) {
 133   assert(MRI->getVRegDef(reg) && "Register use before def!");
 134
 135   unsigned BBNum = MBB->getNumber();
 136
 137   VarInfo& VRInfo = getVarInfo(reg);
 138   VRInfo.NumUses++;
 139
 140   // Check to see if this basic block is already a kill block.
 141   if (!VRInfo.Kills.empty() && VRInfo.Kills.back()->getParent() == MBB) {
 142     // Yes, this register is killed in this basic block already. Increase the
 143     // live range by updating the kill instruction.
 144     VRInfo.Kills.back() = MI;
 145     return;
 146   }
 147
 148 #ifndef NDEBUG
 149   for (unsigned i = 0, e = VRInfo.Kills.size(); i != e; ++i)
 150     assert(VRInfo.Kills[i]->getParent() != MBB && "entry should be at end!");
 151 #endif
 152
 153   // This situation can occur:
 154   //
 155   //     ,------.
 156   //     |      |
 157   //     |      v
 158   //     |   t2 = phi ... t1 ...
 159   //     |      |
 160   //     |      v
 161   //     |   t1 = ...
 162   //     |  ... = ... t1 ...
 163   //     |      |
 164   //     `------'
 165   //
 166   // where there is a use in a PHI node that's a predecessor to the defining
 167   // block. We don't want to mark all predecessors as having the value "alive"
 168   // in this case.
 169   if (MBB == MRI->getVRegDef(reg)->getParent()) return;
 170
 171   // Add a new kill entry for this basic block. If this virtual register is
 172   // already marked as alive in this basic block, that means it is alive in at
 173   // least one of the successor blocks, it's not a kill.
 174   if (!VRInfo.AliveBlocks.test(BBNum))
 175     VRInfo.Kills.push_back(MI);
 176
 177   // Update all dominating blocks to mark them as "known live".
 178   for (MachineBasicBlock::const_pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 179          E = MBB->pred_end(); PI != E; ++PI)
 180     MarkVirtRegAliveInBlock(VRInfo, MRI->getVRegDef(reg)->getParent(), *PI);
 181 }
 182
 183 void LiveVariables::HandleVirtRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
 184   VarInfo &VRInfo = getVarInfo(Reg);
 185
 186   if (VRInfo.AliveBlocks.empty())
 187     // If vr is not alive in any block, then defaults to dead.
 188     VRInfo.Kills.push_back(MI);
 189 }
 190
 191 /// FindLastPartialDef - Return the last partial def of the specified register.
 192 /// Also returns the sub-registers that're defined by the instruction.
 193 MachineInstr *LiveVariables::FindLastPartialDef(unsigned Reg,
 194                                             SmallSet<unsigned,4> &PartDefRegs) {
 195   unsigned LastDefReg = 0;
 196   unsigned LastDefDist = 0;
 197   MachineInstr *LastDef = NULL;
 198   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 199        unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 200     MachineInstr *Def = PhysRegDef[SubReg];
 201     if (!Def)
 202       continue;
 203     unsigned Dist = DistanceMap[Def];
 204     if (Dist > LastDefDist) {
 205       LastDefReg  = SubReg;
 206       LastDef     = Def;
 207       LastDefDist = Dist;
 208     }
 209   }
 210
 211   if (!LastDef)
 212     return 0;
 213
 214   PartDefRegs.insert(LastDefReg);
 215   for (unsigned i = 0, e = LastDef->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 216     MachineOperand &MO = LastDef->getOperand(i);
 217     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || MO.getReg() == 0)
 218       continue;
 219     unsigned DefReg = MO.getReg();
 220     if (TRI->isSubRegister(Reg, DefReg)) {
 221       PartDefRegs.insert(DefReg);
 222       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(DefReg);
 223            unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs)
 224         PartDefRegs.insert(SubReg);
 225     }
 226   }
 227   return LastDef;
 228 }
 229
 230 /// HandlePhysRegUse - Turn previous partial def's into read/mod/writes. Add
 231 /// implicit defs to a machine instruction if there was an earlier def of its
 232 /// super-register.
 233 void LiveVariables::HandlePhysRegUse(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
 234   MachineInstr *LastDef = PhysRegDef[Reg];
 235   // If there was a previous use or a "full" def all is well.
 236   if (!LastDef && !PhysRegUse[Reg]) {
 237     // Otherwise, the last sub-register def implicitly defines this register.
 238     // e.g.
 239     // AH =
 240     // AL = ... <imp-def EAX>, <imp-kill AH>
 241     //    = AH
 242     // ...
 243     //    = EAX
 244     // All of the sub-registers must have been defined before the use of Reg!
 245     SmallSet<unsigned, 4> PartDefRegs;
 246     MachineInstr *LastPartialDef = FindLastPartialDef(Reg, PartDefRegs);
 247     // If LastPartialDef is NULL, it must be using a livein register.
 248     if (LastPartialDef) {
 249       LastPartialDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, true/*IsDef*/,
 250                                                            true/*IsImp*/));
 251       PhysRegDef[Reg] = LastPartialDef;
 252       SmallSet<unsigned, 8> Processed;
 253       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 254            unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 255         if (Processed.count(SubReg))
 256           continue;
 257         if (PartDefRegs.count(SubReg))
 258           continue;
 259         // This part of Reg was defined before the last partial def. It's killed
 260         // here.
 261         LastPartialDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SubReg,
 262                                                              false/*IsDef*/,
 263                                                              true/*IsImp*/));
 264         PhysRegDef[SubReg] = LastPartialDef;
 265         for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
 266           Processed.insert(*SS);
 267       }
 268     }
 269   }
 270   else if (LastDef && !PhysRegUse[Reg] &&
 271            !LastDef->findRegisterDefOperand(Reg))
 272     // Last def defines the super register, add an implicit def of reg.
 273     LastDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg,
 274                                                  true/*IsDef*/, true/*IsImp*/));
 275
 276   // Remember this use.
 277   PhysRegUse[Reg]  = MI;
 278   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 279        unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs)
 280     PhysRegUse[SubReg] =  MI;
 281 }
 282
 283 /// FindLastRefOrPartRef - Return the last reference or partial reference of
 284 /// the specified register.
 285 MachineInstr *LiveVariables::FindLastRefOrPartRef(unsigned Reg) {
 286   MachineInstr *LastDef = PhysRegDef[Reg];
 287   MachineInstr *LastUse = PhysRegUse[Reg];
 288   if (!LastDef && !LastUse)
 289     return false;
 290
 291   MachineInstr *LastRefOrPartRef = LastUse ? LastUse : LastDef;
 292   unsigned LastRefOrPartRefDist = DistanceMap[LastRefOrPartRef];
 293   unsigned LastPartDefDist = 0;
 294   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 295        unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 296     MachineInstr *Def = PhysRegDef[SubReg];
 297     if (Def && Def != LastDef) {
 298       // There was a def of this sub-register in between. This is a partial
 299       // def, keep track of the last one.
 300       unsigned Dist = DistanceMap[Def];
 301       if (Dist > LastPartDefDist)
 302         LastPartDefDist = Dist;
 303     } else if (MachineInstr *Use = PhysRegUse[SubReg]) {
 304       unsigned Dist = DistanceMap[Use];
 305       if (Dist > LastRefOrPartRefDist) {
 306         LastRefOrPartRefDist = Dist;
 307         LastRefOrPartRef = Use;
 308       }
 309     }
 310   }
 311
 312   return LastRefOrPartRef;
 313 }
 314
 315 bool LiveVariables::HandlePhysRegKill(unsigned Reg, MachineInstr *MI) {
 316   MachineInstr *LastDef = PhysRegDef[Reg];
 317   MachineInstr *LastUse = PhysRegUse[Reg];
 318   if (!LastDef && !LastUse)
 319     return false;
 320
 321   MachineInstr *LastRefOrPartRef = LastUse ? LastUse : LastDef;
 322   unsigned LastRefOrPartRefDist = DistanceMap[LastRefOrPartRef];
 323   // The whole register is used.
 324   // AL =
 325   // AH =
 326   //
 327   //    = AX
 328   //    = AL, AX<imp-use, kill>
 329   // AX =
 330   //
 331   // Or whole register is defined, but not used at all.
 332   // AX<dead> =
 333   // ...
 334   // AX =
 335   //
 336   // Or whole register is defined, but only partly used.
 337   // AX<dead> = AL<imp-def>
 338   //    = AL<kill>
 339   // AX =
 340   MachineInstr *LastPartDef = 0;
 341   unsigned LastPartDefDist = 0;
 342   SmallSet<unsigned, 8> PartUses;
 343   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 344        unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 345     MachineInstr *Def = PhysRegDef[SubReg];
 346     if (Def && Def != LastDef) {
 347       // There was a def of this sub-register in between. This is a partial
 348       // def, keep track of the last one.
 349       unsigned Dist = DistanceMap[Def];
 350       if (Dist > LastPartDefDist) {
 351         LastPartDefDist = Dist;
 352         LastPartDef = Def;
 353       }
 354       continue;
 355     }
 356     if (MachineInstr *Use = PhysRegUse[SubReg]) {
 357       PartUses.insert(SubReg);
 358       for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
 359         PartUses.insert(*SS);
 360       unsigned Dist = DistanceMap[Use];
 361       if (Dist > LastRefOrPartRefDist) {
 362         LastRefOrPartRefDist = Dist;
 363         LastRefOrPartRef = Use;
 364       }
 365     }
 366   }
 367
 368   if (!PhysRegUse[Reg]) {
 369     // Partial uses. Mark register def dead and add implicit def of
 370     // sub-registers which are used.
 371     // EAX<dead>  = op  AL<imp-def>
 372     // That is, EAX def is dead but AL def extends pass it.
 373     PhysRegDef[Reg]->addRegisterDead(Reg, TRI, true);
 374     for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 375          unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 376       if (!PartUses.count(SubReg))
 377         continue;
 378       bool NeedDef = true;
 379       if (PhysRegDef[Reg] == PhysRegDef[SubReg]) {
 380         MachineOperand *MO = PhysRegDef[Reg]->findRegisterDefOperand(SubReg);
 381         if (MO) {
 382           NeedDef = false;
 383           assert(!MO->isDead());
 384         }
 385       }
 386       if (NeedDef)
 387         PhysRegDef[Reg]->addOperand(MachineOperand::CreateReg(SubReg,
 388                                                  true/*IsDef*/, true/*IsImp*/));
 389       MachineInstr *LastSubRef = FindLastRefOrPartRef(SubReg);
 390       if (LastSubRef)
 391         LastSubRef->addRegisterKilled(SubReg, TRI, true);
 392       else {
 393         LastRefOrPartRef->addRegisterKilled(SubReg, TRI, true);
 394         PhysRegUse[SubReg] = LastRefOrPartRef;
 395         for (const unsigned *SSRegs = TRI->getSubRegisters(SubReg);
 396              unsigned SSReg = *SSRegs; ++SSRegs)
 397           PhysRegUse[SSReg] = LastRefOrPartRef;
 398       }
 399       for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
 400         PartUses.erase(*SS);
 401     }
 402   } else if (LastRefOrPartRef == PhysRegDef[Reg] && LastRefOrPartRef != MI) {
 403     if (LastPartDef)
 404       // The last partial def kills the register.
 405       LastPartDef->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, false/*IsDef*/,
 406                                                 true/*IsImp*/, true/*IsKill*/));
 407     else {
 408       MachineOperand *MO =
 409         LastRefOrPartRef->findRegisterDefOperand(Reg, false, TRI);
 410       bool NeedEC = MO->isEarlyClobber() && MO->getReg() != Reg;
 411       // If the last reference is the last def, then it's not used at all.
 412       // That is, unless we are currently processing the last reference itself.
 413       LastRefOrPartRef->addRegisterDead(Reg, TRI, true);
 414       if (NeedEC) {
 415         // If we are adding a subreg def and the superreg def is marked early
 416         // clobber, add an early clobber marker to the subreg def.
 417         MO = LastRefOrPartRef->findRegisterDefOperand(Reg);
 418         if (MO)
 419           MO->setIsEarlyClobber();
 420       }
 421     }
 422   } else
 423     LastRefOrPartRef->addRegisterKilled(Reg, TRI, true);
 424   return true;
 425 }
 426
 427 void LiveVariables::HandlePhysRegDef(unsigned Reg, MachineInstr *MI,
 428                                      SmallVector<unsigned, 4> &Defs) {
 429   // What parts of the register are previously defined?
 430   SmallSet<unsigned, 32> Live;
 431   if (PhysRegDef[Reg] || PhysRegUse[Reg]) {
 432     Live.insert(Reg);
 433     for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(Reg); *SS; ++SS)
 434       Live.insert(*SS);
 435   } else {
 436     for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 437          unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 438       // If a register isn't itself defined, but all parts that make up of it
 439       // are defined, then consider it also defined.
 440       // e.g.
 441       // AL =
 442       // AH =
 443       //    = AX
 444       if (Live.count(SubReg))
 445         continue;
 446       if (PhysRegDef[SubReg] || PhysRegUse[SubReg]) {
 447         Live.insert(SubReg);
 448         for (const unsigned *SS = TRI->getSubRegisters(SubReg); *SS; ++SS)
 449           Live.insert(*SS);
 450       }
 451     }
 452   }
 453
 454   // Start from the largest piece, find the last time any part of the register
 455   // is referenced.
 456   HandlePhysRegKill(Reg, MI);
 457   // Only some of the sub-registers are used.
 458   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 459        unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 460     if (!Live.count(SubReg))
 461       // Skip if this sub-register isn't defined.
 462       continue;
 463     HandlePhysRegKill(SubReg, MI);
 464   }
 465
 466   if (MI)
 467     Defs.push_back(Reg);  // Remember this def.
 468 }
 469
 470 void LiveVariables::UpdatePhysRegDefs(MachineInstr *MI,
 471                                       SmallVector<unsigned, 4> &Defs) {
 472   while (!Defs.empty()) {
 473     unsigned Reg = Defs.back();
 474     Defs.pop_back();
 475     PhysRegDef[Reg]  = MI;
 476     PhysRegUse[Reg]  = NULL;
 477     for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 478          unsigned SubReg = *SubRegs; ++SubRegs) {
 479       PhysRegDef[SubReg]  = MI;
 480       PhysRegUse[SubReg]  = NULL;
 481     }
 482   }
 483 }
 484
 485 namespace {
 486   struct RegSorter {
 487     const TargetRegisterInfo *TRI;
 488
 489     RegSorter(const TargetRegisterInfo *tri) : TRI(tri) { }
 490     bool operator()(unsigned A, unsigned B) {
 491       if (TRI->isSubRegister(A, B))
 492         return true;
 493       else if (TRI->isSubRegister(B, A))
 494         return false;
 495       return A < B;
 496     }
 497   };
 498 }
 499
 500 bool LiveVariables::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
 501   MF = &mf;
 502   MRI = &mf.getRegInfo();
 503   TRI = MF->getTarget().getRegisterInfo();
 504
 505   ReservedRegisters = TRI->getReservedRegs(mf);
 506
 507   unsigned NumRegs = TRI->getNumRegs();
 508   PhysRegDef  = new MachineInstr*[NumRegs];
 509   PhysRegUse  = new MachineInstr*[NumRegs];
 510   PHIVarInfo = new SmallVector<unsigned, 4>[MF->getNumBlockIDs()];
 511   std::fill(PhysRegDef,  PhysRegDef  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 512   std::fill(PhysRegUse,  PhysRegUse  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 513   PHIJoins.clear();
 514
 515   /// Get some space for a respectable number of registers.
 516   VirtRegInfo.resize(64);
 517
 518   analyzePHINodes(mf);
 519
 520   // Calculate live variable information in depth first order on the CFG of the
 521   // function.  This guarantees that we will see the definition of a virtual
 522   // register before its uses due to dominance properties of SSA (except for PHI
 523   // nodes, which are treated as a special case).
 524   MachineBasicBlock *Entry = MF->begin();
 525   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
 526
 527   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
 528          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
 529        DFI != E; ++DFI) {
 530     MachineBasicBlock *MBB = *DFI;
 531
 532     // Mark live-in registers as live-in.
 533     SmallVector<unsigned, 4> Defs;
 534     for (MachineBasicBlock::livein_iterator II = MBB->livein_begin(),
 535            EE = MBB->livein_end(); II != EE; ++II) {
 536       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(*II) &&
 537              "Cannot have a live-in virtual register!");
 538       HandlePhysRegDef(*II, 0, Defs);
 539     }
 540
 541     // Loop over all of the instructions, processing them.
 542     DistanceMap.clear();
 543     unsigned Dist = 0;
 544     for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
 545          I != E; ++I) {
 546       MachineInstr *MI = I;
 547       if (MI->isDebugValue())
 548         continue;
 549       DistanceMap.insert(std::make_pair(MI, Dist++));
 550
 551       // Process all of the operands of the instruction...
 552       unsigned NumOperandsToProcess = MI->getNumOperands();
 553
 554       // Unless it is a PHI node.  In this case, ONLY process the DEF, not any
 555       // of the uses.  They will be handled in other basic blocks.
 556       if (MI->isPHI())
 557         NumOperandsToProcess = 1;
 558
 559       // Clear kill and dead markers. LV will recompute them.
 560       SmallVector<unsigned, 4> UseRegs;
 561       SmallVector<unsigned, 4> DefRegs;
 562       for (unsigned i = 0; i != NumOperandsToProcess; ++i) {
 563         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 564         if (!MO.isReg() || MO.getReg() == 0)
 565           continue;
 566         unsigned MOReg = MO.getReg();
 567         if (MO.isUse()) {
 568           MO.setIsKill(false);
 569           UseRegs.push_back(MOReg);
 570         } else /*MO.isDef()*/ {
 571           MO.setIsDead(false);
 572           DefRegs.push_back(MOReg);
 573         }
 574       }
 575
 576       // Process all uses.
 577       for (unsigned i = 0, e = UseRegs.size(); i != e; ++i) {
 578         unsigned MOReg = UseRegs[i];
 579         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MOReg))
 580           HandleVirtRegUse(MOReg, MBB, MI);
 581         else if (!ReservedRegisters[MOReg])
 582           HandlePhysRegUse(MOReg, MI);
 583       }
 584
 585       // Process all defs.
 586       for (unsigned i = 0, e = DefRegs.size(); i != e; ++i) {
 587         unsigned MOReg = DefRegs[i];
 588         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MOReg))
 589           HandleVirtRegDef(MOReg, MI);
 590         else if (!ReservedRegisters[MOReg])
 591           HandlePhysRegDef(MOReg, MI, Defs);
 592       }
 593       UpdatePhysRegDefs(MI, Defs);
 594     }
 595
 596     // Handle any virtual assignments from PHI nodes which might be at the
 597     // bottom of this basic block.  We check all of our successor blocks to see
 598     // if they have PHI nodes, and if so, we simulate an assignment at the end
 599     // of the current block.
 600     if (!PHIVarInfo[MBB->getNumber()].empty()) {
 601       SmallVector<unsigned, 4>& VarInfoVec = PHIVarInfo[MBB->getNumber()];
 602
 603       for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator I = VarInfoVec.begin(),
 604              E = VarInfoVec.end(); I != E; ++I)
 605         // Mark it alive only in the block we are representing.
 606         MarkVirtRegAliveInBlock(getVarInfo(*I),MRI->getVRegDef(*I)->getParent(),
 607                                 MBB);
 608     }
 609
 610     // Finally, if the last instruction in the block is a return, make sure to
 611     // mark it as using all of the live-out values in the function.
 612     if (!MBB->empty() && MBB->back().getDesc().isReturn()) {
 613       MachineInstr *Ret = &MBB->back();
 614
 615       for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator
 616            I = MF->getRegInfo().liveout_begin(),
 617            E = MF->getRegInfo().liveout_end(); I != E; ++I) {
 618         assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(*I) &&
 619                "Cannot have a live-out virtual register!");
 620         HandlePhysRegUse(*I, Ret);
 621
 622         // Add live-out registers as implicit uses.
 623         if (!Ret->readsRegister(*I))
 624           Ret->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*I, false, true));
 625       }
 626     }
 627
 628     // Loop over PhysRegDef / PhysRegUse, killing any registers that are
 629     // available at the end of the basic block.
 630     for (unsigned i = 0; i != NumRegs; ++i)
 631       if (PhysRegDef[i] || PhysRegUse[i])
 632         HandlePhysRegDef(i, 0, Defs);
 633
 634     std::fill(PhysRegDef,  PhysRegDef  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 635     std::fill(PhysRegUse,  PhysRegUse  + NumRegs, (MachineInstr*)0);
 636   }
 637
 638   // Convert and transfer the dead / killed information we have gathered into
 639   // VirtRegInfo onto MI's.
 640   for (unsigned i = 0, e1 = VirtRegInfo.size(); i != e1; ++i)
 641     for (unsigned j = 0, e2 = VirtRegInfo[i].Kills.size(); j != e2; ++j)
 642       if (VirtRegInfo[i].Kills[j] ==
 643           MRI->getVRegDef(i + TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister))
 644         VirtRegInfo[i]
 645           .Kills[j]->addRegisterDead(i +
 646                                      TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
 647                                      TRI);
 648       else
 649         VirtRegInfo[i]
 650           .Kills[j]->addRegisterKilled(i +
 651                                        TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
 652                                        TRI);
 653
 654   // Check to make sure there are no unreachable blocks in the MC CFG for the
 655   // function.  If so, it is due to a bug in the instruction selector or some
 656   // other part of the code generator if this happens.
 657 #ifndef NDEBUG
 658   for(MachineFunction::iterator i = MF->begin(), e = MF->end(); i != e; ++i)
 659     assert(Visited.count(&*i) != 0 && "unreachable basic block found");
 660 #endif
 661
 662   delete[] PhysRegDef;
 663   delete[] PhysRegUse;
 664   delete[] PHIVarInfo;
 665
 666   return false;
 667 }
 668
 669 /// replaceKillInstruction - Update register kill info by replacing a kill
 670 /// instruction with a new one.
 671 void LiveVariables::replaceKillInstruction(unsigned Reg, MachineInstr *OldMI,
 672                                            MachineInstr *NewMI) {
 673   VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
 674   std::replace(VI.Kills.begin(), VI.Kills.end(), OldMI, NewMI);
 675 }
 676
 677 /// removeVirtualRegistersKilled - Remove all killed info for the specified
 678 /// instruction.
 679 void LiveVariables::removeVirtualRegistersKilled(MachineInstr *MI) {
 680   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 681     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 682     if (MO.isReg() && MO.isKill()) {
 683       MO.setIsKill(false);
 684       unsigned Reg = MO.getReg();
 685       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
 686         bool removed = getVarInfo(Reg).removeKill(MI);
 687         assert(removed && "kill not in register's VarInfo?");
 688         removed = true;
 689       }
 690     }
 691   }
 692 }
 693
 694 /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
 695 /// particular, we want to map the variable information of a virtual register
 696 /// which is used in a PHI node. We map that to the BB the vreg is coming from.
 697 ///
 698 void LiveVariables::analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn) {
 699   for (MachineFunction::const_iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end();
 700        I != E; ++I)
 701     for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
 702          BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI)
 703       for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2)
 704         PHIVarInfo[BBI->getOperand(i + 1).getMBB()->getNumber()]
 705           .push_back(BBI->getOperand(i).getReg());
 706 }
 707
 708 bool LiveVariables::VarInfo::isLiveIn(const MachineBasicBlock &MBB,
 709                                       unsigned Reg,
 710                                       MachineRegisterInfo &MRI) {
 711   unsigned Num = MBB.getNumber();
 712
 713   // Reg is live-through.
 714   if (AliveBlocks.test(Num))
 715     return true;
 716
 717   // Registers defined in MBB cannot be live in.
 718   const MachineInstr *Def = MRI.getVRegDef(Reg);
 719   if (Def && Def->getParent() == &MBB)
 720     return false;
 721
 722  // Reg was not defined in MBB, was it killed here?
 723   return findKill(&MBB);
 724 }
 725
 726 bool LiveVariables::isLiveOut(unsigned Reg, const MachineBasicBlock &MBB) {
 727   LiveVariables::VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
 728
 729   // Loop over all of the successors of the basic block, checking to see if
 730   // the value is either live in the block, or if it is killed in the block.
 731   std::vector<MachineBasicBlock*> OpSuccBlocks;
 732   for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator SI = MBB.succ_begin(),
 733          E = MBB.succ_end(); SI != E; ++SI) {
 734     MachineBasicBlock *SuccMBB = *SI;
 735
 736     // Is it alive in this successor?
 737     unsigned SuccIdx = SuccMBB->getNumber();
 738     if (VI.AliveBlocks.test(SuccIdx))
 739       return true;
 740     OpSuccBlocks.push_back(SuccMBB);
 741   }
 742
 743   // Check to see if this value is live because there is a use in a successor
 744   // that kills it.
 745   switch (OpSuccBlocks.size()) {
 746   case 1: {
 747     MachineBasicBlock *SuccMBB = OpSuccBlocks[0];
 748     for (unsigned i = 0, e = VI.Kills.size(); i != e; ++i)
 749       if (VI.Kills[i]->getParent() == SuccMBB)
 750         return true;
 751     break;
 752   }
 753   case 2: {
 754     MachineBasicBlock *SuccMBB1 = OpSuccBlocks[0], *SuccMBB2 = OpSuccBlocks[1];
 755     for (unsigned i = 0, e = VI.Kills.size(); i != e; ++i)
 756       if (VI.Kills[i]->getParent() == SuccMBB1 ||
 757           VI.Kills[i]->getParent() == SuccMBB2)
 758         return true;
 759     break;
 760   }
 761   default:
 762     std::sort(OpSuccBlocks.begin(), OpSuccBlocks.end());
 763     for (unsigned i = 0, e = VI.Kills.size(); i != e; ++i)
 764       if (std::binary_search(OpSuccBlocks.begin(), OpSuccBlocks.end(),
 765                              VI.Kills[i]->getParent()))
 766         return true;
 767   }
 768   return false;
 769 }
 770
 771 /// addNewBlock - Add a new basic block BB as an empty succcessor to DomBB. All
 772 /// variables that are live out of DomBB will be marked as passing live through
 773 /// BB.
 774 void LiveVariables::addNewBlock(MachineBasicBlock *BB,
 775                                 MachineBasicBlock *DomBB,
 776                                 MachineBasicBlock *SuccBB) {
 777   const unsigned NumNew = BB->getNumber();
 778
 779   // All registers used by PHI nodes in SuccBB must be live through BB.
 780   for (MachineBasicBlock::const_iterator BBI = SuccBB->begin(),
 781          BBE = SuccBB->end(); BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI)
 782     for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2)
 783       if (BBI->getOperand(i+1).getMBB() == BB)
 784         getVarInfo(BBI->getOperand(i).getReg()).AliveBlocks.set(NumNew);
 785
 786   // Update info for all live variables
 787   for (unsigned Reg = TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
 788          E = MRI->getLastVirtReg()+1; Reg != E; ++Reg) {
 789     VarInfo &VI = getVarInfo(Reg);
 790     if (!VI.AliveBlocks.test(NumNew) && VI.isLiveIn(*SuccBB, Reg, *MRI))
 791       VI.AliveBlocks.set(NumNew);
 792   }
 793 }