lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   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 machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  41
  42 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  43 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  44 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  45 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  46 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  47
  48 namespace {
  49   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  50     MachineFunction       *CurrMF;
  51     const TargetMachine   *TM;
  52     const TargetInstrInfo *TII;
  53     const TargetRegisterInfo* TRI;
  54     MachineFrameInfo      *MFI;
  55     MachineRegisterInfo   *MRI;
  56     LiveIntervals         *LIs;
  57     LiveStacks            *LSs;
  58
  59     // Barrier - Current barrier being processed.
  60     MachineInstr          *Barrier;
  61
  62     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  63     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  64
  65     // Barrier - Current barrier index.
  66     unsigned              BarrierIdx;
  67
  68     // CurrLI - Current live interval being split.
  69     LiveInterval          *CurrLI;
  70
  71     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  72     LiveInterval          *CurrSLI;
  73
  74     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  75     VNInfo                *CurrSValNo;
  76
  77     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  78     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  79
  80     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  81     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  82
  83   public:
  84     static char ID;
  85     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  86
  87     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  88
  89     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  90       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  91       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  92       AU.addRequired<LiveStacks>();
  93       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  94       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  95       if (StrongPHIElim)
  96         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  97       else
  98         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  99       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 100       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 101       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 102       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 103       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 104     }
 105
 106     virtual void releaseMemory() {
 107       IntervalSSMap.clear();
 108       Def2SpillMap.clear();
 109     }
 110
 111     virtual const char *getPassName() const {
 112       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 113     }
 114
 115     /// print - Implement the dump method.
 116     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 117       LIs->print(O, M);
 118     }
 119
 120     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 121       if (O) print(*O, M);
 122     }
 123
 124   private:
 125     MachineBasicBlock::iterator
 126       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 127                         unsigned&);
 128
 129     MachineBasicBlock::iterator
 130       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 131                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 132
 133     MachineBasicBlock::iterator
 134       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 135                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 136
 137     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 138
 139     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 140                             unsigned&, int&) const;
 141
 142     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 143
 144     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 145
 146     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 147                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 148
 149     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 150                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 151     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 152                        MachineInstr* DefMI,
 153                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 154                        unsigned RestoreIdx,
 155                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 156     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 157                             MachineInstr* DefMI,
 158                             MachineInstr* Barrier,
 159                             MachineBasicBlock* MBB,
 160                             int& SS,
 161                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 162     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 163     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 164     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 165     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 166                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 167     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 168                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 169                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 170             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 171             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 172                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 173                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 174                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 175                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 176     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 177                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 178                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 179             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 180             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 181                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 182                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 183                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 184                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 185 };
 186 } // end anonymous namespace
 187
 188 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 189
 190 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 191 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 192
 193 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 194
 195
 196 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 197 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 198 MachineBasicBlock::iterator
 199 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 200                                      unsigned &SpotIndex) {
 201   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 202   if (++MII != MBB->end()) {
 203     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 204     if (Index) {
 205       SpotIndex = Index;
 206       return MII;
 207     }
 208   }
 209   return MBB->end();
 210 }
 211
 212 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 213 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 214 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 215 /// none is found.
 216 MachineBasicBlock::iterator
 217 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 218                                   MachineInstr *DefMI,
 219                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 220                                   unsigned &SpillIndex) {
 221   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 222
 223   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 224   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 225     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 226     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 227     do {
 228       ++MII;
 229       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 230       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 231       if (Gap) {
 232         Pt = MII;
 233         SpillIndex = Gap;
 234         break;
 235
 236       // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 237       // corresponding call frame setup.
 238       } else if (prior(MII)->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode() &&
 239                  MII == MachineBasicBlock::iterator(MI))
 240         break;
 241     } while (MII != EndPt);
 242   } else {
 243     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 244     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 245       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 246
 247     // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 248     // corresponding call frame setup.
 249     if (prior(MII)->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) --MII;
 250     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 251       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 252       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 253         Pt = MII;
 254         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 255       }
 256       --MII;
 257     }
 258   }
 259
 260   return Pt;
 261 }
 262
 263 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 264 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 265 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 266 /// found.
 267 MachineBasicBlock::iterator
 268 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 269                                     unsigned LastIdx,
 270                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 271                                     unsigned &RestoreIndex) {
 272   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 273   // begin index accordingly.
 274   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 275   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 276
 277   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 278   // the last index in the live range.
 279   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 280     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 281     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 282     --MII;
 283     do {
 284       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 285       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 286       if (Gap) {
 287         Pt = MII;
 288         RestoreIndex = Gap;
 289         break;
 290
 291       // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 292       // corresponding call frame teardown.
 293       } else if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode() &&
 294                  prior(MII) == MachineBasicBlock::iterator(MI))
 295         break;
 296       --MII;
 297     } while (MII != EndPt);
 298   } else {
 299     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 300     MII = ++MII;
 301     // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 302     // corresponding call frame teardown.
 303     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode())
 304       ++MII;
 305
 306     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 307     // compile time?
 308     while (MII != MBB->getFirstTerminator()) {
 309       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 310       if (Index > LastIdx)
 311         break;
 312       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 313       if (Gap) {
 314         Pt = MII;
 315         RestoreIndex = Gap;
 316       }
 317       if (RefsInMBB.count(MII))
 318         break;
 319       ++MII;
 320     }
 321   }
 322
 323   return Pt;
 324 }
 325
 326 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 327 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 328 /// slot.
 329 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 330                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 331   int SS;
 332   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 333   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 334     SS = I->second;
 335   } else {
 336     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 337     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 338   }
 339
 340   // Create live interval for stack slot.
 341   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 342   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 343     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 344   else
 345     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 346   return SS;
 347 }
 348
 349 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 350 /// slot at the specified index.
 351 bool
 352 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 353                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 354                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 355                                     int& SS) const {
 356   if (!DefMBB)
 357     return false;
 358
 359   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 360   if (I == IntervalSSMap.end())
 361     return false;
 362   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 363   if (II == Def2SpillMap.end())
 364     return false;
 365
 366   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 367   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 368   // FIXME: Undo the previous spill?
 369   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 370   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 371     return false;
 372
 373   SS = I->second;
 374   SpillIndex = II->second;
 375   return true;
 376 }
 377
 378 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 379 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 380 /// interval of the spill stack slot.
 381 void
 382 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 383                                            unsigned RestoreIndex) {
 384   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 385          "Expect restore in the barrier mbb");
 386
 387   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 388   if (MBB == BarrierMBB) {
 389     // Intra-block spill + restore. We are done.
 390     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 391     CurrSLI->addRange(SLR);
 392     return;
 393   }
 394
 395   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 396   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 397   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 398   CurrSLI->addRange(SLR);
 399   Processed.insert(MBB);
 400
 401   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 402   // live interval.
 403   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 404   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 405   if (LR->end > EndIdx)
 406     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 407     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 408            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 409       WorkList.push_back(*SI);
 410
 411   while (!WorkList.empty()) {
 412     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 413     WorkList.pop_back();
 414     if (Processed.count(MBB))
 415       continue;
 416     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 417     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 418     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 419       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 420       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 421         // Spill slot live interval stops at the restore.
 422         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 423         CurrSLI->addRange(SLR);
 424       } else if (LR->end > EndIdx) {
 425         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 426         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 427         CurrSLI->addRange(SLR);
 428         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 429                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 430           WorkList.push_back(*SI);
 431       } else {
 432         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 433         CurrSLI->addRange(SLR);
 434       }
 435       Processed.insert(MBB);
 436     }
 437   }
 438 }
 439
 440 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 441 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 442 VNInfo*
 443 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 444                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 445                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 446              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 447              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 448                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 449                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 450                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 451                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 452   // Return memoized result if it's available.
 453   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 454     return NewVNs[UseI];
 455   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 456     return NewVNs[UseI];
 457   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 458     return LiveOut[MBB];
 459
 460   // Check if our block contains any uses or defs.
 461   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 462   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 463
 464   VNInfo* RetVNI = 0;
 465
 466   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 467   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 468     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 469                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 470                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 471   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 472     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 473
 474     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 475     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 476     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 477     // always be an end() iterator.
 478     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 479
 480     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 481     --Walker;
 482     while (Walker != MBB->begin()) {
 483       if (BlockDefs.count(Walker))
 484         break;
 485       --Walker;
 486     }
 487
 488     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 489     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 490     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 491     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 492
 493     RetVNI = NewVNs[Walker];
 494     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 495   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 496     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 497
 498     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 499     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 500     if (UseI == MBB->begin())
 501       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 502                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 503                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 504
 505     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 506     --Walker;
 507     bool found = false;
 508     while (Walker != MBB->begin()) {
 509       if (BlockUses.count(Walker)) {
 510         found = true;
 511         break;
 512       }
 513       --Walker;
 514     }
 515
 516     // Must check begin() too.
 517     if (!found) {
 518       if (BlockUses.count(Walker))
 519         found = true;
 520       else
 521         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 522                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 523                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 524     }
 525
 526     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 527     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 528     unsigned EndIndex = 0;
 529     if (IsIntraBlock) {
 530       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 531       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 532     } else
 533       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 534
 535     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 536     // and then extend it to include the instruction we care about
 537     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 538                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 539
 540     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 541
 542     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 543     if (LI->isKill(RetVNI, UseIndex)) LI->removeKill(RetVNI, UseIndex);
 544     if (IsIntraBlock)
 545       LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 546   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 547     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 548     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 549
 550     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 551     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 552     // for uses, because of two-address instructions.
 553
 554     if (UseI == MBB->begin())
 555       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 556                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 557                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 558
 559     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 560     --Walker;
 561     bool foundDef = false;
 562     bool foundUse = false;
 563     while (Walker != MBB->begin()) {
 564       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 565         foundDef = true;
 566         break;
 567       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 568         foundUse = true;
 569         break;
 570       }
 571       --Walker;
 572     }
 573
 574     // Must check begin() too.
 575     if (!foundDef && !foundUse) {
 576       if (BlockDefs.count(Walker))
 577         foundDef = true;
 578       else if (BlockUses.count(Walker))
 579         foundUse = true;
 580       else
 581         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 582                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 583                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 584     }
 585
 586     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 587     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 588                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 589     unsigned EndIndex = 0;
 590     if (IsIntraBlock) {
 591       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 592       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 593     } else
 594       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 595
 596     if (foundDef)
 597       RetVNI = NewVNs[Walker];
 598     else
 599       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 600                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 601
 602     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 603
 604     if (foundUse && LI->isKill(RetVNI, StartIndex))
 605       LI->removeKill(RetVNI, StartIndex);
 606     if (IsIntraBlock) {
 607       LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 608     }
 609   }
 610
 611   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 612   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 613   else {
 614     if (!NewVNs.count(UseI))
 615       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 616     Visited.insert(UseI);
 617   }
 618
 619   return RetVNI;
 620 }
 621
 622 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 623 ///
 624 VNInfo*
 625 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 626                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 627                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 628              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 629              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 630                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 631                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 632                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 633                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 634   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 635   // assume that we are not intrablock here.
 636   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 637
 638   unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 639   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 640                                                 LIs->getVNInfoAllocator());
 641   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 642
 643   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 644   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 645   // on our predecessors.
 646   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 647   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 648          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 649     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 650                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 651                                               LiveOut, Phis, false, false);
 652     if (Incoming != 0)
 653       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 654   }
 655
 656   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill) {
 657     LI->MergeValueNumberInto(RetVNI, IncomingVNs.begin()->second);
 658     Phis[MBB] = RetVNI = IncomingVNs.begin()->second;
 659   } else {
 660     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 661     // VNInfo to represent the joined value.
 662     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 663            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 664       I->second->hasPHIKill = true;
 665       unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 666       if (!LiveInterval::isKill(I->second, KillIndex))
 667         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 668     }
 669   }
 670
 671   unsigned EndIndex = 0;
 672   if (IsIntraBlock) {
 673     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 674     EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 675   } else
 676     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 677   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, RetVNI));
 678   if (IsIntraBlock)
 679     LI->addKill(RetVNI, EndIndex);
 680
 681   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 682   if (!IsIntraBlock)
 683     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 684   else {
 685     if (!NewVNs.count(UseI))
 686       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 687     Visited.insert(UseI);
 688   }
 689
 690   return RetVNI;
 691 }
 692
 693 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 694 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 695   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 696
 697   // Clear the old ranges and valnos;
 698   LI->clear();
 699
 700   // Cache the uses and defs of the register
 701   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 702   RegMap Defs, Uses;
 703
 704   // Keep track of the new VNs we're creating.
 705   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 706   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 707
 708   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 709   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 710        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 711     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 712
 713     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 714     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 715
 716     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 717
 718     // If the def is a move, set the copy field.
 719     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 720     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 721       if (DstReg == LI->reg)
 722         NewVN->copy = &*DI;
 723
 724     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 725   }
 726
 727   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 728   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 729        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 730     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 731
 732   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 733   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 734   // the way.
 735   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 736   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 737   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 738   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 739        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 740     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 741                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 742   }
 743
 744   // Add ranges for dead defs
 745   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 746        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 747     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 748     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 749
 750     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 751
 752     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 753     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 754     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 755   }
 756 }
 757
 758 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 759 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 760 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 761 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 762 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 763 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 764   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 765   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 766   Stack.push_back(VN);
 767
 768   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 769   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 770   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 771   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 772   // phi kills.
 773   while (!Stack.empty()) {
 774     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 775     Stack.pop_back();
 776
 777     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 778     // renumber these.
 779     if (OldVN->hasPHIKill) return;
 780
 781     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 782
 783     // Locate two-address redefinitions
 784     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 785          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 786       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
 787       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 788       if (DefIdx == ~0U) continue;
 789       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
 790         VNInfo* NextVN =
 791                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
 792         if (NextVN == OldVN) continue;
 793         Stack.push_back(NextVN);
 794       }
 795     }
 796   }
 797
 798   // Create the new vreg
 799   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 800
 801   // Create the new live interval
 802   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 803
 804   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 805        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 806     VNInfo* OldVN = *OI;
 807
 808     // Copy the valno over
 809     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
 810                                        LIs->getVNInfoAllocator());
 811     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
 812     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 813
 814     // Remove the valno from the old interval
 815     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 816   }
 817
 818   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 819   // the reg_iterator.
 820   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 821
 822   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 823          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 824     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 825     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 826
 827     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
 828         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
 829       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 830   }
 831
 832   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 833        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 834     MachineInstr* Inst = I->first;
 835     unsigned OpIdx = I->second;
 836     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 837     MO.setReg(NewVReg);
 838   }
 839
 840   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 841   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 842     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 843
 844   NumRenumbers++;
 845 }
 846
 847 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 848                                       MachineInstr* DefMI,
 849                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 850                                       unsigned RestoreIdx,
 851                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 852   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 853
 854   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 855   unsigned KillIdx = 0;
 856   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 857     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
 858   else
 859     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
 860
 861   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 862     return false;
 863
 864   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
 865   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
 866
 867   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 868   unsigned RematIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
 869   RematIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RematIdx);
 870   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RematIdx));
 871
 872   ++NumSplits;
 873   ++NumRemats;
 874   return true;
 875 }
 876
 877 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 878                                            const TargetRegisterClass* RC,
 879                                            MachineInstr* DefMI,
 880                                            MachineInstr* Barrier,
 881                                            MachineBasicBlock* MBB,
 882                                            int& SS,
 883                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 884   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 885
 886   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 887   if (RefsInMBB.empty())
 888     return 0;
 889
 890   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 891   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 892          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 893     --FoldPt;
 894
 895   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 896   if (OpIdx == -1)
 897     return 0;
 898
 899   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
 900   Ops.push_back(OpIdx);
 901
 902   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
 903     return 0;
 904
 905   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 906   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 907     SS = I->second;
 908   } else {
 909     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 910
 911   }
 912
 913   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 914                                              FoldPt, Ops, SS);
 915
 916   if (FMI) {
 917     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 918     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 919     ++NumFolds;
 920
 921     IntervalSSMap[vreg] = SS;
 922     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 923     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 924       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 925     else
 926       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 927   }
 928
 929   return FMI;
 930 }
 931
 932 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
 933 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
 934 /// (minimize) the live interval to the last uses.
 935 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
 936   CurrLI = LI;
 937
 938   // Find live range where current interval cross the barrier.
 939   LiveInterval::iterator LR =
 940     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
 941   VNInfo *ValNo = LR->valno;
 942
 943   if (ValNo->def == ~1U) {
 944     // Defined by a dead def? How can this be?
 945     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
 946     abort();
 947   }
 948
 949   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
 950     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
 951
 952   // If this would create a new join point, do not split.
 953   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
 954     return false;
 955
 956   // Find all references in the barrier mbb.
 957   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
 958   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 959          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 960     MachineInstr *RefMI = &*I;
 961     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
 962       RefsInMBB.insert(RefMI);
 963   }
 964
 965   // Find a point to restore the value after the barrier.
 966   unsigned RestoreIndex = 0;
 967   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
 968     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
 969   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
 970     return false;
 971
 972   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
 973     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
 974                       RestoreIndex, RefsInMBB))
 975     return true;
 976
 977   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
 978   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
 979   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
 980   unsigned SpillIndex = 0;
 981   MachineInstr *SpillMI = NULL;
 982   int SS = -1;
 983   if (ValNo->def == ~0U) {
 984     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
 985     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
 986                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
 987       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
 988     } else {
 989       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
 990         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
 991       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
 992         return false; // No gap to insert spill.
 993       // Add spill.
 994
 995       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
 996       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
 997       SpillMI = prior(SpillPt);
 998       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
 999     }
1000   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1001                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1002     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1003     // the def again.
1004     if (!DefMI)
1005       return false; // Def is dead. Do nothing.
1006
1007     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1008                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1009       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1010     } else {
1011       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1012       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1013       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1014         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1015         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1016                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1017         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1018           return false; // No gap to insert spill.
1019       } else {
1020         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1021         if (SpillPt == DefMBB->end())
1022           return false; // No gap to insert spill.
1023       }
1024       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1025       // the barrier in the barrier block.
1026       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1027       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1028                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1029       SpillMI = prior(SpillPt);
1030       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1031     }
1032   }
1033
1034   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1035   if (DefMI && SpillMI)
1036     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1037
1038   // Add restore.
1039   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1040   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1041   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1042
1043   // Update spill stack slot live interval.
1044   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1045                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1046
1047   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1048   unsigned RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1049   RestoreIdx = LiveIntervals::getDefIndex(RestoreIdx);
1050   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfo(RestoreIdx));
1051
1052   ++NumSplits;
1053   return true;
1054 }
1055
1056 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1057 /// barrier that's being processed.
1058 bool
1059 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1060                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1061   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1062   // by the current barrier.
1063   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1064   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1065     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
1066       continue;
1067     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1068     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1069       unsigned Reg = VRs[i];
1070       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1071         continue;
1072       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1073       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1074         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1075         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1076         Intervals.push_back(LI);
1077     }
1078   }
1079
1080   // Process the affected live intervals.
1081   bool Change = false;
1082   while (!Intervals.empty()) {
1083     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1084       break;
1085     else if (NumSplits == 4)
1086       Change |= Change;
1087     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1088     Intervals.pop_back();
1089     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1090     if (result) Split.insert(LI);
1091     Change |= result;
1092   }
1093
1094   return Change;
1095 }
1096
1097 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1098                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1099                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1100                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1101   unsigned NonSpills = 0;
1102   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1103        UI != UE; ++UI) {
1104     int StoreFrameIndex;
1105     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1106     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1107       NonSpills++;
1108
1109     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1110     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx))
1111       FeedsTwoAddr = true;
1112   }
1113
1114   return NonSpills;
1115 }
1116
1117 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1118 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1119 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1120   bool changed = false;
1121
1122   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1123   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1124   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1125        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1126     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1127
1128     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1129     // reaching definition (VNInfo).
1130     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1131          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1132       unsigned index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1133       index = LiveIntervals::getUseIndex(index);
1134
1135       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1136       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1137     }
1138
1139     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1140     // and/or fold them away.
1141     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1142          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1143
1144       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1145         return changed;
1146
1147       VNInfo* CurrVN = *VI;
1148
1149       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1150       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1151       if (CurrVN->hasPHIKill) continue;
1152
1153       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1154       // no defining instruction to analyze.
1155       unsigned DefIdx = CurrVN->def;
1156       if (DefIdx == ~0U || DefIdx == ~1U) continue;
1157
1158       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1159       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1160       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1161       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(DefIdx);
1162       int FrameIndex;
1163       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1164
1165       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1166       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1167         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1168         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1169         DefMI->eraseFromParent();
1170         VNUseCount.erase(CurrVN);
1171         NumDeadSpills++;
1172         changed = true;
1173         continue;
1174       }
1175
1176       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1177       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1178       bool FeedsTwoAddr = false;
1179       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1180                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1181                                                     FeedsTwoAddr);
1182
1183       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1184       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1185       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1186         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1187         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1188         int StoreFrameIndex;
1189         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1190         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1191                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1192           ++UI;
1193           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1194             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1195         }
1196         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1197
1198         MachineInstr* use = *UI;
1199
1200         // Attempt to fold it away!
1201         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1202         if (OpIdx == -1) continue;
1203         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1204         Ops.push_back(OpIdx);
1205         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1206
1207         MachineInstr* NewMI =
1208                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1209                                                  use, Ops, FrameIndex);
1210
1211         if (!NewMI) continue;
1212
1213         // Update relevant analyses.
1214         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1215         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1216         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1217
1218         DefMI->eraseFromParent();
1219         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1220         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1221         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1222
1223         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1224         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1225         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1226              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1227              II != IE; ++II) {
1228           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1229                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1230                ++VNI)
1231             if (VNI->first != CurrVN)
1232               VNI->second.erase(*II);
1233           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1234           (*II)->eraseFromParent();
1235         }
1236
1237         VNUseCount.erase(CurrVN);
1238
1239         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1240              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1241           if (VI->second.erase(use))
1242             VI->second.insert(NewMI);
1243
1244         NumDeadSpills++;
1245         changed = true;
1246         continue;
1247       }
1248
1249       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1250       // fold it, so bail.
1251       if (NonSpillCount) continue;
1252
1253       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1254       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1255            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1256            UI != UI; ++UI) {
1257         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1258         (*UI)->eraseFromParent();
1259       }
1260
1261       VNUseCount.erase(CurrVN);
1262
1263       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1264       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1265       DefMI->eraseFromParent();
1266       NumDeadSpills++;
1267       changed = true;
1268     }
1269   }
1270
1271   return changed;
1272 }
1273
1274 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1275                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1276                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1277   if (DefMBB == BarrierMBB)
1278     return false;
1279
1280   if (LR->valno->hasPHIKill)
1281     return false;
1282
1283   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1284   if (LR->end < MBBEnd)
1285     return false;
1286
1287   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1288   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1289     return true;
1290
1291   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1292   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1293   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1294                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1295   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1296   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1297
1298   while (!Stack.empty()) {
1299     ItPair P = Stack.back();
1300     Stack.pop_back();
1301
1302     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1303     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1304
1305     if (S == PredMBB->succ_end())
1306       continue;
1307     else if (Visited.count(*S)) {
1308       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1309       continue;
1310     } else
1311       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1312
1313     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1314     Visited.insert(MBB);
1315
1316     if (MBB == BarrierMBB)
1317       return true;
1318
1319     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1320     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1321     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1322     while (MDTN) {
1323       if (MDTN == DefMDTN)
1324         return true;
1325       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1326         break;
1327       MDTN = MDTN->getIDom();
1328     }
1329
1330     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1331     if (LR->end > MBBEnd)
1332       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1333   }
1334
1335   return false;
1336 }
1337
1338
1339 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1340   CurrMF = &MF;
1341   TM     = &MF.getTarget();
1342   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1343   TII    = TM->getInstrInfo();
1344   MFI    = MF.getFrameInfo();
1345   MRI    = &MF.getRegInfo();
1346   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1347   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1348
1349   bool MadeChange = false;
1350
1351   // Make sure blocks are numbered in order.
1352   MF.RenumberBlocks();
1353
1354   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1355   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1356
1357   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1358
1359   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1360          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1361        DFI != E; ++DFI) {
1362     BarrierMBB = *DFI;
1363     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1364            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1365       Barrier = &*I;
1366       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1367         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1368       if (!BarrierRCs)
1369         continue;
1370       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1371       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1372     }
1373   }
1374
1375   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1376
1377   return MadeChange;
1378 }