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 "VirtRegMap.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  31 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  36 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  37 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  38 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  39 using namespace llvm;
  40
  41 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  42 static cl::opt<int> DeadSplitLimit("dead-split-limit", cl::init(-1),
  43                                    cl::Hidden);
  44 static cl::opt<int> RestoreFoldLimit("restore-fold-limit", cl::init(-1),
  45                                      cl::Hidden);
  46
  47 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  48 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  49 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  50 STATISTIC(NumRestoreFolds, "Number of intervals split with restore folding");
  51 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  52 STATISTIC(NumDeadSpills, "Number of dead spills removed");
  53
  54 namespace {
  55   class PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  56     MachineFunction       *CurrMF;
  57     const TargetMachine   *TM;
  58     const TargetInstrInfo *TII;
  59     const TargetRegisterInfo* TRI;
  60     MachineFrameInfo      *MFI;
  61     MachineRegisterInfo   *MRI;
  62     SlotIndexes           *SIs;
  63     LiveIntervals         *LIs;
  64     LiveStacks            *LSs;
  65     VirtRegMap            *VRM;
  66
  67     // Barrier - Current barrier being processed.
  68     MachineInstr          *Barrier;
  69
  70     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  71     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  72
  73     // Barrier - Current barrier index.
  74     SlotIndex     BarrierIdx;
  75
  76     // CurrLI - Current live interval being split.
  77     LiveInterval          *CurrLI;
  78
  79     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  80     LiveInterval          *CurrSLI;
  81
  82     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  83     VNInfo                *CurrSValNo;
  84
  85     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  86     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  87
  88     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  89     DenseMap<SlotIndex, SlotIndex> Def2SpillMap;
  90
  91   public:
  92     static char ID;
  93     PreAllocSplitting()
  94       : MachineFunctionPass(&ID) {}
  95
  96     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  97
  98     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  99       AU.setPreservesCFG();
 100       AU.addRequired<SlotIndexes>();
 101       AU.addPreserved<SlotIndexes>();
 102       AU.addRequired<LiveIntervals>();
 103       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
 104       AU.addRequired<LiveStacks>();
 105       AU.addPreserved<LiveStacks>();
 106       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
 107       if (StrongPHIElim)
 108         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
 109       else
 110         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
 111       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 112       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 113       AU.addRequired<VirtRegMap>();
 114       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 115       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 116       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
 117       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 118     }
 119
 120     virtual void releaseMemory() {
 121       IntervalSSMap.clear();
 122       Def2SpillMap.clear();
 123     }
 124
 125     virtual const char *getPassName() const {
 126       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 127     }
 128
 129     /// print - Implement the dump method.
 130     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* M = 0) const {
 131       LIs->print(O, M);
 132     }
 133
 134
 135   private:
 136
 137     MachineBasicBlock::iterator
 138       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 139                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 140
 141     MachineBasicBlock::iterator
 142       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, SlotIndex,
 143                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 144
 145     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 146
 147     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned,
 148                             SlotIndex, SlotIndex,
 149                             SlotIndex&, int&) const;
 150
 151     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, SlotIndex, SlotIndex);
 152
 153     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 154
 155     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **,
 156                                SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>&);
 157
 158     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 159                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 160     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 161                        MachineInstr* DefMI,
 162                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 163                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 164     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 165                             MachineInstr* DefMI,
 166                             MachineInstr* Barrier,
 167                             MachineBasicBlock* MBB,
 168                             int& SS,
 169                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 170     MachineInstr* FoldRestore(unsigned vreg,
 171                               const TargetRegisterClass* RC,
 172                               MachineInstr* Barrier,
 173                               MachineBasicBlock* MBB,
 174                               int SS,
 175                               SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 176     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 177     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 178     bool removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split);
 179     unsigned getNumberOfNonSpills(SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
 180                                unsigned Reg, int FrameIndex, bool& TwoAddr);
 181     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator Use,
 182                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 183                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 184             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 185             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 186                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 187                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 188                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 189                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 190     VNInfo* PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator Use,
 191                                    MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 192                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 193             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 194             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 195                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 196                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 197                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 198                                         bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock);
 199 };
 200 } // end anonymous namespace
 201
 202 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 203
 204 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 205 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 206
 207 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 208
 209 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 210 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 211 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 212 /// none is found.
 213 MachineBasicBlock::iterator
 214 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 215                                   MachineInstr *DefMI,
 216                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB) {
 217   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 218
 219   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 220   MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 221     ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 222
 223   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 224          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode())
 225     --MII;
 226   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 227
 228   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 229     // We can't insert the spill between the barrier (a call), and its
 230     // corresponding call frame setup.
 231     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 232       while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 233         --MII;
 234         if (MII == EndPt) {
 235           return Pt;
 236         }
 237       }
 238       continue;
 239     } else {
 240       Pt = MII;
 241     }
 242
 243     if (RefsInMBB.count(MII))
 244       return Pt;
 245
 246
 247     --MII;
 248   }
 249
 250   return Pt;
 251 }
 252
 253 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 254 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 255 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 256 /// found.
 257 MachineBasicBlock::iterator
 258 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 259                                     SlotIndex LastIdx,
 260                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB) {
 261   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 262   // begin index accordingly.
 263   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 264   MachineBasicBlock::iterator EndPt = MBB->getFirstTerminator();
 265
 266   // We start at the call, so walk forward until we find the call frame teardown
 267   // since we can't insert restores before that.  Bail if we encounter a use
 268   // during this time.
 269   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 270   if (MII == EndPt) return Pt;
 271
 272   while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII) &&
 273          MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode())
 274     ++MII;
 275   if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 276   ++MII;
 277
 278   // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 279   // compile time?
 280   while (MII != EndPt) {
 281     SlotIndex Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 282     if (Index > LastIdx)
 283       break;
 284
 285     // We can't insert a restore between the barrier (a call) and its
 286     // corresponding call frame teardown.
 287     if (MII->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 288       do {
 289         if (MII == EndPt || RefsInMBB.count(MII)) return Pt;
 290         ++MII;
 291       } while (MII->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode());
 292     } else {
 293       Pt = MII;
 294     }
 295
 296     if (RefsInMBB.count(MII))
 297       return Pt;
 298
 299     ++MII;
 300   }
 301
 302   return Pt;
 303 }
 304
 305 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 306 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 307 /// slot.
 308 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 309                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 310   int SS;
 311   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 312   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 313     SS = I->second;
 314   } else {
 315     SS = MFI->CreateSpillStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 316     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 317   }
 318
 319   // Create live interval for stack slot.
 320   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 321   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 322     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 323   else
 324     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
 325                                        LSs->getVNInfoAllocator());
 326   return SS;
 327 }
 328
 329 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 330 /// slot at the specified index.
 331 bool
 332 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 333                                     unsigned Reg, SlotIndex DefIndex,
 334                                     SlotIndex RestoreIndex,
 335                                     SlotIndex &SpillIndex,
 336                                     int& SS) const {
 337   if (!DefMBB)
 338     return false;
 339
 340   DenseMap<unsigned, int>::const_iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 341   if (I == IntervalSSMap.end())
 342     return false;
 343   DenseMap<SlotIndex, SlotIndex>::const_iterator
 344     II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 345   if (II == Def2SpillMap.end())
 346     return false;
 347
 348   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 349   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 350   // FIXME: Undo the previous spill?
 351   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 352   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 353     return false;
 354
 355   SS = I->second;
 356   SpillIndex = II->second;
 357   return true;
 358 }
 359
 360 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 361 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 362 /// interval of the spill stack slot.
 363 void
 364 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, SlotIndex SpillIndex,
 365                                            SlotIndex RestoreIndex) {
 366   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 367          "Expect restore in the barrier mbb");
 368
 369   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 370   if (MBB == BarrierMBB) {
 371     // Intra-block spill + restore. We are done.
 372     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 373     CurrSLI->addRange(SLR);
 374     return;
 375   }
 376
 377   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 378   SlotIndex EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 379   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx.getNextSlot(), CurrSValNo);
 380   CurrSLI->addRange(SLR);
 381   Processed.insert(MBB);
 382
 383   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 384   // live interval.
 385   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 386   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 387   if (LR->end > EndIdx)
 388     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 389     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 390            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 391       WorkList.push_back(*SI);
 392
 393   while (!WorkList.empty()) {
 394     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 395     WorkList.pop_back();
 396     if (Processed.count(MBB))
 397       continue;
 398     SlotIndex Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 399     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 400     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 401       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 402       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 403         // Spill slot live interval stops at the restore.
 404         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 405         CurrSLI->addRange(SLR);
 406       } else if (LR->end > EndIdx) {
 407         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 408         LiveRange SLR(Idx, EndIdx.getNextIndex(), CurrSValNo);
 409         CurrSLI->addRange(SLR);
 410         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 411                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 412           WorkList.push_back(*SI);
 413       } else {
 414         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 415         CurrSLI->addRange(SLR);
 416       }
 417       Processed.insert(MBB);
 418     }
 419   }
 420 }
 421
 422 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 423 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 424 VNInfo*
 425 PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 426                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 427                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 428              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 429              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 430                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 431                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 432                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 433                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 434   // Return memoized result if it's available.
 435   if (IsTopLevel && Visited.count(UseI) && NewVNs.count(UseI))
 436     return NewVNs[UseI];
 437   else if (!IsTopLevel && IsIntraBlock && NewVNs.count(UseI))
 438     return NewVNs[UseI];
 439   else if (!IsIntraBlock && LiveOut.count(MBB))
 440     return LiveOut[MBB];
 441
 442   // Check if our block contains any uses or defs.
 443   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 444   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 445
 446   VNInfo* RetVNI = 0;
 447
 448   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 449   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 450     return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 451                                           NewVNs, LiveOut, Phis,
 452                                           IsTopLevel, IsIntraBlock);
 453   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 454     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 455
 456     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 457     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 458     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 459     // always be an end() iterator.
 460     assert(UseI == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 461
 462     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 463     --Walker;
 464     while (Walker != MBB->begin()) {
 465       if (BlockDefs.count(Walker))
 466         break;
 467       --Walker;
 468     }
 469
 470     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 471     SlotIndex DefIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 472     DefIndex = DefIndex.getDefIndex();
 473     SlotIndex EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 474
 475     RetVNI = NewVNs[Walker];
 476     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 477   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 478     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 479
 480     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 481     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 482     if (UseI == MBB->begin())
 483       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 484                                             Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 485                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 486
 487     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 488     --Walker;
 489     bool found = false;
 490     while (Walker != MBB->begin()) {
 491       if (BlockUses.count(Walker)) {
 492         found = true;
 493         break;
 494       }
 495       --Walker;
 496     }
 497
 498     // Must check begin() too.
 499     if (!found) {
 500       if (BlockUses.count(Walker))
 501         found = true;
 502       else
 503         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 504                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 505                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 506     }
 507
 508     SlotIndex UseIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 509     UseIndex = UseIndex.getUseIndex();
 510     SlotIndex EndIndex;
 511     if (IsIntraBlock) {
 512       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 513       EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 514     } else
 515       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 516
 517     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 518     // and then extend it to include the instruction we care about
 519     RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 520                                     NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 521
 522     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 523
 524     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 525     if (RetVNI->isKill(UseIndex)) RetVNI->removeKill(UseIndex);
 526     if (IsIntraBlock)
 527       RetVNI->addKill(EndIndex);
 528   } else if (ContainsDefs && ContainsUses) {
 529     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 530     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 531
 532     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 533     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 534     // for uses, because of two-address instructions.
 535
 536     if (UseI == MBB->begin())
 537       return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 538                                             NewVNs, LiveOut, Phis,
 539                                             IsTopLevel, IsIntraBlock);
 540
 541     MachineBasicBlock::iterator Walker = UseI;
 542     --Walker;
 543     bool foundDef = false;
 544     bool foundUse = false;
 545     while (Walker != MBB->begin()) {
 546       if (BlockDefs.count(Walker)) {
 547         foundDef = true;
 548         break;
 549       } else if (BlockUses.count(Walker)) {
 550         foundUse = true;
 551         break;
 552       }
 553       --Walker;
 554     }
 555
 556     // Must check begin() too.
 557     if (!foundDef && !foundUse) {
 558       if (BlockDefs.count(Walker))
 559         foundDef = true;
 560       else if (BlockUses.count(Walker))
 561         foundUse = true;
 562       else
 563         return PerformPHIConstructionFallBack(UseI, MBB, LI, Visited, Defs,
 564                                               Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 565                                               IsTopLevel, IsIntraBlock);
 566     }
 567
 568     SlotIndex StartIndex = LIs->getInstructionIndex(Walker);
 569     StartIndex = foundDef ? StartIndex.getDefIndex() : StartIndex.getUseIndex();
 570     SlotIndex EndIndex;
 571     if (IsIntraBlock) {
 572       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 573       EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 574     } else
 575       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 576
 577     if (foundDef)
 578       RetVNI = NewVNs[Walker];
 579     else
 580       RetVNI = PerformPHIConstruction(Walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 581                                       NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 582
 583     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 584
 585     if (foundUse && RetVNI->isKill(StartIndex))
 586       RetVNI->removeKill(StartIndex);
 587     if (IsIntraBlock) {
 588       RetVNI->addKill(EndIndex);
 589     }
 590   }
 591
 592   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 593   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 594   else {
 595     if (!NewVNs.count(UseI))
 596       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 597     Visited.insert(UseI);
 598   }
 599
 600   return RetVNI;
 601 }
 602
 603 /// PerformPHIConstructionFallBack - PerformPHIConstruction fall back path.
 604 ///
 605 VNInfo*
 606 PreAllocSplitting::PerformPHIConstructionFallBack(MachineBasicBlock::iterator UseI,
 607                                        MachineBasicBlock* MBB, LiveInterval* LI,
 608                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 609              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 610              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 611                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 612                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 613                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 614                                            bool IsTopLevel, bool IsIntraBlock) {
 615   // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 616   // assume that we are not intrablock here.
 617   if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 618
 619   SlotIndex StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 620   VNInfo *RetVNI = Phis[MBB] =
 621     LI->getNextValue(SlotIndex(), /*FIXME*/ 0, false,
 622                      LIs->getVNInfoAllocator());
 623
 624   if (!IsIntraBlock) LiveOut[MBB] = RetVNI;
 625
 626   // If there are no uses or defs between our starting point and the
 627   // beginning of the block, then recursive perform phi construction
 628   // on our predecessors.
 629   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> IncomingVNs;
 630   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 631          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 632     VNInfo* Incoming = PerformPHIConstruction((*PI)->end(), *PI, LI,
 633                                               Visited, Defs, Uses, NewVNs,
 634                                               LiveOut, Phis, false, false);
 635     if (Incoming != 0)
 636       IncomingVNs[*PI] = Incoming;
 637   }
 638
 639   if (MBB->pred_size() == 1 && !RetVNI->hasPHIKill()) {
 640     VNInfo* OldVN = RetVNI;
 641     VNInfo* NewVN = IncomingVNs.begin()->second;
 642     VNInfo* MergedVN = LI->MergeValueNumberInto(OldVN, NewVN);
 643     if (MergedVN == OldVN) std::swap(OldVN, NewVN);
 644
 645     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator LOI = LiveOut.begin(),
 646          LOE = LiveOut.end(); LOI != LOE; ++LOI)
 647       if (LOI->second == OldVN)
 648         LOI->second = MergedVN;
 649     for (DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>::iterator NVI = NewVNs.begin(),
 650          NVE = NewVNs.end(); NVI != NVE; ++NVI)
 651       if (NVI->second == OldVN)
 652         NVI->second = MergedVN;
 653     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator PI = Phis.begin(),
 654          PE = Phis.end(); PI != PE; ++PI)
 655       if (PI->second == OldVN)
 656         PI->second = MergedVN;
 657     RetVNI = MergedVN;
 658   } else {
 659     // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 660     // VNInfo to represent the joined value.
 661     for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 662            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 663       I->second->setHasPHIKill(true);
 664       SlotIndex KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 665       if (!I->second->isKill(KillIndex))
 666         I->second->addKill(KillIndex);
 667     }
 668   }
 669
 670   SlotIndex EndIndex;
 671   if (IsIntraBlock) {
 672     EndIndex = LIs->getInstructionIndex(UseI);
 673     EndIndex = EndIndex.getUseIndex();
 674   } else
 675     EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 676   LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex.getNextSlot(), RetVNI));
 677   if (IsIntraBlock)
 678     RetVNI->addKill(EndIndex);
 679
 680   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 681   if (!IsIntraBlock)
 682     LiveOut[MBB] = RetVNI;
 683   else {
 684     if (!NewVNs.count(UseI))
 685       NewVNs[UseI] = RetVNI;
 686     Visited.insert(UseI);
 687   }
 688
 689   return RetVNI;
 690 }
 691
 692 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 693 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 694   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 695
 696   // Clear the old ranges and valnos;
 697   LI->clear();
 698
 699   // Cache the uses and defs of the register
 700   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 701   RegMap Defs, Uses;
 702
 703   // Keep track of the new VNs we're creating.
 704   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 705   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 706
 707   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 708   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 709        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 710     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 711
 712     SlotIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 713     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 714
 715     assert(DI->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI &&
 716            "PHI instr in code during pre-alloc splitting.");
 717     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, true, Alloc);
 718
 719     // If the def is a move, set the copy field.
 720     unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
 721     if (TII->isMoveInstr(*DI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx))
 722       if (DstReg == LI->reg)
 723         NewVN->setCopy(&*DI);
 724
 725     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 726   }
 727
 728   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 729   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 730        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 731     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 732
 733   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 734   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 735   // the way.
 736   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 737   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 738   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 739   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 740        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 741     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 742                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 743   }
 744
 745   // Add ranges for dead defs
 746   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 747        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 748     SlotIndex DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 749     DefIdx = DefIdx.getDefIndex();
 750
 751     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 752
 753     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 754     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx.getNextSlot(), DeadVN));
 755     DeadVN->addKill(DefIdx);
 756   }
 757
 758   // Update kill markers.
 759   for (LiveInterval::vni_iterator VI = LI->vni_begin(), VE = LI->vni_end();
 760        VI != VE; ++VI) {
 761     VNInfo* VNI = *VI;
 762     for (unsigned i = 0, e = VNI->kills.size(); i != e; ++i) {
 763       SlotIndex KillIdx = VNI->kills[i];
 764       if (KillIdx.isPHI())
 765         continue;
 766       MachineInstr *KillMI = LIs->getInstructionFromIndex(KillIdx);
 767       if (KillMI) {
 768         MachineOperand *KillMO = KillMI->findRegisterUseOperand(CurrLI->reg);
 769         if (KillMO)
 770           // It could be a dead def.
 771           KillMO->setIsKill();
 772       }
 773     }
 774   }
 775 }
 776
 777 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
 778 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
 779 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
 780 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
 781 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
 782 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
 783   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
 784   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
 785   Stack.push_back(VN);
 786
 787   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
 788   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
 789   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
 790   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
 791   // phi kills.
 792   while (!Stack.empty()) {
 793     VNInfo* OldVN = Stack.back();
 794     Stack.pop_back();
 795
 796     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
 797     // renumber these.
 798     if (OldVN->hasPHIKill()) return;
 799
 800     VNsToCopy.push_back(OldVN);
 801
 802     // Locate two-address redefinitions
 803     for (VNInfo::KillSet::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
 804          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
 805       assert(!KI->isPHI() &&
 806              "VN previously reported having no PHI kills.");
 807       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
 808       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
 809       if (DefIdx == ~0U) continue;
 810       if (MI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx)) {
 811         VNInfo* NextVN =
 812           CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(KI->getDefIndex());
 813         if (NextVN == OldVN) continue;
 814         Stack.push_back(NextVN);
 815       }
 816     }
 817   }
 818
 819   // Create the new vreg
 820   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
 821
 822   // Create the new live interval
 823   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
 824
 825   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
 826        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
 827     VNInfo* OldVN = *OI;
 828
 829     // Copy the valno over
 830     VNInfo* NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LIs->getVNInfoAllocator());
 831     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
 832
 833     // Remove the valno from the old interval
 834     CurrLI->removeValNo(OldVN);
 835   }
 836
 837   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
 838   // the reg_iterator.
 839   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
 840
 841   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
 842          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
 843     MachineOperand& MO = I.getOperand();
 844     SlotIndex InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
 845
 846     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getUseIndex())) ||
 847         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(InstrIdx.getDefIndex())))
 848       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
 849   }
 850
 851   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
 852        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
 853     MachineInstr* Inst = I->first;
 854     unsigned OpIdx = I->second;
 855     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
 856     MO.setReg(NewVReg);
 857   }
 858
 859   // Grow the VirtRegMap, since we've created a new vreg.
 860   VRM->grow();
 861
 862   // The renumbered vreg shares a stack slot with the old register.
 863   if (IntervalSSMap.count(CurrLI->reg))
 864     IntervalSSMap[NewVReg] = IntervalSSMap[CurrLI->reg];
 865
 866   NumRenumbers++;
 867 }
 868
 869 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned VReg, VNInfo* ValNo,
 870                                       MachineInstr* DefMI,
 871                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 872                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 873   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
 874
 875   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
 876   if (!ValNo->isDefAccurate() || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
 877     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB);
 878   else
 879     KillPt = llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(DefMI));
 880
 881   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
 882     return false;
 883
 884   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, VReg, 0, DefMI, TRI);
 885   SlotIndex RematIdx = LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt));
 886
 887   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
 888   RematIdx = RematIdx.getDefIndex();
 889   RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RematIdx));
 890
 891   ++NumSplits;
 892   ++NumRemats;
 893   return true;
 894 }
 895
 896 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
 897                                            const TargetRegisterClass* RC,
 898                                            MachineInstr* DefMI,
 899                                            MachineInstr* Barrier,
 900                                            MachineBasicBlock* MBB,
 901                                            int& SS,
 902                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 903   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 904
 905   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 906   if (RefsInMBB.empty())
 907     return 0;
 908
 909   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 910   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
 911          !RefsInMBB.count(FoldPt))
 912     --FoldPt;
 913
 914   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
 915   if (OpIdx == -1)
 916     return 0;
 917
 918   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
 919   Ops.push_back(OpIdx);
 920
 921   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
 922     return 0;
 923
 924   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
 925   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 926     SS = I->second;
 927   } else {
 928     SS = MFI->CreateSpillStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 929   }
 930
 931   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
 932                                              FoldPt, Ops, SS);
 933
 934   if (FMI) {
 935     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
 936     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
 937     ++NumFolds;
 938
 939     IntervalSSMap[vreg] = SS;
 940     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS, RC);
 941     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 942       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 943     else
 944       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
 945                                          LSs->getVNInfoAllocator());
 946   }
 947
 948   return FMI;
 949 }
 950
 951 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldRestore(unsigned vreg,
 952                                              const TargetRegisterClass* RC,
 953                                              MachineInstr* Barrier,
 954                                              MachineBasicBlock* MBB,
 955                                              int SS,
 956                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
 957   if ((int)RestoreFoldLimit != -1 && RestoreFoldLimit == (int)NumRestoreFolds)
 958     return 0;
 959
 960   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 961   if (RefsInMBB.empty())
 962     return 0;
 963
 964   // Can't fold a restore between a call stack setup and teardown.
 965   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
 966
 967   // Advance from barrier to call frame teardown.
 968   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 969          FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 970     if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 971       return 0;
 972
 973     ++FoldPt;
 974   }
 975
 976   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 977     return 0;
 978   else
 979     ++FoldPt;
 980
 981   // Now find the restore point.
 982   while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() && !RefsInMBB.count(FoldPt)) {
 983     if (FoldPt->getOpcode() == TRI->getCallFrameSetupOpcode()) {
 984       while (FoldPt != MBB->getFirstTerminator() &&
 985              FoldPt->getOpcode() != TRI->getCallFrameDestroyOpcode()) {
 986         if (RefsInMBB.count(FoldPt))
 987           return 0;
 988
 989         ++FoldPt;
 990       }
 991
 992       if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
 993         return 0;
 994     }
 995
 996     ++FoldPt;
 997   }
 998
 999   if (FoldPt == MBB->getFirstTerminator())
1000     return 0;
1001
1002   int OpIdx = FoldPt->findRegisterUseOperandIdx(vreg, true);
1003   if (OpIdx == -1)
1004     return 0;
1005
1006   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1007   Ops.push_back(OpIdx);
1008
1009   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1010     return 0;
1011
1012   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1013                                              FoldPt, Ops, SS);
1014
1015   if (FMI) {
1016     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1017     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1018     ++NumRestoreFolds;
1019   }
1020
1021   return FMI;
1022 }
1023
1024 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1025 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1026 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1027 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1028   DEBUG(errs() << "Pre-alloc splitting " << LI->reg << " for " << *Barrier
1029                << "  result: ");
1030
1031   CurrLI = LI;
1032
1033   // Find live range where current interval cross the barrier.
1034   LiveInterval::iterator LR =
1035     CurrLI->FindLiveRangeContaining(BarrierIdx.getUseIndex());
1036   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1037
1038   assert(!ValNo->isUnused() && "Val# is defined by a dead def?");
1039
1040   MachineInstr *DefMI = ValNo->isDefAccurate()
1041     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1042
1043   // If this would create a new join point, do not split.
1044   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent())) {
1045     DEBUG(errs() << "FAILED (would create a new join point).\n");
1046     return false;
1047   }
1048
1049   // Find all references in the barrier mbb.
1050   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1051   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1052          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1053     MachineInstr *RefMI = &*I;
1054     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1055       RefsInMBB.insert(RefMI);
1056   }
1057
1058   // Find a point to restore the value after the barrier.
1059   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1060     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB);
1061   if (RestorePt == BarrierMBB->end()) {
1062     DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable restore point).\n");
1063     return false;
1064   }
1065
1066   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1067     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt, RefsInMBB)) {
1068       DEBUG(errs() << "success (remat).\n");
1069       return true;
1070     }
1071
1072   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1073   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1074   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1075   SlotIndex SpillIndex;
1076   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1077   int SS = -1;
1078   if (!ValNo->isDefAccurate()) {
1079     // If we don't know where the def is we must split just before the barrier.
1080     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1081                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1082       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1083     } else {
1084       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1085         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB);
1086       if (SpillPt == BarrierMBB->begin()) {
1087         DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1088         return false; // No gap to insert spill.
1089       }
1090       // Add spill.
1091
1092       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1093       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1094       SpillMI = prior(SpillPt);
1095       SpillIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI);
1096     }
1097   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1098                                  LIs->getZeroIndex(), SpillIndex, SS)) {
1099     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1100     // the def again.
1101     if (!DefMI) {
1102       DEBUG(errs() << "FAILED (def is dead).\n");
1103       return false; // Def is dead. Do nothing.
1104     }
1105
1106     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1107                              BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1108       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1109     } else {
1110       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1111       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1112       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1113         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1114         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1115                                  RefsInMBB);
1116         if (SpillPt == DefMBB->begin()) {
1117           DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1118           return false; // No gap to insert spill.
1119         }
1120       } else {
1121         SpillPt = llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(DefMI));
1122         if (SpillPt == DefMBB->end()) {
1123           DEBUG(errs() << "FAILED (could not find a suitable spill point).\n");
1124           return false; // No gap to insert spill.
1125         }
1126       }
1127       // Add spill.
1128       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1129       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg, false, SS, RC);
1130       SpillMI = prior(SpillPt);
1131       SpillIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI);
1132     }
1133   }
1134
1135   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1136   if (DefMI && SpillMI)
1137     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1138
1139   // Add restore.
1140   bool FoldedRestore = false;
1141   SlotIndex RestoreIndex;
1142   if (MachineInstr* LMI = FoldRestore(CurrLI->reg, RC, Barrier,
1143                                       BarrierMBB, SS, RefsInMBB)) {
1144     RestorePt = LMI;
1145     RestoreIndex = LIs->getInstructionIndex(RestorePt);
1146     FoldedRestore = true;
1147   } else {
1148     TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1149     MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1150     RestoreIndex = LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI);
1151   }
1152
1153   // Update spill stack slot live interval.
1154   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, SpillIndex.getUseIndex().getNextSlot(),
1155                           RestoreIndex.getDefIndex());
1156
1157   ReconstructLiveInterval(CurrLI);
1158
1159   if (!FoldedRestore) {
1160     SlotIndex RestoreIdx = LIs->getInstructionIndex(prior(RestorePt));
1161     RestoreIdx = RestoreIdx.getDefIndex();
1162     RenumberValno(CurrLI->findDefinedVNInfoForRegInt(RestoreIdx));
1163   }
1164
1165   ++NumSplits;
1166   DEBUG(errs() << "success.\n");
1167   return true;
1168 }
1169
1170 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1171 /// barrier that's being processed.
1172 bool
1173 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs,
1174                                          SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& Split) {
1175   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1176   // by the current barrier.
1177   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1178   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1179     // FIXME: If it's not safe to move any instruction that defines the barrier
1180     // register class, then it means there are some special dependencies which
1181     // codegen is not modelling. Ignore these barriers for now.
1182     if (!TII->isSafeToMoveRegClassDefs(*RC))
1183       continue;
1184     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1185     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1186       unsigned Reg = VRs[i];
1187       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1188         continue;
1189       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1190       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1191         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1192         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1193         Intervals.push_back(LI);
1194     }
1195   }
1196
1197   // Process the affected live intervals.
1198   bool Change = false;
1199   while (!Intervals.empty()) {
1200     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1201       break;
1202     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1203     Intervals.pop_back();
1204     bool result = SplitRegLiveInterval(LI);
1205     if (result) Split.insert(LI);
1206     Change |= result;
1207   }
1208
1209   return Change;
1210 }
1211
1212 unsigned PreAllocSplitting::getNumberOfNonSpills(
1213                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& MIs,
1214                                   unsigned Reg, int FrameIndex,
1215                                   bool& FeedsTwoAddr) {
1216   unsigned NonSpills = 0;
1217   for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = MIs.begin(), UE = MIs.end();
1218        UI != UE; ++UI) {
1219     int StoreFrameIndex;
1220     unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1221     if (StoreVReg != Reg || StoreFrameIndex != FrameIndex)
1222       NonSpills++;
1223
1224     int DefIdx = (*UI)->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
1225     if (DefIdx != -1 && (*UI)->isRegTiedToUseOperand(DefIdx))
1226       FeedsTwoAddr = true;
1227   }
1228
1229   return NonSpills;
1230 }
1231
1232 /// removeDeadSpills - After doing splitting, filter through all intervals we've
1233 /// split, and see if any of the spills are unnecessary.  If so, remove them.
1234 bool PreAllocSplitting::removeDeadSpills(SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>& split) {
1235   bool changed = false;
1236
1237   // Walk over all of the live intervals that were touched by the splitter,
1238   // and see if we can do any DCE and/or folding.
1239   for (SmallPtrSet<LiveInterval*, 8>::iterator LI = split.begin(),
1240        LE = split.end(); LI != LE; ++LI) {
1241     DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > VNUseCount;
1242
1243     // First, collect all the uses of the vreg, and sort them by their
1244     // reaching definition (VNInfo).
1245     for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin((*LI)->reg),
1246          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1247       SlotIndex index = LIs->getInstructionIndex(&*UI);
1248       index = index.getUseIndex();
1249
1250       const LiveRange* LR = (*LI)->getLiveRangeContaining(index);
1251       VNUseCount[LR->valno].insert(&*UI);
1252     }
1253
1254     // Now, take the definitions (VNInfo's) one at a time and try to DCE
1255     // and/or fold them away.
1256     for (LiveInterval::vni_iterator VI = (*LI)->vni_begin(),
1257          VE = (*LI)->vni_end(); VI != VE; ++VI) {
1258
1259       if (DeadSplitLimit != -1 && (int)NumDeadSpills == DeadSplitLimit)
1260         return changed;
1261
1262       VNInfo* CurrVN = *VI;
1263
1264       // We don't currently try to handle definitions with PHI kills, because
1265       // it would involve processing more than one VNInfo at once.
1266       if (CurrVN->hasPHIKill()) continue;
1267
1268       // We also don't try to handle the results of PHI joins, since there's
1269       // no defining instruction to analyze.
1270       if (!CurrVN->isDefAccurate() || CurrVN->isUnused()) continue;
1271
1272       // We're only interested in eliminating cruft introduced by the splitter,
1273       // is of the form load-use or load-use-store.  First, check that the
1274       // definition is a load, and remember what stack slot we loaded it from.
1275       MachineInstr* DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(CurrVN->def);
1276       int FrameIndex;
1277       if (!TII->isLoadFromStackSlot(DefMI, FrameIndex)) continue;
1278
1279       // If the definition has no uses at all, just DCE it.
1280       if (VNUseCount[CurrVN].size() == 0) {
1281         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1282         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1283         DefMI->eraseFromParent();
1284         VNUseCount.erase(CurrVN);
1285         NumDeadSpills++;
1286         changed = true;
1287         continue;
1288       }
1289
1290       // Second, get the number of non-store uses of the definition, as well as
1291       // a flag indicating whether it feeds into a later two-address definition.
1292       bool FeedsTwoAddr = false;
1293       unsigned NonSpillCount = getNumberOfNonSpills(VNUseCount[CurrVN],
1294                                                     (*LI)->reg, FrameIndex,
1295                                                     FeedsTwoAddr);
1296
1297       // If there's one non-store use and it doesn't feed a two-addr, then
1298       // this is a load-use-store case that we can try to fold.
1299       if (NonSpillCount == 1 && !FeedsTwoAddr) {
1300         // Start by finding the non-store use MachineInstr.
1301         SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI = VNUseCount[CurrVN].begin();
1302         int StoreFrameIndex;
1303         unsigned StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1304         while (UI != VNUseCount[CurrVN].end() &&
1305                (StoreVReg == (*LI)->reg && StoreFrameIndex == FrameIndex)) {
1306           ++UI;
1307           if (UI != VNUseCount[CurrVN].end())
1308             StoreVReg = TII->isStoreToStackSlot(*UI, StoreFrameIndex);
1309         }
1310         if (UI == VNUseCount[CurrVN].end()) continue;
1311
1312         MachineInstr* use = *UI;
1313
1314         // Attempt to fold it away!
1315         int OpIdx = use->findRegisterUseOperandIdx((*LI)->reg, false);
1316         if (OpIdx == -1) continue;
1317         SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1318         Ops.push_back(OpIdx);
1319         if (!TII->canFoldMemoryOperand(use, Ops)) continue;
1320
1321         MachineInstr* NewMI =
1322                           TII->foldMemoryOperand(*use->getParent()->getParent(),
1323                                                  use, Ops, FrameIndex);
1324
1325         if (!NewMI) continue;
1326
1327         // Update relevant analyses.
1328         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1329         LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(use, NewMI);
1330         (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1331
1332         DefMI->eraseFromParent();
1333         MachineBasicBlock* MBB = use->getParent();
1334         NewMI = MBB->insert(MBB->erase(use), NewMI);
1335         VNUseCount[CurrVN].erase(use);
1336
1337         // Remove deleted instructions.  Note that we need to remove them from
1338         // the VNInfo->use map as well, just to be safe.
1339         for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator II =
1340              VNUseCount[CurrVN].begin(), IE = VNUseCount[CurrVN].end();
1341              II != IE; ++II) {
1342           for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1343                VNI = VNUseCount.begin(), VNE = VNUseCount.end(); VNI != VNE;
1344                ++VNI)
1345             if (VNI->first != CurrVN)
1346               VNI->second.erase(*II);
1347           LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*II);
1348           (*II)->eraseFromParent();
1349         }
1350
1351         VNUseCount.erase(CurrVN);
1352
1353         for (DenseMap<VNInfo*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
1354              VI = VNUseCount.begin(), VE = VNUseCount.end(); VI != VE; ++VI)
1355           if (VI->second.erase(use))
1356             VI->second.insert(NewMI);
1357
1358         NumDeadSpills++;
1359         changed = true;
1360         continue;
1361       }
1362
1363       // If there's more than one non-store instruction, we can't profitably
1364       // fold it, so bail.
1365       if (NonSpillCount) continue;
1366
1367       // Otherwise, this is a load-store case, so DCE them.
1368       for (SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>::iterator UI =
1369            VNUseCount[CurrVN].begin(), UE = VNUseCount[CurrVN].end();
1370            UI != UE; ++UI) {
1371         LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(*UI);
1372         (*UI)->eraseFromParent();
1373       }
1374
1375       VNUseCount.erase(CurrVN);
1376
1377       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
1378       (*LI)->removeValNo(CurrVN);
1379       DefMI->eraseFromParent();
1380       NumDeadSpills++;
1381       changed = true;
1382     }
1383   }
1384
1385   return changed;
1386 }
1387
1388 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1389                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1390                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1391   if (DefMBB == BarrierMBB)
1392     return false;
1393
1394   if (LR->valno->hasPHIKill())
1395     return false;
1396
1397   SlotIndex MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1398   if (LR->end < MBBEnd)
1399     return false;
1400
1401   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1402   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1403     return true;
1404
1405   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1406   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1407   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1408                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1409   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1410   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1411
1412   while (!Stack.empty()) {
1413     ItPair P = Stack.back();
1414     Stack.pop_back();
1415
1416     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1417     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1418
1419     if (S == PredMBB->succ_end())
1420       continue;
1421     else if (Visited.count(*S)) {
1422       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1423       continue;
1424     } else
1425       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1426
1427     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1428     Visited.insert(MBB);
1429
1430     if (MBB == BarrierMBB)
1431       return true;
1432
1433     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1434     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1435     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1436     while (MDTN) {
1437       if (MDTN == DefMDTN)
1438         return true;
1439       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1440         break;
1441       MDTN = MDTN->getIDom();
1442     }
1443
1444     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1445     if (LR->end > MBBEnd)
1446       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1447   }
1448
1449   return false;
1450 }
1451
1452
1453 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1454   CurrMF = &MF;
1455   TM     = &MF.getTarget();
1456   TRI    = TM->getRegisterInfo();
1457   TII    = TM->getInstrInfo();
1458   MFI    = MF.getFrameInfo();
1459   MRI    = &MF.getRegInfo();
1460   SIs    = &getAnalysis<SlotIndexes>();
1461   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1462   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1463   VRM    = &getAnalysis<VirtRegMap>();
1464
1465   bool MadeChange = false;
1466
1467   // Make sure blocks are numbered in order.
1468   MF.RenumberBlocks();
1469
1470   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1471   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1472
1473   SmallPtrSet<LiveInterval*, 8> Split;
1474
1475   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1476          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1477        DFI != E; ++DFI) {
1478     BarrierMBB = *DFI;
1479     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1480            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1481       Barrier = &*I;
1482       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1483         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1484       if (!BarrierRCs)
1485         continue;
1486       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1487       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs, Split);
1488     }
1489   }
1490
1491   MadeChange |= removeDeadSpills(Split);
1492
1493   return MadeChange;
1494 }