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