lib/CodeGen/PreAllocSplitting.cpp

   1 //===-- PreAllocSplitting.cpp - Pre-allocation Interval Spltting Pass. ----===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the machine instruction level pre-register allocation
  11 // live interval splitting pass. It finds live interval barriers, i.e.
  12 // instructions which will kill all physical registers in certain register
  13 // classes, and split all live intervals which cross the barrier.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "pre-alloc-split"
  18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  30 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  32 #include "llvm/Support/Debug.h"
  33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  34 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 static cl::opt<int> PreSplitLimit("pre-split-limit", cl::init(-1), cl::Hidden);
  40
  41 STATISTIC(NumSplits, "Number of intervals split");
  42 STATISTIC(NumRemats, "Number of intervals split by rematerialization");
  43 STATISTIC(NumFolds, "Number of intervals split with spill folding");
  44 STATISTIC(NumRenumbers, "Number of intervals renumbered into new registers");
  45
  46 namespace {
  47   class VISIBILITY_HIDDEN PreAllocSplitting : public MachineFunctionPass {
  48     MachineFunction       *CurrMF;
  49     const TargetMachine   *TM;
  50     const TargetInstrInfo *TII;
  51     MachineFrameInfo      *MFI;
  52     MachineRegisterInfo   *MRI;
  53     LiveIntervals         *LIs;
  54     LiveStacks            *LSs;
  55
  56     // Barrier - Current barrier being processed.
  57     MachineInstr          *Barrier;
  58
  59     // BarrierMBB - Basic block where the barrier resides in.
  60     MachineBasicBlock     *BarrierMBB;
  61
  62     // Barrier - Current barrier index.
  63     unsigned              BarrierIdx;
  64
  65     // CurrLI - Current live interval being split.
  66     LiveInterval          *CurrLI;
  67
  68     // CurrSLI - Current stack slot live interval.
  69     LiveInterval          *CurrSLI;
  70
  71     // CurrSValNo - Current val# for the stack slot live interval.
  72     VNInfo                *CurrSValNo;
  73
  74     // IntervalSSMap - A map from live interval to spill slots.
  75     DenseMap<unsigned, int> IntervalSSMap;
  76
  77     // Def2SpillMap - A map from a def instruction index to spill index.
  78     DenseMap<unsigned, unsigned> Def2SpillMap;
  79
  80   public:
  81     static char ID;
  82     PreAllocSplitting() : MachineFunctionPass(&ID) {}
  83
  84     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  85
  86     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  87       AU.addRequired<LiveIntervals>();
  88       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
  89       AU.addRequired<LiveStacks>();
  90       AU.addPreserved<LiveStacks>();
  91       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
  92       if (StrongPHIElim)
  93         AU.addPreservedID(StrongPHIEliminationID);
  94       else
  95         AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
  96       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  97       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
  98       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
  99       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 100       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 101     }
 102
 103     virtual void releaseMemory() {
 104       IntervalSSMap.clear();
 105       Def2SpillMap.clear();
 106     }
 107
 108     virtual const char *getPassName() const {
 109       return "Pre-Register Allocaton Live Interval Splitting";
 110     }
 111
 112     /// print - Implement the dump method.
 113     virtual void print(std::ostream &O, const Module* M = 0) const {
 114       LIs->print(O, M);
 115     }
 116
 117     void print(std::ostream *O, const Module* M = 0) const {
 118       if (O) print(*O, M);
 119     }
 120
 121   private:
 122     MachineBasicBlock::iterator
 123       findNextEmptySlot(MachineBasicBlock*, MachineInstr*,
 124                         unsigned&);
 125
 126     MachineBasicBlock::iterator
 127       findSpillPoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, MachineInstr*,
 128                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 129
 130     MachineBasicBlock::iterator
 131       findRestorePoint(MachineBasicBlock*, MachineInstr*, unsigned,
 132                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&, unsigned&);
 133
 134     int CreateSpillStackSlot(unsigned, const TargetRegisterClass *);
 135
 136     bool IsAvailableInStack(MachineBasicBlock*, unsigned, unsigned, unsigned,
 137                             unsigned&, int&) const;
 138
 139     void UpdateSpillSlotInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 140
 141     VNInfo* UpdateRegisterInterval(VNInfo*, unsigned, unsigned);
 142
 143     bool ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock*, VNInfo*,
 144                              SmallVector<MachineOperand*, 4>&,
 145                              SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>&);
 146
 147     void ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo*, MachineBasicBlock*, MachineBasicBlock*,
 148                         MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8>&,
 149                 DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >&,
 150                   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >&,
 151                                 SmallVector<MachineBasicBlock*, 4>&);
 152
 153     bool SplitRegLiveInterval(LiveInterval*);
 154
 155     bool SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **);
 156
 157     void RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI, VNInfo* ValNo,
 158                             MachineInstr* DefMI, unsigned RestoreIdx);
 159
 160     bool createsNewJoin(LiveRange* LR, MachineBasicBlock* DefMBB,
 161                         MachineBasicBlock* BarrierMBB);
 162     bool Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
 163                        MachineInstr* DefMI,
 164                        MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
 165                        unsigned RestoreIdx,
 166                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 167     MachineInstr* FoldSpill(unsigned vreg, const TargetRegisterClass* RC,
 168                             MachineInstr* DefMI,
 169                             MachineInstr* Barrier,
 170                             MachineBasicBlock* MBB,
 171                             int& SS,
 172                             SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB);
 173     void RenumberValno(VNInfo* VN);
 174     void ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI);
 175     VNInfo* PerformPHIConstruction(MachineBasicBlock::iterator use,
 176                                    MachineBasicBlock* MBB,
 177                                    LiveInterval* LI,
 178                                    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 179             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 180             DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 181                                       DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 182                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 183                                 DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 184                                         bool toplevel, bool intrablock);
 185 };
 186 } // end anonymous namespace
 187
 188 char PreAllocSplitting::ID = 0;
 189
 190 static RegisterPass<PreAllocSplitting>
 191 X("pre-alloc-splitting", "Pre-Register Allocation Live Interval Splitting");
 192
 193 const PassInfo *const llvm::PreAllocSplittingID = &X;
 194
 195
 196 /// findNextEmptySlot - Find a gap after the given machine instruction in the
 197 /// instruction index map. If there isn't one, return end().
 198 MachineBasicBlock::iterator
 199 PreAllocSplitting::findNextEmptySlot(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 200                                      unsigned &SpotIndex) {
 201   MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 202   if (++MII != MBB->end()) {
 203     unsigned Index = LIs->findGapBeforeInstr(LIs->getInstructionIndex(MII));
 204     if (Index) {
 205       SpotIndex = Index;
 206       return MII;
 207     }
 208   }
 209   return MBB->end();
 210 }
 211
 212 /// findSpillPoint - Find a gap as far away from the given MI that's suitable
 213 /// for spilling the current live interval. The index must be before any
 214 /// defs and uses of the live interval register in the mbb. Return begin() if
 215 /// none is found.
 216 MachineBasicBlock::iterator
 217 PreAllocSplitting::findSpillPoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 218                                   MachineInstr *DefMI,
 219                                   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 220                                   unsigned &SpillIndex) {
 221   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
 222
 223   // Go top down if RefsInMBB is empty.
 224   if (RefsInMBB.empty() && !DefMI) {
 225     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
 226     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 227     do {
 228       ++MII;
 229       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 230       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 231       if (Gap) {
 232         Pt = MII;
 233         SpillIndex = Gap;
 234         break;
 235       }
 236     } while (MII != EndPt);
 237   } else {
 238     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 239     MachineBasicBlock::iterator EndPt = DefMI
 240       ? MachineBasicBlock::iterator(DefMI) : MBB->begin();
 241     while (MII != EndPt && !RefsInMBB.count(MII)) {
 242       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 243       if (LIs->hasGapBeforeInstr(Index)) {
 244         Pt = MII;
 245         SpillIndex = LIs->findGapBeforeInstr(Index, true);
 246       }
 247       --MII;
 248     }
 249   }
 250
 251   return Pt;
 252 }
 253
 254 /// findRestorePoint - Find a gap in the instruction index map that's suitable
 255 /// for restoring the current live interval value. The index must be before any
 256 /// uses of the live interval register in the mbb. Return end() if none is
 257 /// found.
 258 MachineBasicBlock::iterator
 259 PreAllocSplitting::findRestorePoint(MachineBasicBlock *MBB, MachineInstr *MI,
 260                                     unsigned LastIdx,
 261                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &RefsInMBB,
 262                                     unsigned &RestoreIndex) {
 263   // FIXME: Allow spill to be inserted to the beginning of the mbb. Update mbb
 264   // begin index accordingly.
 265   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->end();
 266   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 267
 268   // Go bottom up if RefsInMBB is empty and the end of the mbb isn't beyond
 269   // the last index in the live range.
 270   if (RefsInMBB.empty() && LastIdx >= EndIdx) {
 271     MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->getFirstTerminator();
 272     MachineBasicBlock::iterator EndPt = MI;
 273     --MII;
 274     do {
 275       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 276       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 277       if (Gap) {
 278         Pt = MII;
 279         RestoreIndex = Gap;
 280         break;
 281       }
 282       --MII;
 283     } while (MII != EndPt);
 284   } else {
 285     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
 286     MII = ++MII;
 287     // FIXME: Limit the number of instructions to examine to reduce
 288     // compile time?
 289     while (MII != MBB->end()) {
 290       unsigned Index = LIs->getInstructionIndex(MII);
 291       if (Index > LastIdx)
 292         break;
 293       unsigned Gap = LIs->findGapBeforeInstr(Index);
 294       if (Gap) {
 295         Pt = MII;
 296         RestoreIndex = Gap;
 297       }
 298       if (RefsInMBB.count(MII))
 299         break;
 300       ++MII;
 301     }
 302   }
 303
 304   return Pt;
 305 }
 306
 307 /// CreateSpillStackSlot - Create a stack slot for the live interval being
 308 /// split. If the live interval was previously split, just reuse the same
 309 /// slot.
 310 int PreAllocSplitting::CreateSpillStackSlot(unsigned Reg,
 311                                             const TargetRegisterClass *RC) {
 312   int SS;
 313   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 314   if (I != IntervalSSMap.end()) {
 315     SS = I->second;
 316   } else {
 317     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
 318     IntervalSSMap[Reg] = SS;
 319   }
 320
 321   // Create live interval for stack slot.
 322   CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
 323   if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
 324     CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
 325   else
 326     CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
 327   return SS;
 328 }
 329
 330 /// IsAvailableInStack - Return true if register is available in a split stack
 331 /// slot at the specified index.
 332 bool
 333 PreAllocSplitting::IsAvailableInStack(MachineBasicBlock *DefMBB,
 334                                     unsigned Reg, unsigned DefIndex,
 335                                     unsigned RestoreIndex, unsigned &SpillIndex,
 336                                     int& SS) const {
 337   if (!DefMBB)
 338     return false;
 339
 340   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(Reg);
 341   if (I == IntervalSSMap.end())
 342     return false;
 343   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator II = Def2SpillMap.find(DefIndex);
 344   if (II == Def2SpillMap.end())
 345     return false;
 346
 347   // If last spill of def is in the same mbb as barrier mbb (where restore will
 348   // be), make sure it's not below the intended restore index.
 349   // FIXME: Undo the previous spill?
 350   assert(LIs->getMBBFromIndex(II->second) == DefMBB);
 351   if (DefMBB == BarrierMBB && II->second >= RestoreIndex)
 352     return false;
 353
 354   SS = I->second;
 355   SpillIndex = II->second;
 356   return true;
 357 }
 358
 359 /// UpdateSpillSlotInterval - Given the specified val# of the register live
 360 /// interval being split, and the spill and restore indicies, update the live
 361 /// interval of the spill stack slot.
 362 void
 363 PreAllocSplitting::UpdateSpillSlotInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 364                                            unsigned RestoreIndex) {
 365   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 366          "Expect restore in the barrier mbb");
 367
 368   MachineBasicBlock *MBB = LIs->getMBBFromIndex(SpillIndex);
 369   if (MBB == BarrierMBB) {
 370     // Intra-block spill + restore. We are done.
 371     LiveRange SLR(SpillIndex, RestoreIndex, CurrSValNo);
 372     CurrSLI->addRange(SLR);
 373     return;
 374   }
 375
 376   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Processed;
 377   unsigned EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 378   LiveRange SLR(SpillIndex, EndIdx+1, CurrSValNo);
 379   CurrSLI->addRange(SLR);
 380   Processed.insert(MBB);
 381
 382   // Start from the spill mbb, figure out the extend of the spill slot's
 383   // live interval.
 384   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 385   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(SpillIndex);
 386   if (LR->end > EndIdx)
 387     // If live range extend beyond end of mbb, add successors to work list.
 388     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 389            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 390       WorkList.push_back(*SI);
 391
 392   while (!WorkList.empty()) {
 393     MachineBasicBlock *MBB = WorkList.back();
 394     WorkList.pop_back();
 395     if (Processed.count(MBB))
 396       continue;
 397     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 398     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 399     if (LR && LR->valno == ValNo) {
 400       EndIdx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 401       if (Idx <= RestoreIndex && RestoreIndex < EndIdx) {
 402         // Spill slot live interval stops at the restore.
 403         LiveRange SLR(Idx, RestoreIndex, CurrSValNo);
 404         CurrSLI->addRange(SLR);
 405       } else if (LR->end > EndIdx) {
 406         // Live range extends beyond end of mbb, process successors.
 407         LiveRange SLR(Idx, EndIdx+1, CurrSValNo);
 408         CurrSLI->addRange(SLR);
 409         for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 410                SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 411           WorkList.push_back(*SI);
 412       } else {
 413         LiveRange SLR(Idx, LR->end, CurrSValNo);
 414         CurrSLI->addRange(SLR);
 415       }
 416       Processed.insert(MBB);
 417     }
 418   }
 419 }
 420
 421 /// UpdateRegisterInterval - Given the specified val# of the current live
 422 /// interval is being split, and the spill and restore indices, update the live
 423 /// interval accordingly.
 424 VNInfo*
 425 PreAllocSplitting::UpdateRegisterInterval(VNInfo *ValNo, unsigned SpillIndex,
 426                                           unsigned RestoreIndex) {
 427   assert(LIs->getMBBFromIndex(RestoreIndex) == BarrierMBB &&
 428          "Expect restore in the barrier mbb");
 429
 430   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> Before;
 431   SmallVector<std::pair<unsigned,unsigned>, 4> After;
 432   SmallVector<unsigned, 4> BeforeKills;
 433   SmallVector<unsigned, 4> AfterKills;
 434   SmallPtrSet<const LiveRange*, 4> Processed;
 435
 436   // First, let's figure out which parts of the live interval is now defined
 437   // by the restore, which are defined by the original definition.
 438   const LiveRange *LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(RestoreIndex);
 439   After.push_back(std::make_pair(RestoreIndex, LR->end));
 440   if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 441     AfterKills.push_back(LR->end);
 442
 443   assert(LR->contains(SpillIndex));
 444   if (SpillIndex > LR->start) {
 445     Before.push_back(std::make_pair(LR->start, SpillIndex));
 446     BeforeKills.push_back(SpillIndex);
 447   }
 448   Processed.insert(LR);
 449
 450   // Start from the restore mbb, figure out what part of the live interval
 451   // are defined by the restore.
 452   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> WorkList;
 453   MachineBasicBlock *MBB = BarrierMBB;
 454   for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 455          SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 456     WorkList.push_back(*SI);
 457
 458   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ProcessedBlocks;
 459   ProcessedBlocks.insert(MBB);
 460
 461   while (!WorkList.empty()) {
 462     MBB = WorkList.back();
 463     WorkList.pop_back();
 464     unsigned Idx = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 465     LR = CurrLI->getLiveRangeContaining(Idx);
 466     if (LR && LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 467       After.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 468       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 469         AfterKills.push_back(LR->end);
 470       Idx = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 471       if (LR->end > Idx) {
 472         // Live range extend beyond at least one mbb. Let's see what other
 473         // mbbs it reaches.
 474         LIs->findReachableMBBs(LR->start, LR->end, WorkList);
 475       }
 476       Processed.insert(LR);
 477     }
 478
 479     ProcessedBlocks.insert(MBB);
 480     if (LR)
 481       for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 482             SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 483         if (!ProcessedBlocks.count(*SI))
 484           WorkList.push_back(*SI);
 485   }
 486
 487   for (LiveInterval::iterator I = CurrLI->begin(), E = CurrLI->end();
 488        I != E; ++I) {
 489     LiveRange *LR = I;
 490     if (LR->valno == ValNo && !Processed.count(LR)) {
 491       Before.push_back(std::make_pair(LR->start, LR->end));
 492       if (CurrLI->isKill(ValNo, LR->end))
 493         BeforeKills.push_back(LR->end);
 494     }
 495   }
 496
 497   // Now create new val#s to represent the live ranges defined by the old def
 498   // those defined by the restore.
 499   unsigned AfterDef = ValNo->def;
 500   MachineInstr *AfterCopy = ValNo->copy;
 501   bool HasPHIKill = ValNo->hasPHIKill;
 502   CurrLI->removeValNo(ValNo);
 503   VNInfo *BValNo = (Before.empty())
 504     ? NULL
 505     : CurrLI->getNextValue(AfterDef, AfterCopy, LIs->getVNInfoAllocator());
 506   if (BValNo)
 507     CurrLI->addKills(BValNo, BeforeKills);
 508
 509   VNInfo *AValNo = (After.empty())
 510     ? NULL
 511     : CurrLI->getNextValue(RestoreIndex, 0, LIs->getVNInfoAllocator());
 512   if (AValNo) {
 513     AValNo->hasPHIKill = HasPHIKill;
 514     CurrLI->addKills(AValNo, AfterKills);
 515   }
 516
 517   for (unsigned i = 0, e = Before.size(); i != e; ++i) {
 518     unsigned Start = Before[i].first;
 519     unsigned End   = Before[i].second;
 520     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, BValNo));
 521   }
 522   for (unsigned i = 0, e = After.size(); i != e; ++i) {
 523     unsigned Start = After[i].first;
 524     unsigned End   = After[i].second;
 525     CurrLI->addRange(LiveRange(Start, End, AValNo));
 526   }
 527
 528   return AValNo;
 529 }
 530
 531 /// ShrinkWrapToLastUse - There are uses of the current live interval in the
 532 /// given block, shrink wrap the live interval to the last use (i.e. remove
 533 /// from last use to the end of the mbb). In case mbb is the where the barrier
 534 /// is, remove from the last use to the barrier.
 535 bool
 536 PreAllocSplitting::ShrinkWrapToLastUse(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *ValNo,
 537                                        SmallVector<MachineOperand*, 4> &Uses,
 538                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &UseMIs) {
 539   MachineOperand *LastMO = 0;
 540   MachineInstr *LastMI = 0;
 541   if (MBB != BarrierMBB && Uses.size() == 1) {
 542     // Single use, no need to traverse the block. We can't assume this for the
 543     // barrier bb though since the use is probably below the barrier.
 544     LastMO = Uses[0];
 545     LastMI = LastMO->getParent();
 546   } else {
 547     MachineBasicBlock::iterator MEE = MBB->begin();
 548     MachineBasicBlock::iterator MII;
 549     if (MBB == BarrierMBB)
 550       MII = Barrier;
 551     else
 552       MII = MBB->end();
 553     while (MII != MEE) {
 554       --MII;
 555       MachineInstr *UseMI = &*MII;
 556       if (!UseMIs.count(UseMI))
 557         continue;
 558       for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 559         MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
 560         if (MO.isReg() && MO.getReg() == CurrLI->reg) {
 561           LastMO = &MO;
 562           break;
 563         }
 564       }
 565       LastMI = UseMI;
 566       break;
 567     }
 568   }
 569
 570   // Cut off live range from last use (or beginning of the mbb if there
 571   // are no uses in it) to the end of the mbb.
 572   unsigned RangeStart, RangeEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1;
 573   if (LastMI) {
 574     RangeStart = LIs->getUseIndex(LIs->getInstructionIndex(LastMI))+1;
 575     assert(!LastMO->isKill() && "Last use already terminates the interval?");
 576     LastMO->setIsKill();
 577   } else {
 578     assert(MBB == BarrierMBB);
 579     RangeStart = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 580   }
 581   if (MBB == BarrierMBB)
 582     RangeEnd = LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1;
 583   CurrLI->removeRange(RangeStart, RangeEnd);
 584   if (LastMI)
 585     CurrLI->addKill(ValNo, RangeStart);
 586
 587   // Return true if the last use becomes a new kill.
 588   return LastMI;
 589 }
 590
 591 /// PerformPHIConstruction - From properly set up use and def lists, use a PHI
 592 /// construction algorithm to compute the ranges and valnos for an interval.
 593 VNInfo* PreAllocSplitting::PerformPHIConstruction(
 594                                                 MachineBasicBlock::iterator use,
 595                                                          MachineBasicBlock* MBB,
 596                                                                LiveInterval* LI,
 597                                        SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& Visited,
 598              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Defs,
 599              DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> >& Uses,
 600                                        DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*>& NewVNs,
 601                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& LiveOut,
 602                                  DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>& Phis,
 603                                               bool toplevel, bool intrablock) {
 604   // Return memoized result if it's available.
 605   if (toplevel && Visited.count(use) && NewVNs.count(use))
 606     return NewVNs[use];
 607   else if (!toplevel && intrablock && NewVNs.count(use))
 608     return NewVNs[use];
 609   else if (!intrablock && LiveOut.count(MBB))
 610     return LiveOut[MBB];
 611
 612   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 613
 614   // Check if our block contains any uses or defs.
 615   bool ContainsDefs = Defs.count(MBB);
 616   bool ContainsUses = Uses.count(MBB);
 617
 618   VNInfo* ret = 0;
 619
 620   // Enumerate the cases of use/def contaning blocks.
 621   if (!ContainsDefs && !ContainsUses) {
 622   Fallback:
 623     // NOTE: Because this is the fallback case from other cases, we do NOT
 624     // assume that we are not intrablock here.
 625     if (Phis.count(MBB)) return Phis[MBB];
 626
 627     unsigned StartIndex = LIs->getMBBStartIdx(MBB);
 628
 629     if (MBB->pred_size() == 1) {
 630       Phis[MBB] = ret = PerformPHIConstruction((*MBB->pred_begin())->end(),
 631                                           *(MBB->pred_begin()), LI, Visited,
 632                                           Defs, Uses, NewVNs, LiveOut, Phis,
 633                                           false, false);
 634       unsigned EndIndex = 0;
 635       if (intrablock) {
 636         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 637         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 638       } else
 639         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 640
 641       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 642     } else {
 643       Phis[MBB] = ret = LI->getNextValue(~0U, /*FIXME*/ 0,
 644                                           LIs->getVNInfoAllocator());
 645       if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 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       // Otherwise, merge the incoming VNInfos with a phi join.  Create a new
 661       // VNInfo to represent the joined value.
 662       for (DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*>::iterator I =
 663            IncomingVNs.begin(), E = IncomingVNs.end(); I != E; ++I) {
 664         I->second->hasPHIKill = true;
 665         unsigned KillIndex = LIs->getMBBEndIdx(I->first);
 666         LI->addKill(I->second, KillIndex);
 667       }
 668
 669       unsigned EndIndex = 0;
 670       if (intrablock) {
 671         EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 672         EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 673       } else
 674         EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 675       LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 676     }
 677   } else if (ContainsDefs && !ContainsUses) {
 678     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 679
 680     // Search for the def in this block.  If we don't find it before the
 681     // instruction we care about, go to the fallback case.  Note that that
 682     // should never happen: this cannot be intrablock, so use should
 683     // always be an end() iterator.
 684     assert(use == MBB->end() && "No use marked in intrablock");
 685
 686     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 687     --walker;
 688     while (walker != MBB->begin())
 689       if (BlockDefs.count(walker)) {
 690         break;
 691       } else
 692         --walker;
 693
 694     // Once we've found it, extend its VNInfo to our instruction.
 695     unsigned DefIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 696     DefIndex = LiveIntervals::getDefIndex(DefIndex);
 697     unsigned EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 698
 699     ret = NewVNs[walker];
 700     LI->addRange(LiveRange(DefIndex, EndIndex+1, ret));
 701   } else if (!ContainsDefs && ContainsUses) {
 702     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 703
 704     // Search for the use in this block that precedes the instruction we care
 705     // about, going to the fallback case if we don't find it.
 706
 707     if (use == MBB->begin())
 708       goto Fallback;
 709
 710     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 711     --walker;
 712     bool found = false;
 713     while (walker != MBB->begin())
 714       if (BlockUses.count(walker)) {
 715         found = true;
 716         break;
 717       } else
 718         --walker;
 719
 720     // Must check begin() too.
 721     if (!found) {
 722       if (BlockUses.count(walker))
 723         found = true;
 724       else
 725         goto Fallback;
 726     }
 727
 728     unsigned UseIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 729     UseIndex = LiveIntervals::getUseIndex(UseIndex);
 730     unsigned EndIndex = 0;
 731     if (intrablock) {
 732       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 733       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 734     } else
 735       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 736
 737     // Now, recursively phi construct the VNInfo for the use we found,
 738     // and then extend it to include the instruction we care about
 739     ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 740                                  NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 741
 742     // FIXME: Need to set kills properly for inter-block stuff.
 743     if (LI->isKill(ret, UseIndex)) LI->removeKill(ret, UseIndex);
 744     if (intrablock)
 745       LI->addKill(ret, EndIndex);
 746
 747     LI->addRange(LiveRange(UseIndex, EndIndex+1, ret));
 748   } else if (ContainsDefs && ContainsUses){
 749     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockDefs = Defs[MBB];
 750     SmallPtrSet<MachineInstr*, 2>& BlockUses = Uses[MBB];
 751
 752     // This case is basically a merging of the two preceding case, with the
 753     // special note that checking for defs must take precedence over checking
 754     // for uses, because of two-address instructions.
 755
 756     if (use == MBB->begin())
 757       goto Fallback;
 758
 759     MachineBasicBlock::iterator walker = use;
 760     --walker;
 761     bool foundDef = false;
 762     bool foundUse = false;
 763     while (walker != MBB->begin())
 764       if (BlockDefs.count(walker)) {
 765         foundDef = true;
 766         break;
 767       } else if (BlockUses.count(walker)) {
 768         foundUse = true;
 769         break;
 770       } else
 771         --walker;
 772
 773     // Must check begin() too.
 774     if (!foundDef && !foundUse) {
 775       if (BlockDefs.count(walker))
 776         foundDef = true;
 777       else if (BlockUses.count(walker))
 778         foundUse = true;
 779       else
 780         goto Fallback;
 781     }
 782
 783     unsigned StartIndex = LIs->getInstructionIndex(walker);
 784     StartIndex = foundDef ? LiveIntervals::getDefIndex(StartIndex) :
 785                             LiveIntervals::getUseIndex(StartIndex);
 786     unsigned EndIndex = 0;
 787     if (intrablock) {
 788       EndIndex = LIs->getInstructionIndex(use);
 789       EndIndex = LiveIntervals::getUseIndex(EndIndex);
 790     } else
 791       EndIndex = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
 792
 793     if (foundDef)
 794       ret = NewVNs[walker];
 795     else
 796       ret = PerformPHIConstruction(walker, MBB, LI, Visited, Defs, Uses,
 797                                    NewVNs, LiveOut, Phis, false, true);
 798
 799     if (foundUse && LI->isKill(ret, StartIndex))
 800       LI->removeKill(ret, StartIndex);
 801     if (intrablock) {
 802       LI->addKill(ret, EndIndex);
 803     }
 804
 805     LI->addRange(LiveRange(StartIndex, EndIndex+1, ret));
 806   }
 807
 808   // Memoize results so we don't have to recompute them.
 809   if (!intrablock) LiveOut[MBB] = ret;
 810   else {
 811     NewVNs[use] = ret;
 812     Visited.insert(use);
 813   }
 814
 815   return ret;
 816 }
 817
 818 /// ReconstructLiveInterval - Recompute a live interval from scratch.
 819 void PreAllocSplitting::ReconstructLiveInterval(LiveInterval* LI) {
 820   BumpPtrAllocator& Alloc = LIs->getVNInfoAllocator();
 821
 822   // Clear the old ranges and valnos;
 823   LI->clear();
 824
 825   // Cache the uses and defs of the register
 826   typedef DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 2> > RegMap;
 827   RegMap Defs, Uses;
 828
 829   // Keep track of the new VNs we're creating.
 830   DenseMap<MachineInstr*, VNInfo*> NewVNs;
 831   SmallPtrSet<VNInfo*, 2> PhiVNs;
 832
 833   // Cache defs, and create a new VNInfo for each def.
 834   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 835        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 836     Defs[(*DI).getParent()].insert(&*DI);
 837
 838     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 839     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 840
 841     VNInfo* NewVN = LI->getNextValue(DefIdx, 0, Alloc);
 842
 843     // If the def is a move, set the copy field.
 844     unsigned source, dest;
 845     if (TII->isMoveInstr(*DI, source, dest))
 846       if (dest == LI->reg)
 847         NewVN->copy = &*DI;
 848
 849     NewVNs[&*DI] = NewVN;
 850   }
 851
 852   // Cache uses as a separate pass from actually processing them.
 853   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 854        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI)
 855     Uses[(*UI).getParent()].insert(&*UI);
 856
 857   // Now, actually process every use and use a phi construction algorithm
 858   // to walk from it to its reaching definitions, building VNInfos along
 859   // the way.
 860   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> LiveOut;
 861   DenseMap<MachineBasicBlock*, VNInfo*> Phis;
 862   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> Visited;
 863   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(LI->reg),
 864        UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 865     PerformPHIConstruction(&*UI, UI->getParent(), LI, Visited, Defs,
 866                            Uses, NewVNs, LiveOut, Phis, true, true);
 867   }
 868
 869   // Add ranges for dead defs
 870   for (MachineRegisterInfo::def_iterator DI = MRI->def_begin(LI->reg),
 871        DE = MRI->def_end(); DI != DE; ++DI) {
 872     unsigned DefIdx = LIs->getInstructionIndex(&*DI);
 873     DefIdx = LiveIntervals::getDefIndex(DefIdx);
 874
 875     if (LI->liveAt(DefIdx)) continue;
 876
 877     VNInfo* DeadVN = NewVNs[&*DI];
 878     LI->addRange(LiveRange(DefIdx, DefIdx+1, DeadVN));
 879     LI->addKill(DeadVN, DefIdx);
 880   }
 881 }
 882
 883 /// ShrinkWrapLiveInterval - Recursively traverse the predecessor
 884 /// chain to find the new 'kills' and shrink wrap the live interval to the
 885 /// new kill indices.
 886 void
 887 PreAllocSplitting::ShrinkWrapLiveInterval(VNInfo *ValNo, MachineBasicBlock *MBB,
 888                           MachineBasicBlock *SuccMBB, MachineBasicBlock *DefMBB,
 889                                     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> &Visited,
 890            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > &Uses,
 891            DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > &UseMIs,
 892                                   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> &UseMBBs) {
 893   if (Visited.count(MBB))
 894     return;
 895
 896   // If live interval is live in another successor path, then we can't process
 897   // this block. But we may able to do so after all the successors have been
 898   // processed.
 899   if (MBB != BarrierMBB) {
 900     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
 901            SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 902       MachineBasicBlock *SMBB = *SI;
 903       if (SMBB == SuccMBB)
 904         continue;
 905       if (CurrLI->liveAt(LIs->getMBBStartIdx(SMBB)))
 906         return;
 907     }
 908   }
 909
 910   Visited.insert(MBB);
 911
 912   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 913     UMII = Uses.find(MBB);
 914   if (UMII != Uses.end()) {
 915     // At least one use in this mbb, lets look for the kill.
 916     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 917       UMII2 = UseMIs.find(MBB);
 918     if (ShrinkWrapToLastUse(MBB, ValNo, UMII->second, UMII2->second))
 919       // Found a kill, shrink wrapping of this path ends here.
 920       return;
 921   } else if (MBB == DefMBB) {
 922     // There are no uses after the def.
 923     MachineInstr *DefMI = LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
 924     if (UseMBBs.empty()) {
 925       // The only use must be below barrier in the barrier block. It's safe to
 926       // remove the def.
 927       LIs->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
 928       DefMI->eraseFromParent();
 929       CurrLI->removeRange(ValNo->def, LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 930     }
 931   } else if (MBB == BarrierMBB) {
 932     // Remove entire live range from start of mbb to barrier.
 933     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB),
 934                         LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1);
 935   } else {
 936     // Remove entire live range of the mbb out of the live interval.
 937     CurrLI->removeRange(LIs->getMBBStartIdx(MBB), LIs->getMBBEndIdx(MBB)+1);
 938   }
 939
 940   if (MBB == DefMBB)
 941     // Reached the def mbb, stop traversing this path further.
 942     return;
 943
 944   // Traverse the pathes up the predecessor chains further.
 945   for (MachineBasicBlock::pred_iterator PI = MBB->pred_begin(),
 946          PE = MBB->pred_end(); PI != PE; ++PI) {
 947     MachineBasicBlock *Pred = *PI;
 948     if (Pred == MBB)
 949       continue;
 950     if (Pred == DefMBB && ValNo->hasPHIKill)
 951       // Pred is the def bb and the def reaches other val#s, we must
 952       // allow the value to be live out of the bb.
 953       continue;
 954     if (!CurrLI->liveAt(LIs->getMBBEndIdx(Pred)-1))
 955       return;
 956     ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, Pred, MBB, DefMBB, Visited,
 957                            Uses, UseMIs, UseMBBs);
 958   }
 959
 960   return;
 961 }
 962
 963
 964 void PreAllocSplitting::RepairLiveInterval(LiveInterval* CurrLI,
 965                                            VNInfo* ValNo,
 966                                            MachineInstr* DefMI,
 967                                            unsigned RestoreIdx) {
 968   // Shrink wrap the live interval by walking up the CFG and find the
 969   // new kills.
 970   // Now let's find all the uses of the val#.
 971   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> > Uses;
 972   DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> > UseMIs;
 973   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Seen;
 974   SmallVector<MachineBasicBlock*, 4> UseMBBs;
 975   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(CurrLI->reg),
 976          UE = MRI->use_end(); UI != UE; ++UI) {
 977     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
 978     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
 979     unsigned UseIdx = LIs->getInstructionIndex(UseMI);
 980     LiveInterval::iterator ULR = CurrLI->FindLiveRangeContaining(UseIdx);
 981     if (ULR->valno != ValNo)
 982       continue;
 983     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
 984     // Remember which other mbb's use this val#.
 985     if (Seen.insert(UseMBB) && UseMBB != BarrierMBB)
 986       UseMBBs.push_back(UseMBB);
 987     DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallVector<MachineOperand*, 4> >::iterator
 988       UMII = Uses.find(UseMBB);
 989     if (UMII != Uses.end()) {
 990       DenseMap<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> >::iterator
 991         UMII2 = UseMIs.find(UseMBB);
 992       UMII->second.push_back(&UseMO);
 993       UMII2->second.insert(UseMI);
 994     } else {
 995       SmallVector<MachineOperand*, 4> Ops;
 996       Ops.push_back(&UseMO);
 997       Uses.insert(std::make_pair(UseMBB, Ops));
 998       SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MIs;
 999       MIs.insert(UseMI);
1000       UseMIs.insert(std::make_pair(UseMBB, MIs));
1001     }
1002   }
1003
1004   // Walk up the predecessor chains.
1005   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> Visited;
1006   ShrinkWrapLiveInterval(ValNo, BarrierMBB, NULL, DefMI->getParent(), Visited,
1007                          Uses, UseMIs, UseMBBs);
1008
1009   // Remove live range from barrier to the restore. FIXME: Find a better
1010   // point to re-start the live interval.
1011   VNInfo* AfterValNo = UpdateRegisterInterval(ValNo,
1012                                               LIs->getUseIndex(BarrierIdx)+1,
1013                                               LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1014
1015   // Attempt to renumber the new valno into a new vreg.
1016   RenumberValno(AfterValNo);
1017 }
1018
1019 /// RenumberValno - Split the given valno out into a new vreg, allowing it to
1020 /// be allocated to a different register.  This function creates a new vreg,
1021 /// copies the valno and its live ranges over to the new vreg's interval,
1022 /// removes them from the old interval, and rewrites all uses and defs of
1023 /// the original reg to the new vreg within those ranges.
1024 void PreAllocSplitting::RenumberValno(VNInfo* VN) {
1025   SmallVector<VNInfo*, 4> Stack;
1026   SmallVector<VNInfo*, 4> VNsToCopy;
1027   Stack.push_back(VN);
1028
1029   // Walk through and copy the valno we care about, and any other valnos
1030   // that are two-address redefinitions of the one we care about.  These
1031   // will need to be rewritten as well.  We also check for safety of the
1032   // renumbering here, by making sure that none of the valno involved has
1033   // phi kills.
1034   while (!Stack.empty()) {
1035     VNInfo* OldVN = Stack.back();
1036     Stack.pop_back();
1037
1038     // Bail out if we ever encounter a valno that has a PHI kill.  We can't
1039     // renumber these.
1040     if (OldVN->hasPHIKill) return;
1041
1042     VNsToCopy.push_back(OldVN);
1043
1044     // Locate two-address redefinitions
1045     for (SmallVector<unsigned, 4>::iterator KI = OldVN->kills.begin(),
1046          KE = OldVN->kills.end(); KI != KE; ++KI) {
1047       MachineInstr* MI = LIs->getInstructionFromIndex(*KI);
1048       //if (!MI) continue;
1049       unsigned DefIdx = MI->findRegisterDefOperandIdx(CurrLI->reg);
1050       if (DefIdx == ~0U) continue;
1051       if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(DefIdx)) {
1052         VNInfo* NextVN =
1053                      CurrLI->findDefinedVNInfo(LiveIntervals::getDefIndex(*KI));
1054         Stack.push_back(NextVN);
1055       }
1056     }
1057   }
1058
1059   // Create the new vreg
1060   unsigned NewVReg = MRI->createVirtualRegister(MRI->getRegClass(CurrLI->reg));
1061
1062   // Create the new live interval
1063   LiveInterval& NewLI = LIs->getOrCreateInterval(NewVReg);
1064
1065   for (SmallVector<VNInfo*, 4>::iterator OI = VNsToCopy.begin(), OE =
1066        VNsToCopy.end(); OI != OE; ++OI) {
1067     VNInfo* OldVN = *OI;
1068
1069     // Copy the valno over
1070     VNInfo* NewVN = NewLI.getNextValue(OldVN->def, OldVN->copy,
1071                                        LIs->getVNInfoAllocator());
1072     NewLI.copyValNumInfo(NewVN, OldVN);
1073     NewLI.MergeValueInAsValue(*CurrLI, OldVN, NewVN);
1074
1075     // Remove the valno from the old interval
1076     CurrLI->removeValNo(OldVN);
1077   }
1078
1079   // Rewrite defs and uses.  This is done in two stages to avoid invalidating
1080   // the reg_iterator.
1081   SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8> OpsToChange;
1082
1083   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1084          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1085     MachineOperand& MO = I.getOperand();
1086     unsigned InstrIdx = LIs->getInstructionIndex(&*I);
1087
1088     if ((MO.isUse() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getUseIndex(InstrIdx))) ||
1089         (MO.isDef() && NewLI.liveAt(LiveIntervals::getDefIndex(InstrIdx))))
1090       OpsToChange.push_back(std::make_pair(&*I, I.getOperandNo()));
1091   }
1092
1093   for (SmallVector<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, 8>::iterator I =
1094        OpsToChange.begin(), E = OpsToChange.end(); I != E; ++I) {
1095     MachineInstr* Inst = I->first;
1096     unsigned OpIdx = I->second;
1097     MachineOperand& MO = Inst->getOperand(OpIdx);
1098     MO.setReg(NewVReg);
1099   }
1100
1101   NumRenumbers++;
1102 }
1103
1104 bool PreAllocSplitting::Rematerialize(unsigned vreg, VNInfo* ValNo,
1105                                       MachineInstr* DefMI,
1106                                       MachineBasicBlock::iterator RestorePt,
1107                                       unsigned RestoreIdx,
1108                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1109   MachineBasicBlock& MBB = *RestorePt->getParent();
1110
1111   MachineBasicBlock::iterator KillPt = BarrierMBB->end();
1112   unsigned KillIdx = 0;
1113   if (ValNo->def == ~0U || DefMI->getParent() == BarrierMBB)
1114     KillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, KillIdx);
1115   else
1116     KillPt = findNextEmptySlot(DefMI->getParent(), DefMI, KillIdx);
1117
1118   if (KillPt == DefMI->getParent()->end())
1119     return false;
1120
1121   TII->reMaterialize(MBB, RestorePt, vreg, DefMI);
1122   LIs->InsertMachineInstrInMaps(prior(RestorePt), RestoreIdx);
1123
1124   if (KillPt->getParent() == BarrierMBB) {
1125     UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(KillIdx)+1,
1126                            LIs->getDefIndex(RestoreIdx));
1127
1128     ++NumSplits;
1129     ++NumRemats;
1130     return true;
1131   }
1132
1133   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIdx);
1134   ++NumSplits;
1135   ++NumRemats;
1136   return true;
1137 }
1138
1139 MachineInstr* PreAllocSplitting::FoldSpill(unsigned vreg,
1140                                            const TargetRegisterClass* RC,
1141                                            MachineInstr* DefMI,
1142                                            MachineInstr* Barrier,
1143                                            MachineBasicBlock* MBB,
1144                                            int& SS,
1145                                     SmallPtrSet<MachineInstr*, 4>& RefsInMBB) {
1146   MachineBasicBlock::iterator Pt = MBB->begin();
1147
1148   // Go top down if RefsInMBB is empty.
1149   if (RefsInMBB.empty())
1150     return 0;
1151
1152   MachineBasicBlock::iterator FoldPt = Barrier;
1153   while (&*FoldPt != DefMI && FoldPt != MBB->begin() &&
1154          !RefsInMBB.count(FoldPt))
1155     --FoldPt;
1156
1157   int OpIdx = FoldPt->findRegisterDefOperandIdx(vreg, false);
1158   if (OpIdx == -1)
1159     return 0;
1160
1161   SmallVector<unsigned, 1> Ops;
1162   Ops.push_back(OpIdx);
1163
1164   if (!TII->canFoldMemoryOperand(FoldPt, Ops))
1165     return 0;
1166
1167   DenseMap<unsigned, int>::iterator I = IntervalSSMap.find(vreg);
1168   if (I != IntervalSSMap.end()) {
1169     SS = I->second;
1170   } else {
1171     SS = MFI->CreateStackObject(RC->getSize(), RC->getAlignment());
1172
1173   }
1174
1175   MachineInstr* FMI = TII->foldMemoryOperand(*MBB->getParent(),
1176                                              FoldPt, Ops, SS);
1177
1178   if (FMI) {
1179     LIs->ReplaceMachineInstrInMaps(FoldPt, FMI);
1180     FMI = MBB->insert(MBB->erase(FoldPt), FMI);
1181     ++NumFolds;
1182
1183     IntervalSSMap[vreg] = SS;
1184     CurrSLI = &LSs->getOrCreateInterval(SS);
1185     if (CurrSLI->hasAtLeastOneValue())
1186       CurrSValNo = CurrSLI->getValNumInfo(0);
1187     else
1188       CurrSValNo = CurrSLI->getNextValue(~0U, 0, LSs->getVNInfoAllocator());
1189   }
1190
1191   return FMI;
1192 }
1193
1194 /// SplitRegLiveInterval - Split (spill and restore) the given live interval
1195 /// so it would not cross the barrier that's being processed. Shrink wrap
1196 /// (minimize) the live interval to the last uses.
1197 bool PreAllocSplitting::SplitRegLiveInterval(LiveInterval *LI) {
1198   CurrLI = LI;
1199
1200   // Find live range where current interval cross the barrier.
1201   LiveInterval::iterator LR =
1202     CurrLI->FindLiveRangeContaining(LIs->getUseIndex(BarrierIdx));
1203   VNInfo *ValNo = LR->valno;
1204
1205   if (ValNo->def == ~1U) {
1206     // Defined by a dead def? How can this be?
1207     assert(0 && "Val# is defined by a dead def?");
1208     abort();
1209   }
1210
1211   MachineInstr *DefMI = (ValNo->def != ~0U)
1212     ? LIs->getInstructionFromIndex(ValNo->def) : NULL;
1213
1214   // If this would create a new join point, do not split.
1215   if (DefMI && createsNewJoin(LR, DefMI->getParent(), Barrier->getParent()))
1216     return false;
1217
1218   // Find all references in the barrier mbb.
1219   SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> RefsInMBB;
1220   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(CurrLI->reg),
1221          E = MRI->reg_end(); I != E; ++I) {
1222     MachineInstr *RefMI = &*I;
1223     if (RefMI->getParent() == BarrierMBB)
1224       RefsInMBB.insert(RefMI);
1225   }
1226
1227   // Find a point to restore the value after the barrier.
1228   unsigned RestoreIndex;
1229   MachineBasicBlock::iterator RestorePt =
1230     findRestorePoint(BarrierMBB, Barrier, LR->end, RefsInMBB, RestoreIndex);
1231   if (RestorePt == BarrierMBB->end())
1232     return false;
1233
1234   if (DefMI && LIs->isReMaterializable(*LI, ValNo, DefMI))
1235     if (Rematerialize(LI->reg, ValNo, DefMI, RestorePt,
1236                       RestoreIndex, RefsInMBB))
1237     return true;
1238
1239   // Add a spill either before the barrier or after the definition.
1240   MachineBasicBlock *DefMBB = DefMI ? DefMI->getParent() : NULL;
1241   const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(CurrLI->reg);
1242   unsigned SpillIndex = 0;
1243   MachineInstr *SpillMI = NULL;
1244   int SS = -1;
1245   if (ValNo->def == ~0U) {
1246     // If it's defined by a phi, we must split just before the barrier.
1247     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, 0, Barrier,
1248                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1249       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1250     } else {
1251       MachineBasicBlock::iterator SpillPt =
1252         findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, NULL, RefsInMBB, SpillIndex);
1253       if (SpillPt == BarrierMBB->begin())
1254         return false; // No gap to insert spill.
1255       // Add spill.
1256
1257       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1258       TII->storeRegToStackSlot(*BarrierMBB, SpillPt, CurrLI->reg, true, SS, RC);
1259       SpillMI = prior(SpillPt);
1260       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1261     }
1262   } else if (!IsAvailableInStack(DefMBB, CurrLI->reg, ValNo->def,
1263                                  RestoreIndex, SpillIndex, SS)) {
1264     // If it's already split, just restore the value. There is no need to spill
1265     // the def again.
1266     if (!DefMI)
1267       return false; // Def is dead. Do nothing.
1268
1269     if ((SpillMI = FoldSpill(LI->reg, RC, DefMI, Barrier,
1270                             BarrierMBB, SS, RefsInMBB))) {
1271       SpillIndex = LIs->getInstructionIndex(SpillMI);
1272     } else {
1273       // Check if it's possible to insert a spill after the def MI.
1274       MachineBasicBlock::iterator SpillPt;
1275       if (DefMBB == BarrierMBB) {
1276         // Add spill after the def and the last use before the barrier.
1277         SpillPt = findSpillPoint(BarrierMBB, Barrier, DefMI,
1278                                  RefsInMBB, SpillIndex);
1279         if (SpillPt == DefMBB->begin())
1280           return false; // No gap to insert spill.
1281       } else {
1282         SpillPt = findNextEmptySlot(DefMBB, DefMI, SpillIndex);
1283         if (SpillPt == DefMBB->end())
1284           return false; // No gap to insert spill.
1285       }
1286       // Add spill. The store instruction kills the register if def is before
1287       // the barrier in the barrier block.
1288       SS = CreateSpillStackSlot(CurrLI->reg, RC);
1289       TII->storeRegToStackSlot(*DefMBB, SpillPt, CurrLI->reg,
1290                                DefMBB == BarrierMBB, SS, RC);
1291       SpillMI = prior(SpillPt);
1292       LIs->InsertMachineInstrInMaps(SpillMI, SpillIndex);
1293     }
1294   }
1295
1296   // Remember def instruction index to spill index mapping.
1297   if (DefMI && SpillMI)
1298     Def2SpillMap[ValNo->def] = SpillIndex;
1299
1300   // Add restore.
1301   TII->loadRegFromStackSlot(*BarrierMBB, RestorePt, CurrLI->reg, SS, RC);
1302   MachineInstr *LoadMI = prior(RestorePt);
1303   LIs->InsertMachineInstrInMaps(LoadMI, RestoreIndex);
1304
1305   // If live interval is spilled in the same block as the barrier, just
1306   // create a hole in the interval.
1307   if (!DefMBB ||
1308       (SpillMI && SpillMI->getParent() == BarrierMBB)) {
1309     // Update spill stack slot live interval.
1310     UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1311                             LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1312
1313     UpdateRegisterInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1314                            LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1315
1316     ++NumSplits;
1317     return true;
1318   }
1319
1320   // Update spill stack slot live interval.
1321   UpdateSpillSlotInterval(ValNo, LIs->getUseIndex(SpillIndex)+1,
1322                           LIs->getDefIndex(RestoreIndex));
1323
1324   RepairLiveInterval(CurrLI, ValNo, DefMI, RestoreIndex);
1325
1326   ++NumSplits;
1327   return true;
1328 }
1329
1330 /// SplitRegLiveIntervals - Split all register live intervals that cross the
1331 /// barrier that's being processed.
1332 bool
1333 PreAllocSplitting::SplitRegLiveIntervals(const TargetRegisterClass **RCs) {
1334   // First find all the virtual registers whose live intervals are intercepted
1335   // by the current barrier.
1336   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intervals;
1337   for (const TargetRegisterClass **RC = RCs; *RC; ++RC) {
1338     if (TII->IgnoreRegisterClassBarriers(*RC))
1339       continue;
1340     std::vector<unsigned> &VRs = MRI->getRegClassVirtRegs(*RC);
1341     for (unsigned i = 0, e = VRs.size(); i != e; ++i) {
1342       unsigned Reg = VRs[i];
1343       if (!LIs->hasInterval(Reg))
1344         continue;
1345       LiveInterval *LI = &LIs->getInterval(Reg);
1346       if (LI->liveAt(BarrierIdx) && !Barrier->readsRegister(Reg))
1347         // Virtual register live interval is intercepted by the barrier. We
1348         // should split and shrink wrap its interval if possible.
1349         Intervals.push_back(LI);
1350     }
1351   }
1352
1353   // Process the affected live intervals.
1354   bool Change = false;
1355   while (!Intervals.empty()) {
1356     if (PreSplitLimit != -1 && (int)NumSplits == PreSplitLimit)
1357       break;
1358     LiveInterval *LI = Intervals.back();
1359     Intervals.pop_back();
1360     Change |= SplitRegLiveInterval(LI);
1361   }
1362
1363   return Change;
1364 }
1365
1366 bool PreAllocSplitting::createsNewJoin(LiveRange* LR,
1367                                        MachineBasicBlock* DefMBB,
1368                                        MachineBasicBlock* BarrierMBB) {
1369   if (DefMBB == BarrierMBB)
1370     return false;
1371
1372   if (LR->valno->hasPHIKill)
1373     return false;
1374
1375   unsigned MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(BarrierMBB);
1376   if (LR->end < MBBEnd)
1377     return false;
1378
1379   MachineLoopInfo& MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
1380   if (MLI.getLoopFor(DefMBB) != MLI.getLoopFor(BarrierMBB))
1381     return true;
1382
1383   MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
1384   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> Visited;
1385   typedef std::pair<MachineBasicBlock*,
1386                     MachineBasicBlock::succ_iterator> ItPair;
1387   SmallVector<ItPair, 4> Stack;
1388   Stack.push_back(std::make_pair(BarrierMBB, BarrierMBB->succ_begin()));
1389
1390   while (!Stack.empty()) {
1391     ItPair P = Stack.back();
1392     Stack.pop_back();
1393
1394     MachineBasicBlock* PredMBB = P.first;
1395     MachineBasicBlock::succ_iterator S = P.second;
1396
1397     if (S == PredMBB->succ_end())
1398       continue;
1399     else if (Visited.count(*S)) {
1400       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, ++S));
1401       continue;
1402     } else
1403       Stack.push_back(std::make_pair(PredMBB, S+1));
1404
1405     MachineBasicBlock* MBB = *S;
1406     Visited.insert(MBB);
1407
1408     if (MBB == BarrierMBB)
1409       return true;
1410
1411     MachineDomTreeNode* DefMDTN = MDT.getNode(DefMBB);
1412     MachineDomTreeNode* BarrierMDTN = MDT.getNode(BarrierMBB);
1413     MachineDomTreeNode* MDTN = MDT.getNode(MBB)->getIDom();
1414     while (MDTN) {
1415       if (MDTN == DefMDTN)
1416         return true;
1417       else if (MDTN == BarrierMDTN)
1418         break;
1419       MDTN = MDTN->getIDom();
1420     }
1421
1422     MBBEnd = LIs->getMBBEndIdx(MBB);
1423     if (LR->end > MBBEnd)
1424       Stack.push_back(std::make_pair(MBB, MBB->succ_begin()));
1425   }
1426
1427   return false;
1428 }
1429
1430
1431 bool PreAllocSplitting::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1432   CurrMF = &MF;
1433   TM     = &MF.getTarget();
1434   TII    = TM->getInstrInfo();
1435   MFI    = MF.getFrameInfo();
1436   MRI    = &MF.getRegInfo();
1437   LIs    = &getAnalysis<LiveIntervals>();
1438   LSs    = &getAnalysis<LiveStacks>();
1439
1440   bool MadeChange = false;
1441
1442   // Make sure blocks are numbered in order.
1443   MF.RenumberBlocks();
1444
1445   MachineBasicBlock *Entry = MF.begin();
1446   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> Visited;
1447
1448   for (df_ext_iterator<MachineBasicBlock*, SmallPtrSet<MachineBasicBlock*,16> >
1449          DFI = df_ext_begin(Entry, Visited), E = df_ext_end(Entry, Visited);
1450        DFI != E; ++DFI) {
1451     BarrierMBB = *DFI;
1452     for (MachineBasicBlock::iterator I = BarrierMBB->begin(),
1453            E = BarrierMBB->end(); I != E; ++I) {
1454       Barrier = &*I;
1455       const TargetRegisterClass **BarrierRCs =
1456         Barrier->getDesc().getRegClassBarriers();
1457       if (!BarrierRCs)
1458         continue;
1459       BarrierIdx = LIs->getInstructionIndex(Barrier);
1460       MadeChange |= SplitRegLiveIntervals(BarrierRCs);
1461     }
1462   }
1463
1464   return MadeChange;
1465 }