lib/CodeGen/RegAllocLinearScan.cpp

   1 //===-- RegAllocLinearScan.cpp - Linear Scan register allocator -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements a linear scan register allocator.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  14 #include "llvm/Function.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervals.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  22 #include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/Support/CFG.h"
  26 #include "Support/Debug.h"
  27 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
  28 #include "Support/Statistic.h"
  29 #include "Support/STLExtras.h"
  30 #include <algorithm>
  31 using namespace llvm;
  32
  33 namespace {
  34     Statistic<> numSpilled ("ra-linearscan", "Number of registers spilled");
  35     Statistic<> numReloaded("ra-linearscan", "Number of registers reloaded");
  36
  37     class PhysRegTracker {
  38     private:
  39         const MRegisterInfo* mri_;
  40         std::vector<unsigned> regUse_;
  41
  42     public:
  43         PhysRegTracker(MachineFunction* mf)
  44             : mri_(mf ? mf->getTarget().getRegisterInfo() : NULL) {
  45             if (mri_) {
  46                 regUse_.assign(mri_->getNumRegs(), 0);
  47             }
  48         }
  49
  50         PhysRegTracker(const PhysRegTracker& rhs)
  51             : mri_(rhs.mri_),
  52               regUse_(rhs.regUse_) {
  53         }
  54
  55         const PhysRegTracker& operator=(const PhysRegTracker& rhs) {
  56             mri_ = rhs.mri_;
  57             regUse_ = rhs.regUse_;
  58             return *this;
  59         }
  60
  61         void addPhysRegUse(unsigned physReg) {
  62             ++regUse_[physReg];
  63             for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
  64                 physReg = *as;
  65                 ++regUse_[physReg];
  66             }
  67         }
  68
  69         void delPhysRegUse(unsigned physReg) {
  70             assert(regUse_[physReg] != 0);
  71             --regUse_[physReg];
  72             for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
  73                 physReg = *as;
  74                 assert(regUse_[physReg] != 0);
  75                 --regUse_[physReg];
  76             }
  77         }
  78
  79         bool isPhysRegAvail(unsigned physReg) const {
  80             return regUse_[physReg] == 0;
  81         }
  82     };
  83
  84     class RA : public MachineFunctionPass {
  85     private:
  86         MachineFunction* mf_;
  87         const TargetMachine* tm_;
  88         const MRegisterInfo* mri_;
  89         LiveIntervals* li_;
  90         typedef std::list<LiveIntervals::Interval*> IntervalPtrs;
  91         IntervalPtrs unhandled_, fixed_, active_, inactive_, handled_;
  92
  93         PhysRegTracker prt_;
  94
  95         typedef std::map<unsigned, unsigned> Virt2PhysMap;
  96         Virt2PhysMap v2pMap_;
  97
  98         typedef std::map<unsigned, int> Virt2StackSlotMap;
  99         Virt2StackSlotMap v2ssMap_;
 100
 101         int instrAdded_;
 102
 103         typedef std::vector<float> SpillWeights;
 104         SpillWeights spillWeights_;
 105
 106     public:
 107         RA()
 108             : prt_(NULL) {
 109
 110         }
 111
 112         virtual const char* getPassName() const {
 113             return "Linear Scan Register Allocator";
 114         }
 115
 116         virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 117             AU.addRequired<LiveVariables>();
 118             AU.addRequired<LiveIntervals>();
 119             MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 120         }
 121
 122         /// runOnMachineFunction - register allocate the whole function
 123         bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
 124
 125         void releaseMemory();
 126
 127     private:
 128         /// initIntervalSets - initializa the four interval sets:
 129         /// unhandled, fixed, active and inactive
 130         void initIntervalSets(LiveIntervals::Intervals& li);
 131
 132         /// processActiveIntervals - expire old intervals and move
 133         /// non-overlapping ones to the incative list
 134         void processActiveIntervals(IntervalPtrs::value_type cur);
 135
 136         /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move
 137         /// overlapping ones to the active list
 138         void processInactiveIntervals(IntervalPtrs::value_type cur);
 139
 140         /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the
 141         /// specifed physical register and its weight
 142         void updateSpillWeights(unsigned reg, SpillWeights::value_type weight);
 143
 144         /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
 145         /// is available, or spill.
 146         void assignRegOrStackSlotAtInterval(IntervalPtrs::value_type cur);
 147
 148         /// addSpillCode - adds spill code for interval. The interval
 149         /// must be modified by LiveIntervals::updateIntervalForSpill.
 150         void addSpillCode(IntervalPtrs::value_type li, int slot);
 151
 152         ///
 153         /// register handling helpers
 154         ///
 155
 156         /// getFreePhysReg - return a free physical register for this
 157         /// virtual register interval if we have one, otherwise return
 158         /// 0
 159         unsigned getFreePhysReg(IntervalPtrs::value_type cur);
 160
 161         /// assignVirt2PhysReg - assigns the free physical register to
 162         /// the virtual register passed as arguments
 163         Virt2PhysMap::iterator
 164         assignVirt2PhysReg(unsigned virtReg, unsigned physReg);
 165
 166         /// clearVirtReg - free the physical register associated with this
 167         /// virtual register and disassociate virtual->physical and
 168         /// physical->virtual mappings
 169         void clearVirtReg(Virt2PhysMap::iterator it);
 170
 171         /// assignVirt2StackSlot - assigns this virtual register to a
 172         /// stack slot. returns the stack slot
 173         int assignVirt2StackSlot(unsigned virtReg);
 174
 175         /// getStackSlot - returns the offset of the specified
 176         /// register on the stack
 177         int getStackSlot(unsigned virtReg);
 178
 179         void printVirtRegAssignment() const {
 180             std::cerr << "register assignment:\n";
 181
 182             for (Virt2PhysMap::const_iterator
 183                      i = v2pMap_.begin(), e = v2pMap_.end(); i != e; ++i) {
 184                 assert(i->second != 0);
 185                 std::cerr << '[' << i->first << ','
 186                           << mri_->getName(i->second) << "]\n";
 187             }
 188             for (Virt2StackSlotMap::const_iterator
 189                      i = v2ssMap_.begin(), e = v2ssMap_.end(); i != e; ++i) {
 190                 std::cerr << '[' << i->first << ",ss#" << i->second << "]\n";
 191             }
 192             std::cerr << '\n';
 193         }
 194
 195         void printIntervals(const char* const str,
 196                             RA::IntervalPtrs::const_iterator i,
 197                             RA::IntervalPtrs::const_iterator e) const {
 198             if (str) std::cerr << str << " intervals:\n";
 199             for (; i != e; ++i) {
 200                 std::cerr << "\t\t" << **i << " -> ";
 201                 unsigned reg = (*i)->reg;
 202                 if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 203                     Virt2PhysMap::const_iterator it = v2pMap_.find(reg);
 204                     reg = (it == v2pMap_.end() ? 0 : it->second);
 205                 }
 206                 std::cerr << mri_->getName(reg) << '\n';
 207             }
 208         }
 209     };
 210 }
 211
 212 void RA::releaseMemory()
 213 {
 214     v2pMap_.clear();
 215     v2ssMap_.clear();
 216     unhandled_.clear();
 217     active_.clear();
 218     inactive_.clear();
 219     fixed_.clear();
 220     handled_.clear();
 221 }
 222
 223 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
 224     mf_ = &fn;
 225     tm_ = &fn.getTarget();
 226     mri_ = tm_->getRegisterInfo();
 227     li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 228     prt_ = PhysRegTracker(mf_);
 229
 230     initIntervalSets(li_->getIntervals());
 231
 232     // linear scan algorithm
 233     DEBUG(std::cerr << "Machine Function\n");
 234
 235     DEBUG(printIntervals("\tunhandled", unhandled_.begin(), unhandled_.end()));
 236     DEBUG(printIntervals("\tfixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
 237     DEBUG(printIntervals("\tactive", active_.begin(), active_.end()));
 238     DEBUG(printIntervals("\tinactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
 239
 240     while (!unhandled_.empty() || !fixed_.empty()) {
 241         // pick the interval with the earliest start point
 242         IntervalPtrs::value_type cur;
 243         if (fixed_.empty()) {
 244             cur = unhandled_.front();
 245             unhandled_.pop_front();
 246         }
 247         else if (unhandled_.empty()) {
 248             cur = fixed_.front();
 249             fixed_.pop_front();
 250         }
 251         else if (unhandled_.front()->start() < fixed_.front()->start()) {
 252             cur = unhandled_.front();
 253             unhandled_.pop_front();
 254         }
 255         else {
 256             cur = fixed_.front();
 257             fixed_.pop_front();
 258         }
 259
 260         DEBUG(std::cerr << *cur << '\n');
 261
 262         processActiveIntervals(cur);
 263         processInactiveIntervals(cur);
 264
 265         // if this register is fixed we are done
 266         if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(cur->reg)) {
 267             prt_.addPhysRegUse(cur->reg);
 268             active_.push_back(cur);
 269             handled_.push_back(cur);
 270         }
 271         // otherwise we are allocating a virtual register. try to find
 272         // a free physical register or spill an interval in order to
 273         // assign it one (we could spill the current though).
 274         else {
 275             assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
 276         }
 277
 278         DEBUG(printIntervals("\tactive", active_.begin(), active_.end()));
 279         DEBUG(printIntervals("\tinactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));    }
 280
 281     // expire any remaining active intervals
 282     for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
 283         unsigned reg = (*i)->reg;
 284         DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << **i << " expired\n");
 285         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 286             reg = v2pMap_[reg];
 287         }
 288         prt_.delPhysRegUse(reg);
 289     }
 290
 291     DEBUG(printVirtRegAssignment());
 292     DEBUG(std::cerr << "finished register allocation\n");
 293
 294     const TargetInstrInfo& tii = tm_->getInstrInfo();
 295
 296     DEBUG(std::cerr << "Rewrite machine code:\n");
 297     for (MachineFunction::iterator mbbi = mf_->begin(), mbbe = mf_->end();
 298          mbbi != mbbe; ++mbbi) {
 299         instrAdded_ = 0;
 300
 301         for (MachineBasicBlock::iterator mii = mbbi->begin(), mie = mbbi->end();
 302              mii != mie; ++mii) {
 303             DEBUG(std::cerr << '\t'; mii->print(std::cerr, *tm_));
 304
 305             // use our current mapping and actually replace every
 306             // virtual register with its allocated physical registers
 307             DEBUG(std::cerr << "\t\treplacing virtual registers with mapped "
 308                   "physical registers:\n");
 309             for (unsigned i = 0, e = mii->getNumOperands();
 310                  i != e; ++i) {
 311                 MachineOperand& op = mii->getOperand(i);
 312                 if (op.isRegister() &&
 313                     MRegisterInfo::isVirtualRegister(op.getReg())) {
 314                     unsigned virtReg = op.getReg();
 315                     Virt2PhysMap::iterator it = v2pMap_.find(virtReg);
 316                     assert(it != v2pMap_.end() &&
 317                            "all virtual registers must be allocated");
 318                     unsigned physReg = it->second;
 319                     assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg));
 320                     DEBUG(std::cerr << "\t\t\t%reg" << virtReg
 321                           << " -> " << mri_->getName(physReg) << '\n');
 322                     mii->SetMachineOperandReg(i, physReg);
 323                 }
 324             }
 325         }
 326     }
 327
 328     return true;
 329 }
 330
 331 void RA::initIntervalSets(LiveIntervals::Intervals& li)
 332 {
 333     assert(unhandled_.empty() && fixed_.empty() &&
 334            active_.empty() && inactive_.empty() &&
 335            "interval sets should be empty on initialization");
 336
 337     for (LiveIntervals::Intervals::iterator i = li.begin(), e = li.end();
 338          i != e; ++i) {
 339         if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg))
 340             fixed_.push_back(&*i);
 341         else
 342             unhandled_.push_back(&*i);
 343     }
 344 }
 345
 346 void RA::processActiveIntervals(IntervalPtrs::value_type cur)
 347 {
 348     DEBUG(std::cerr << "\tprocessing active intervals:\n");
 349     for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end();) {
 350         unsigned reg = (*i)->reg;
 351         // remove expired intervals
 352         if ((*i)->expiredAt(cur->start())) {
 353             DEBUG(std::cerr << "\t\tinterval " << **i << " expired\n");
 354             if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 355                 reg = v2pMap_[reg];
 356             }
 357             prt_.delPhysRegUse(reg);
 358             // remove from active
 359             i = active_.erase(i);
 360         }
 361         // move inactive intervals to inactive list
 362         else if (!(*i)->liveAt(cur->start())) {
 363             DEBUG(std::cerr << "\t\t\tinterval " << **i << " inactive\n");
 364             if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 365                 reg = v2pMap_[reg];
 366             }
 367             prt_.delPhysRegUse(reg);
 368             // add to inactive
 369             inactive_.push_back(*i);
 370             // remove from active
 371             i = active_.erase(i);
 372         }
 373         else {
 374             ++i;
 375         }
 376     }
 377 }
 378
 379 void RA::processInactiveIntervals(IntervalPtrs::value_type cur)
 380 {
 381     DEBUG(std::cerr << "\tprocessing inactive intervals:\n");
 382     for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end();) {
 383         unsigned reg = (*i)->reg;
 384
 385         // remove expired intervals
 386         if ((*i)->expiredAt(cur->start())) {
 387             DEBUG(std::cerr << "\t\t\tinterval " << **i << " expired\n");
 388             // remove from inactive
 389             i = inactive_.erase(i);
 390         }
 391         // move re-activated intervals in active list
 392         else if ((*i)->liveAt(cur->start())) {
 393             DEBUG(std::cerr << "\t\t\tinterval " << **i << " active\n");
 394             if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
 395                 reg = v2pMap_[reg];
 396             }
 397             prt_.addPhysRegUse(reg);
 398             // add to active
 399             active_.push_back(*i);
 400             // remove from inactive
 401             i = inactive_.erase(i);
 402         }
 403         else {
 404             ++i;
 405         }
 406     }
 407 }
 408
 409 void RA::updateSpillWeights(unsigned reg, SpillWeights::value_type weight)
 410 {
 411     spillWeights_[reg] += weight;
 412     for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(reg); *as; ++as)
 413         spillWeights_[*as] += weight;
 414 }
 415
 416 void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(IntervalPtrs::value_type cur)
 417 {
 418     DEBUG(std::cerr << "\tallocating current interval:\n");
 419
 420     PhysRegTracker backupPrt = prt_;
 421
 422     spillWeights_.assign(mri_->getNumRegs(), 0.0);
 423
 424     // for each interval in active update spill weights
 425     for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
 426          i != e; ++i) {
 427         unsigned reg = (*i)->reg;
 428         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
 429             reg = v2pMap_[reg];
 430         updateSpillWeights(reg, (*i)->weight);
 431     }
 432
 433     // for every interval in inactive we overlap with, mark the
 434     // register as not free and update spill weights
 435     for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
 436              e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
 437         if (cur->overlaps(**i)) {
 438             unsigned reg = (*i)->reg;
 439             if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
 440                 reg = v2pMap_[reg];
 441             prt_.addPhysRegUse(reg);
 442             updateSpillWeights(reg, (*i)->weight);
 443         }
 444     }
 445
 446     // for every interval in fixed we overlap with,
 447     // mark the register as not free and update spill weights
 448     for (IntervalPtrs::const_iterator i = fixed_.begin(),
 449              e = fixed_.end(); i != e; ++i) {
 450         if (cur->overlaps(**i)) {
 451             unsigned reg = (*i)->reg;
 452             prt_.addPhysRegUse(reg);
 453             updateSpillWeights(reg, (*i)->weight);
 454         }
 455     }
 456
 457     unsigned physReg = getFreePhysReg(cur);
 458     // restore the physical register tracker
 459     prt_ = backupPrt;
 460     // if we find a free register, we are done: assign this virtual to
 461     // the free physical register and add this interval to the active
 462     // list.
 463     if (physReg) {
 464         assignVirt2PhysReg(cur->reg, physReg);
 465         active_.push_back(cur);
 466         handled_.push_back(cur);
 467         return;
 468     }
 469
 470     DEBUG(std::cerr << "\t\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n");
 471     // push the current interval back to unhandled since we are going
 472     // to re-run at least this iteration
 473     unhandled_.push_front(cur);
 474
 475     float minWeight = std::numeric_limits<float>::infinity();
 476     unsigned minReg = 0;
 477     const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
 478     for (TargetRegisterClass::iterator i = rc->allocation_order_begin(*mf_);
 479          i != rc->allocation_order_end(*mf_); ++i) {
 480         unsigned reg = *i;
 481         if (minWeight > spillWeights_[reg]) {
 482             minWeight = spillWeights_[reg];
 483             minReg = reg;
 484         }
 485     }
 486     DEBUG(std::cerr << "\t\t\tregister with min weight: "
 487           << mri_->getName(minReg) << " (" << minWeight << ")\n");
 488
 489     // if the current has the minimum weight, we need to modify it,
 490     // push it back in unhandled and let the linear scan algorithm run
 491     // again
 492     if (cur->weight < minWeight) {
 493         DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tspilling(c): " << *cur;);
 494         int slot = assignVirt2StackSlot(cur->reg);
 495         li_->updateSpilledInterval(*cur);
 496         addSpillCode(cur, slot);
 497         DEBUG(std::cerr << "[ " << *cur << " ]\n");
 498         return;
 499     }
 500
 501     // otherwise we spill all intervals aliasing the register with
 502     // minimum weight, rollback to the interval with the earliest
 503     // start point and let the linear scan algorithm run again
 504     std::vector<bool> toSpill(mri_->getNumRegs(), false);
 505     toSpill[minReg] = true;
 506     for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(minReg); *as; ++as)
 507         toSpill[*as] = true;
 508     unsigned earliestStart = cur->start();
 509
 510     for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin();
 511          i != active_.end(); ++i) {
 512         unsigned reg = (*i)->reg;
 513         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 514             toSpill[v2pMap_[reg]] &&
 515             cur->overlaps(**i)) {
 516             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tspilling(a): " << **i);
 517             int slot = assignVirt2StackSlot((*i)->reg);
 518             li_->updateSpilledInterval(**i);
 519             addSpillCode(*i, slot);
 520             DEBUG(std::cerr << "[ " << **i << " ]\n");
 521             earliestStart = std::min(earliestStart, (*i)->start());
 522         }
 523     }
 524     for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin();
 525          i != inactive_.end(); ++i) {
 526         unsigned reg = (*i)->reg;
 527         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
 528             toSpill[v2pMap_[reg]] &&
 529             cur->overlaps(**i)) {
 530             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\tspilling(i): " << **i << '\n');
 531             int slot = assignVirt2StackSlot((*i)->reg);
 532             li_->updateSpilledInterval(**i);
 533             addSpillCode(*i, slot);
 534             DEBUG(std::cerr << "[ " << **i << " ]\n");
 535             earliestStart = std::min(earliestStart, (*i)->start());
 536         }
 537     }
 538
 539     DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n');
 540     // scan handled in reverse order and undo each one, restoring the
 541     // state of unhandled and fixed
 542     while (!handled_.empty()) {
 543         IntervalPtrs::value_type i = handled_.back();
 544         // if this interval starts before t we are done
 545         if (i->start() < earliestStart)
 546             break;
 547         DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n');
 548         handled_.pop_back();
 549         IntervalPtrs::iterator it;
 550         if ((it = find(active_.begin(), active_.end(), i)) != active_.end()) {
 551             active_.erase(it);
 552             if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg)) {
 553                 fixed_.push_front(i);
 554                 prt_.delPhysRegUse(i->reg);
 555             }
 556             else {
 557                 Virt2PhysMap::iterator v2pIt = v2pMap_.find(i->reg);
 558                 clearVirtReg(v2pIt);
 559                 unhandled_.push_front(i);
 560                 prt_.delPhysRegUse(v2pIt->second);
 561             }
 562         }
 563         else if ((it = find(inactive_.begin(), inactive_.end(), i)) != inactive_.end()) {
 564             inactive_.erase(it);
 565             if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg))
 566                 fixed_.push_front(i);
 567             else {
 568                 Virt2PhysMap::iterator v2pIt = v2pMap_.find(i->reg);
 569                 clearVirtReg(v2pIt);
 570                 unhandled_.push_front(i);
 571             }
 572         }
 573         else {
 574             if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg))
 575                 fixed_.push_front(i);
 576             else {
 577                 Virt2PhysMap::iterator v2pIt = v2pMap_.find(i->reg);
 578                 clearVirtReg(v2pIt);
 579                 unhandled_.push_front(i);
 580             }
 581         }
 582     }
 583
 584     // scan the rest and undo each interval that expired after t and
 585     // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
 586     // put it in inactive if required)
 587     IntervalPtrs::iterator i = handled_.begin(), e = handled_.end();
 588     for (; i != e; ++i) {
 589         if (!(*i)->expiredAt(earliestStart) && (*i)->expiredAt(cur->start())) {
 590             DEBUG(std::cerr << "\t\t\t\t\tundo changes for: " << **i << '\n');
 591             active_.push_back(*i);
 592             if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister((*i)->reg))
 593                 prt_.addPhysRegUse((*i)->reg);
 594             else {
 595                 assert(v2pMap_.count((*i)->reg));
 596                 prt_.addPhysRegUse(v2pMap_.find((*i)->reg)->second);
 597             }
 598         }
 599     }
 600 }
 601
 602 void RA::addSpillCode(IntervalPtrs::value_type li, int slot)
 603 {
 604     // We scan the instructions corresponding to each range. We load
 605     // when we have a use and spill at end of basic blocks or end of
 606     // ranges only if the register was modified.
 607     const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(li->reg);
 608
 609     for (LiveIntervals::Interval::Ranges::iterator i = li->ranges.begin(),
 610              e = li->ranges.end(); i != e; ++i) {
 611         unsigned index = i->first & ~1;
 612         unsigned end = i->second;
 613
 614     entry:
 615         bool dirty = false, loaded = false;
 616
 617         // skip deleted instructions. getInstructionFromIndex returns
 618         // null if the instruction was deleted (because of coalescing
 619         // for example)
 620         while (!li_->getInstructionFromIndex(index)) index += 2;
 621         MachineBasicBlock::iterator mi = li_->getInstructionFromIndex(index);
 622         MachineBasicBlock* mbb = mi->getParent();
 623
 624         for (; index < end; index += 2) {
 625             // ignore deleted instructions
 626             while (!li_->getInstructionFromIndex(index)) index += 2;
 627
 628             // if we changed basic block we need to start over
 629             mi = li_->getInstructionFromIndex(index);
 630             if (mbb != mi->getParent()) {
 631                 if (dirty) {
 632                     mi = li_->getInstructionFromIndex(index-2);
 633                     assert(mbb == mi->getParent() &&
 634                            "rewound to wrong instruction?");
 635                     DEBUG(std::cerr << "add store for reg" << li->reg << " to "
 636                           "stack slot " << slot << " after: ";
 637                           mi->print(std::cerr, *tm_));
 638                     ++numSpilled;
 639                     mri_->storeRegToStackSlot(*mi->getParent(),
 640                                               next(mi), li->reg, slot, rc);
 641                 }
 642                 goto entry;
 643             }
 644
 645             // if it is used in this instruction load it
 646             for (unsigned i = 0; i < mi->getNumOperands(); ++i) {
 647                 MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 648                 if (mop.isRegister() && mop.getReg() == li->reg &&
 649                     mop.isUse() && !loaded) {
 650                     loaded = true;
 651                     DEBUG(std::cerr << "add load for reg" << li->reg
 652                           << " from stack slot " << slot << " before: ";
 653                           mi->print(std::cerr, *tm_));
 654                     ++numReloaded;
 655                     mri_->loadRegFromStackSlot(*mi->getParent(),
 656                                                mi, li->reg, slot, rc);
 657                 }
 658             }
 659
 660             // if it is defined in this instruction mark as dirty
 661             for (unsigned i = 0; i < mi->getNumOperands(); ++i) {
 662                 MachineOperand& mop = mi->getOperand(i);
 663                 if (mop.isRegister() && mop.getReg() == li->reg &&
 664                     mop.isDef())
 665                     dirty = loaded = true;
 666             }
 667         }
 668         if (dirty) {
 669             mi = li_->getInstructionFromIndex(index-2);
 670             assert(mbb == mi->getParent() &&
 671                    "rewound to wrong instruction?");
 672             DEBUG(std::cerr << "add store for reg" << li->reg << " to "
 673                   "stack slot " << slot << " after: ";
 674                   mi->print(std::cerr, *tm_));
 675             ++numSpilled;
 676             mri_->storeRegToStackSlot(*mi->getParent(),
 677                                       next(mi), li->reg, slot, rc);
 678         }
 679     }
 680 }
 681
 682 unsigned RA::getFreePhysReg(IntervalPtrs::value_type cur)
 683 {
 684     DEBUG(std::cerr << "\t\tgetting free physical register: ");
 685     const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
 686
 687     for (TargetRegisterClass::iterator i = rc->allocation_order_begin(*mf_);
 688          i != rc->allocation_order_end(*mf_); ++i) {
 689         unsigned reg = *i;
 690         if (prt_.isPhysRegAvail(reg)) {
 691             DEBUG(std::cerr << mri_->getName(reg) << '\n');
 692             return reg;
 693         }
 694     }
 695
 696     DEBUG(std::cerr << "no free register\n");
 697     return 0;
 698 }
 699
 700 RA::Virt2PhysMap::iterator
 701 RA::assignVirt2PhysReg(unsigned virtReg, unsigned physReg)
 702 {
 703     bool inserted;
 704     Virt2PhysMap::iterator it;
 705     tie(it, inserted) = v2pMap_.insert(std::make_pair(virtReg, physReg));
 706     assert(inserted && "attempting to assign a virt->phys mapping to an "
 707            "already mapped register");
 708     prt_.addPhysRegUse(physReg);
 709     return it;
 710 }
 711
 712 void RA::clearVirtReg(Virt2PhysMap::iterator it)
 713 {
 714     assert(it != v2pMap_.end() &&
 715            "attempting to clear a not allocated virtual register");
 716     unsigned physReg = it->second;
 717     v2pMap_.erase(it);
 718     DEBUG(std::cerr << "\t\t\tcleared register " << mri_->getName(physReg)
 719           << "\n");
 720 }
 721
 722
 723 int RA::assignVirt2StackSlot(unsigned virtReg)
 724 {
 725     const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(virtReg);
 726     int frameIndex = mf_->getFrameInfo()->CreateStackObject(rc);
 727
 728     bool inserted = v2ssMap_.insert(std::make_pair(virtReg, frameIndex)).second;
 729     assert(inserted && "attempt to assign stack slot to spilled register!");
 730     return frameIndex;
 731 }
 732
 733 int RA::getStackSlot(unsigned virtReg)
 734 {
 735     assert(v2ssMap_.count(virtReg) &&
 736            "attempt to get stack slot for a non spilled register");
 737     return v2ssMap_.find(virtReg)->second;
 738 }
 739
 740 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {
 741     return new RA();
 742 }