2c30bd81c66c17a00b9b6b54b4758bc40a1fe31b
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLinearScan.cpp
1 //===-- RegAllocLinearScan.cpp - Linear Scan register allocator -----------===//
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 a linear scan register allocator.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
15 #include "VirtRegMap.h"
16 #include "VirtRegRewriter.h"
17 #include "llvm/Function.h"
18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
19 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
25 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
26 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
27 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
28 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
29 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
30 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
31 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
34 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
35 #include "llvm/Support/Debug.h"
36 #include "llvm/Support/Compiler.h"
37 #include <algorithm>
38 #include <set>
39 #include <queue>
40 #include <memory>
41 #include <cmath>
42 using namespace llvm;
43
44 STATISTIC(NumIters     , "Number of iterations performed");
45 STATISTIC(NumBacktracks, "Number of times we had to backtrack");
46 STATISTIC(NumCoalesce,   "Number of copies coalesced");
47 STATISTIC(NumDowngrade,  "Number of registers downgraded");
48
49 static cl::opt<bool>
50 NewHeuristic("new-spilling-heuristic",
51              cl::desc("Use new spilling heuristic"),
52              cl::init(false), cl::Hidden);
53
54 static cl::opt<bool>
55 PreSplitIntervals("pre-alloc-split",
56                   cl::desc("Pre-register allocation live interval splitting"),
57                   cl::init(false), cl::Hidden);
58
59 static RegisterRegAlloc
60 linearscanRegAlloc("linearscan", "linear scan register allocator",
61                    createLinearScanRegisterAllocator);
62
63 namespace {
64   struct VISIBILITY_HIDDEN RALinScan : public MachineFunctionPass {
65     static char ID;
66     RALinScan() : MachineFunctionPass(&ID) {}
67
68     typedef std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator> IntervalPtr;
69     typedef SmallVector<IntervalPtr, 32> IntervalPtrs;
70   private:
71     /// RelatedRegClasses - This structure is built the first time a function is
72     /// compiled, and keeps track of which register classes have registers that
73     /// belong to multiple classes or have aliases that are in other classes.
74     EquivalenceClasses<const TargetRegisterClass*> RelatedRegClasses;
75     DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
76
77     // NextReloadMap - For each register in the map, it maps to the another
78     // register which is defined by a reload from the same stack slot and
79     // both reloads are in the same basic block.
80     DenseMap<unsigned, unsigned> NextReloadMap;
81
82     // DowngradedRegs - A set of registers which are being "downgraded", i.e.
83     // un-favored for allocation.
84     SmallSet<unsigned, 8> DowngradedRegs;
85
86     // DowngradeMap - A map from virtual registers to physical registers being
87     // downgraded for the virtual registers.
88     DenseMap<unsigned, unsigned> DowngradeMap;
89
90     MachineFunction* mf_;
91     MachineRegisterInfo* mri_;
92     const TargetMachine* tm_;
93     const TargetRegisterInfo* tri_;
94     const TargetInstrInfo* tii_;
95     BitVector allocatableRegs_;
96     LiveIntervals* li_;
97     LiveStacks* ls_;
98     const MachineLoopInfo *loopInfo;
99
100     /// handled_ - Intervals are added to the handled_ set in the order of their
101     /// start value.  This is uses for backtracking.
102     std::vector<LiveInterval*> handled_;
103
104     /// fixed_ - Intervals that correspond to machine registers.
105     ///
106     IntervalPtrs fixed_;
107
108     /// active_ - Intervals that are currently being processed, and which have a
109     /// live range active for the current point.
110     IntervalPtrs active_;
111
112     /// inactive_ - Intervals that are currently being processed, but which have
113     /// a hold at the current point.
114     IntervalPtrs inactive_;
115
116     typedef std::priority_queue<LiveInterval*,
117                                 SmallVector<LiveInterval*, 64>,
118                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
119     IntervalHeap unhandled_;
120
121     /// regUse_ - Tracks register usage.
122     SmallVector<unsigned, 32> regUse_;
123     SmallVector<unsigned, 32> regUseBackUp_;
124
125     /// vrm_ - Tracks register assignments.
126     VirtRegMap* vrm_;
127
128     std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter_;
129
130   public:
131     virtual const char* getPassName() const {
132       return "Linear Scan Register Allocator";
133     }
134
135     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
136       AU.addRequired<LiveIntervals>();
137       if (StrongPHIElim)
138         AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
139       // Make sure PassManager knows which analyses to make available
140       // to coalescing and which analyses coalescing invalidates.
141       AU.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
142       if (PreSplitIntervals)
143         AU.addRequiredID(PreAllocSplittingID);
144       AU.addRequired<LiveStacks>();
145       AU.addPreserved<LiveStacks>();
146       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
147       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
148       AU.addRequired<VirtRegMap>();
149       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
150       AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
151       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
152     }
153
154     /// runOnMachineFunction - register allocate the whole function
155     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
156
157   private:
158     /// linearScan - the linear scan algorithm
159     void linearScan();
160
161     /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
162     ///
163     void initIntervalSets();
164
165     /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping
166     /// ones to the inactive list.
167     void processActiveIntervals(unsigned CurPoint);
168
169     /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
170     /// ones to the active list.
171     void processInactiveIntervals(unsigned CurPoint);
172
173     /// hasNextReloadInterval - Return the next liveinterval that's being
174     /// defined by a reload from the same SS as the specified one.
175     LiveInterval *hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur);
176
177     /// DowngradeRegister - Downgrade a register for allocation.
178     void DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg);
179
180     /// UpgradeRegister - Upgrade a register for allocation.
181     void UpgradeRegister(unsigned Reg);
182
183     /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
184     /// is available, or spill.
185     void assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur);
186
187     void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
188                             unsigned reg, float weight,
189                             const TargetRegisterClass *RC);
190
191     /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
192     /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
193     /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
194     /// conflict with the interval.
195     void findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
196                             std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
197                             unsigned NumCands,
198                             SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals);
199
200     /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
201     /// try allocate the definition the same register as the source register
202     /// if the register is not defined during live time of the interval. This
203     /// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
204     /// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
205     /// different register classes or because the coalescer was overly
206     /// conservative.
207     unsigned attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg);
208
209     ///
210     /// Register usage / availability tracking helpers.
211     ///
212
213     void initRegUses() {
214       regUse_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
215       regUseBackUp_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
216     }
217
218     void finalizeRegUses() {
219 #ifndef NDEBUG
220       // Verify all the registers are "freed".
221       bool Error = false;
222       for (unsigned i = 0, e = tri_->getNumRegs(); i != e; ++i) {
223         if (regUse_[i] != 0) {
224           cerr << tri_->getName(i) << " is still in use!\n";
225           Error = true;
226         }
227       }
228       if (Error)
229         abort();
230 #endif
231       regUse_.clear();
232       regUseBackUp_.clear();
233     }
234
235     void addRegUse(unsigned physReg) {
236       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
237              "should be physical register!");
238       ++regUse_[physReg];
239       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as)
240         ++regUse_[*as];
241     }
242
243     void delRegUse(unsigned physReg) {
244       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
245              "should be physical register!");
246       assert(regUse_[physReg] != 0);
247       --regUse_[physReg];
248       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
249         assert(regUse_[*as] != 0);
250         --regUse_[*as];
251       }
252     }
253
254     bool isRegAvail(unsigned physReg) const {
255       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
256              "should be physical register!");
257       return regUse_[physReg] == 0;
258     }
259
260     void backUpRegUses() {
261       regUseBackUp_ = regUse_;
262     }
263
264     void restoreRegUses() {
265       regUse_ = regUseBackUp_;
266     }
267
268     ///
269     /// Register handling helpers.
270     ///
271
272     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
273     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
274     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
275     unsigned getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
276                             unsigned MaxInactiveCount,
277                             SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
278                             bool SkipDGRegs);
279
280     /// assignVirt2StackSlot - assigns this virtual register to a
281     /// stack slot. returns the stack slot
282     int assignVirt2StackSlot(unsigned virtReg);
283
284     void ComputeRelatedRegClasses();
285
286     template <typename ItTy>
287     void printIntervals(const char* const str, ItTy i, ItTy e) const {
288       if (str) DOUT << str << " intervals:\n";
289       for (; i != e; ++i) {
290         DOUT << "\t" << *i->first << " -> ";
291         unsigned reg = i->first->reg;
292         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
293           reg = vrm_->getPhys(reg);
294         }
295         DOUT << tri_->getName(reg) << '\n';
296       }
297     }
298   };
299   char RALinScan::ID = 0;
300 }
301
302 static RegisterPass<RALinScan>
303 X("linearscan-regalloc", "Linear Scan Register Allocator");
304
305 void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
306   // First pass, add all reg classes to the union, and determine at least one
307   // reg class that each register is in.
308   bool HasAliases = false;
309   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator RCI = tri_->regclass_begin(),
310        E = tri_->regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
311     RelatedRegClasses.insert(*RCI);
312     for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->begin(), E = (*RCI)->end();
313          I != E; ++I) {
314       HasAliases = HasAliases || *tri_->getAliasSet(*I) != 0;
315       
316       const TargetRegisterClass *&PRC = OneClassForEachPhysReg[*I];
317       if (PRC) {
318         // Already processed this register.  Just make sure we know that
319         // multiple register classes share a register.
320         RelatedRegClasses.unionSets(PRC, *RCI);
321       } else {
322         PRC = *RCI;
323       }
324     }
325   }
326   
327   // Second pass, now that we know conservatively what register classes each reg
328   // belongs to, add info about aliases.  We don't need to do this for targets
329   // without register aliases.
330   if (HasAliases)
331     for (DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
332          I = OneClassForEachPhysReg.begin(), E = OneClassForEachPhysReg.end();
333          I != E; ++I)
334       for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
335         RelatedRegClasses.unionSets(I->second, OneClassForEachPhysReg[*AS]);
336 }
337
338 /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
339 /// try allocate the definition the same register as the source register
340 /// if the register is not defined during live time of the interval. This
341 /// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
342 /// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
343 /// different register classes or because the coalescer was overly
344 /// conservative.
345 unsigned RALinScan::attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg) {
346   if ((cur.preference && cur.preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
347     return Reg;
348
349   VNInfo *vni = cur.begin()->valno;
350   if (!vni->def || vni->def == ~1U || vni->def == ~0U)
351     return Reg;
352   MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
353   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
354   if (!CopyMI ||
355       !tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
356     return Reg;
357   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
358     if (!vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
359       return Reg;
360     else
361       SrcReg = vrm_->getPhys(SrcReg);
362   }
363   if (Reg == SrcReg)
364     return Reg;
365
366   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur.reg);
367   if (!RC->contains(SrcReg))
368     return Reg;
369
370   // Try to coalesce.
371   if (!li_->conflictsWithPhysRegDef(cur, *vrm_, SrcReg)) {
372     DOUT << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(SrcReg)
373          << '\n';
374     vrm_->clearVirt(cur.reg);
375     vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, SrcReg);
376     ++NumCoalesce;
377     return SrcReg;
378   }
379
380   return Reg;
381 }
382
383 bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
384   mf_ = &fn;
385   mri_ = &fn.getRegInfo();
386   tm_ = &fn.getTarget();
387   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
388   tii_ = tm_->getInstrInfo();
389   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
390   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
391   ls_ = &getAnalysis<LiveStacks>();
392   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
393
394   // We don't run the coalescer here because we have no reason to
395   // interact with it.  If the coalescer requires interaction, it
396   // won't do anything.  If it doesn't require interaction, we assume
397   // it was run as a separate pass.
398
399   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
400   if (RelatedRegClasses.empty())
401     ComputeRelatedRegClasses();
402
403   // Also resize register usage trackers.
404   initRegUses();
405
406   vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
407   if (!rewriter_.get()) rewriter_.reset(createVirtRegRewriter());
408
409   initIntervalSets();
410
411   linearScan();
412
413   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
414   rewriter_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, li_);
415
416   assert(unhandled_.empty() && "Unhandled live intervals remain!");
417
418   finalizeRegUses();
419
420   fixed_.clear();
421   active_.clear();
422   inactive_.clear();
423   handled_.clear();
424   NextReloadMap.clear();
425   DowngradedRegs.clear();
426   DowngradeMap.clear();
427
428   return true;
429 }
430
431 /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
432 ///
433 void RALinScan::initIntervalSets()
434 {
435   assert(unhandled_.empty() && fixed_.empty() &&
436          active_.empty() && inactive_.empty() &&
437          "interval sets should be empty on initialization");
438
439   handled_.reserve(li_->getNumIntervals());
440
441   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
442     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second->reg)) {
443       mri_->setPhysRegUsed(i->second->reg);
444       fixed_.push_back(std::make_pair(i->second, i->second->begin()));
445     } else
446       unhandled_.push(i->second);
447   }
448 }
449
450 void RALinScan::linearScan()
451 {
452   // linear scan algorithm
453   DOUT << "********** LINEAR SCAN **********\n";
454   DOUT << "********** Function: " << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
455
456   DEBUG(printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
457
458   while (!unhandled_.empty()) {
459     // pick the interval with the earliest start point
460     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
461     unhandled_.pop();
462     ++NumIters;
463     DOUT << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n';
464
465     if (!cur->empty()) {
466       processActiveIntervals(cur->beginNumber());
467       processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
468
469       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
470              "Can only allocate virtual registers!");
471     }
472
473     // Allocating a virtual register. try to find a free
474     // physical register or spill an interval (possibly this one) in order to
475     // assign it one.
476     assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
477
478     DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
479     DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
480   }
481
482   // Expire any remaining active intervals
483   while (!active_.empty()) {
484     IntervalPtr &IP = active_.back();
485     unsigned reg = IP.first->reg;
486     DOUT << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n";
487     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
488            "Can only allocate virtual registers!");
489     reg = vrm_->getPhys(reg);
490     delRegUse(reg);
491     active_.pop_back();
492   }
493
494   // Expire any remaining inactive intervals
495   DEBUG(for (IntervalPtrs::reverse_iterator
496                i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
497         DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
498   inactive_.clear();
499
500   // Add live-ins to every BB except for entry. Also perform trivial coalescing.
501   MachineFunction::iterator EntryMBB = mf_->begin();
502   SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> LiveInMBBs;
503   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
504     LiveInterval &cur = *i->second;
505     unsigned Reg = 0;
506     bool isPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(cur.reg);
507     if (isPhys)
508       Reg = cur.reg;
509     else if (vrm_->isAssignedReg(cur.reg))
510       Reg = attemptTrivialCoalescing(cur, vrm_->getPhys(cur.reg));
511     if (!Reg)
512       continue;
513     // Ignore splited live intervals.
514     if (!isPhys && vrm_->getPreSplitReg(cur.reg))
515       continue;
516     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = cur.begin(), E = cur.end();
517          I != E; ++I) {
518       const LiveRange &LR = *I;
519       if (li_->findLiveInMBBs(LR.start, LR.end, LiveInMBBs)) {
520         for (unsigned i = 0, e = LiveInMBBs.size(); i != e; ++i)
521           if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB)
522             LiveInMBBs[i]->addLiveIn(Reg);
523         LiveInMBBs.clear();
524       }
525     }
526   }
527
528   DOUT << *vrm_;
529
530   // Look for physical registers that end up not being allocated even though
531   // register allocator had to spill other registers in its register class.
532   if (ls_->getNumIntervals() == 0)
533     return;
534   if (!vrm_->FindUnusedRegisters(tri_, li_))
535     return;
536 }
537
538 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
539 /// to the inactive list.
540 void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
541 {
542   DOUT << "\tprocessing active intervals:\n";
543
544   for (unsigned i = 0, e = active_.size(); i != e; ++i) {
545     LiveInterval *Interval = active_[i].first;
546     LiveInterval::iterator IntervalPos = active_[i].second;
547     unsigned reg = Interval->reg;
548
549     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
550
551     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
552       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
553       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
554              "Can only allocate virtual registers!");
555       reg = vrm_->getPhys(reg);
556       delRegUse(reg);
557
558       // Pop off the end of the list.
559       active_[i] = active_.back();
560       active_.pop_back();
561       --i; --e;
562
563     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
564       // Move inactive intervals to inactive list.
565       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n";
566       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
567              "Can only allocate virtual registers!");
568       reg = vrm_->getPhys(reg);
569       delRegUse(reg);
570       // add to inactive.
571       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
572
573       // Pop off the end of the list.
574       active_[i] = active_.back();
575       active_.pop_back();
576       --i; --e;
577     } else {
578       // Otherwise, just update the iterator position.
579       active_[i].second = IntervalPos;
580     }
581   }
582 }
583
584 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
585 /// ones to the active list.
586 void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
587 {
588   DOUT << "\tprocessing inactive intervals:\n";
589
590   for (unsigned i = 0, e = inactive_.size(); i != e; ++i) {
591     LiveInterval *Interval = inactive_[i].first;
592     LiveInterval::iterator IntervalPos = inactive_[i].second;
593     unsigned reg = Interval->reg;
594
595     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
596
597     if (IntervalPos == Interval->end()) {       // remove expired intervals.
598       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
599
600       // Pop off the end of the list.
601       inactive_[i] = inactive_.back();
602       inactive_.pop_back();
603       --i; --e;
604     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
605       // move re-activated intervals in active list
606       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n";
607       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
608              "Can only allocate virtual registers!");
609       reg = vrm_->getPhys(reg);
610       addRegUse(reg);
611       // add to active
612       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
613
614       // Pop off the end of the list.
615       inactive_[i] = inactive_.back();
616       inactive_.pop_back();
617       --i; --e;
618     } else {
619       // Otherwise, just update the iterator position.
620       inactive_[i].second = IntervalPos;
621     }
622   }
623 }
624
625 /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the specifed physical
626 /// register and its weight.
627 void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
628                                    unsigned reg, float weight,
629                                    const TargetRegisterClass *RC) {
630   SmallSet<unsigned, 4> Processed;
631   SmallSet<unsigned, 4> SuperAdded;
632   SmallVector<unsigned, 4> Supers;
633   Weights[reg] += weight;
634   Processed.insert(reg);
635   for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
636     Weights[*as] += weight;
637     Processed.insert(*as);
638     if (tri_->isSubRegister(*as, reg) &&
639         SuperAdded.insert(*as) &&
640         RC->contains(*as)) {
641       Supers.push_back(*as);
642     }
643   }
644
645   // If the alias is a super-register, and the super-register is in the
646   // register class we are trying to allocate. Then add the weight to all
647   // sub-registers of the super-register even if they are not aliases.
648   // e.g. allocating for GR32, bh is not used, updating bl spill weight.
649   //      bl should get the same spill weight otherwise it will be choosen
650   //      as a spill candidate since spilling bh doesn't make ebx available.
651   for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i) {
652     for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
653       if (!Processed.count(*sr))
654         Weights[*sr] += weight;
655   }
656 }
657
658 static
659 RALinScan::IntervalPtrs::iterator
660 FindIntervalInVector(RALinScan::IntervalPtrs &IP, LiveInterval *LI) {
661   for (RALinScan::IntervalPtrs::iterator I = IP.begin(), E = IP.end();
662        I != E; ++I)
663     if (I->first == LI) return I;
664   return IP.end();
665 }
666
667 static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
668   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
669     RALinScan::IntervalPtr &IP = V[i];
670     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
671                                                 IP.second, Point);
672     if (I != IP.first->begin()) --I;
673     IP.second = I;
674   }
675 }
676
677 /// addStackInterval - Create a LiveInterval for stack if the specified live
678 /// interval has been spilled.
679 static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
680                              LiveIntervals *li_,
681                              MachineRegisterInfo* mri_, VirtRegMap &vrm_) {
682   int SS = vrm_.getStackSlot(cur->reg);
683   if (SS == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
684     return;
685
686   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
687   LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS, RC);
688
689   VNInfo *VNI;
690   if (SI.hasAtLeastOneValue())
691     VNI = SI.getValNumInfo(0);
692   else
693     VNI = SI.getNextValue(~0U, 0, ls_->getVNInfoAllocator());
694
695   LiveInterval &RI = li_->getInterval(cur->reg);
696   // FIXME: This may be overly conservative.
697   SI.MergeRangesInAsValue(RI, VNI);
698 }
699
700 /// getConflictWeight - Return the number of conflicts between cur
701 /// live interval and defs and uses of Reg weighted by loop depthes.
702 static
703 float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg, LiveIntervals *li_,
704                         MachineRegisterInfo *mri_,
705                         const MachineLoopInfo *loopInfo) {
706   float Conflicts = 0;
707   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
708          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
709     MachineInstr *MI = &*I;
710     if (cur->liveAt(li_->getInstructionIndex(MI))) {
711       unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MI->getParent());
712       Conflicts += powf(10.0f, (float)loopDepth);
713     }
714   }
715   return Conflicts;
716 }
717
718 /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
719 /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
720 /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
721 /// conflict with the interval.
722 void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
723                             std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
724                             unsigned NumCands,
725                             SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals) {
726   // We have figured out the *best* register to spill. But there are other
727   // registers that are pretty good as well (spill weight within 3%). Spill
728   // the one that has fewest defs and uses that conflict with cur.
729   float Conflicts[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
730   SmallVector<LiveInterval*, 8> SLIs[3];
731
732   DOUT << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
733   DEBUG(for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
734           DOUT << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
735         DOUT << "\n";);
736   
737   // Calculate the number of conflicts of each candidate.
738   for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
739     unsigned Reg = i->first->reg;
740     unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
741     if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second))
742       continue;
743     for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
744       unsigned Candidate = Candidates[j].first;
745       if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
746         if (NumCands > 1)
747           Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
748         SLIs[j].push_back(i->first);
749       }
750     }
751   }
752
753   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end(); ++i){
754     unsigned Reg = i->first->reg;
755     unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
756     if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1))
757       continue;
758     for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
759       unsigned Candidate = Candidates[j].first;
760       if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
761         if (NumCands > 1)
762           Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
763         SLIs[j].push_back(i->first);
764       }
765     }
766   }
767
768   // Which is the best candidate?
769   unsigned BestCandidate = 0;
770   float MinConflicts = Conflicts[0];
771   for (unsigned i = 1; i != NumCands; ++i) {
772     if (Conflicts[i] < MinConflicts) {
773       BestCandidate = i;
774       MinConflicts = Conflicts[i];
775     }
776   }
777
778   std::copy(SLIs[BestCandidate].begin(), SLIs[BestCandidate].end(),
779             std::back_inserter(SpillIntervals));
780 }
781
782 namespace {
783   struct WeightCompare {
784     typedef std::pair<unsigned, float> RegWeightPair;
785     bool operator()(const RegWeightPair &LHS, const RegWeightPair &RHS) const {
786       return LHS.second < RHS.second;
787     }
788   };
789 }
790
791 static bool weightsAreClose(float w1, float w2) {
792   if (!NewHeuristic)
793     return false;
794
795   float diff = w1 - w2;
796   if (diff <= 0.02f)  // Within 0.02f
797     return true;
798   return (diff / w2) <= 0.05f;  // Within 5%.
799 }
800
801 LiveInterval *RALinScan::hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur) {
802   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator I = NextReloadMap.find(cur->reg);
803   if (I == NextReloadMap.end())
804     return 0;
805   return &li_->getInterval(I->second);
806 }
807
808 void RALinScan::DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg) {
809   bool isNew = DowngradedRegs.insert(Reg);
810   isNew = isNew; // Silence compiler warning.
811   assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
812   DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, Reg));
813   for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS) {
814     isNew = DowngradedRegs.insert(*AS);
815     isNew = isNew; // Silence compiler warning.
816     assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
817     DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, *AS));
818   }
819   ++NumDowngrade;
820 }
821
822 void RALinScan::UpgradeRegister(unsigned Reg) {
823   if (Reg) {
824     DowngradedRegs.erase(Reg);
825     for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS)
826       DowngradedRegs.erase(*AS);
827   }
828 }
829
830 namespace {
831   struct LISorter {
832     bool operator()(LiveInterval* A, LiveInterval* B) {
833       return A->beginNumber() < B->beginNumber();
834     }
835   };
836 }
837
838 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
839 /// spill.
840 void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
841 {
842   DOUT << "\tallocating current interval: ";
843
844   // This is an implicitly defined live interval, just assign any register.
845   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
846   if (cur->empty()) {
847     unsigned physReg = cur->preference;
848     if (!physReg)
849       physReg = *RC->allocation_order_begin(*mf_);
850     DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
851     // Note the register is not really in use.
852     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
853     return;
854   }
855
856   backUpRegUses();
857
858   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
859   unsigned StartPosition = cur->beginNumber();
860   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
861
862   // If start of this live interval is defined by a move instruction and its
863   // source is assigned a physical register that is compatible with the target
864   // register class, then we should try to assign it the same register.
865   // This can happen when the move is from a larger register class to a smaller
866   // one, e.g. X86::mov32to32_. These move instructions are not coalescable.
867   if (!cur->preference && cur->hasAtLeastOneValue()) {
868     VNInfo *vni = cur->begin()->valno;
869     if (vni->def && vni->def != ~1U && vni->def != ~0U) {
870       MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
871       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
872       if (CopyMI &&
873           tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg)) {
874         unsigned Reg = 0;
875         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
876           Reg = SrcReg;
877         else if (vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
878           Reg = vrm_->getPhys(SrcReg);
879         if (Reg) {
880           if (SrcSubReg)
881             Reg = tri_->getSubReg(Reg, SrcSubReg);
882           if (DstSubReg)
883             Reg = tri_->getMatchingSuperReg(Reg, DstSubReg, RC);
884           if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
885             cur->preference = Reg;
886         }
887       }
888     }
889   }
890
891   // For every interval in inactive we overlap with, mark the
892   // register as not free and update spill weights.
893   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
894          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
895     unsigned Reg = i->first->reg;
896     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
897            "Can only allocate virtual registers!");
898     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(Reg);
899     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
900     // don't check it.
901     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
902         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
903       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
904       addRegUse(Reg);
905       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
906     }
907   }
908   
909   // Speculatively check to see if we can get a register right now.  If not,
910   // we know we won't be able to by adding more constraints.  If so, we can
911   // check to see if it is valid.  Doing an exhaustive search of the fixed_ list
912   // is very bad (it contains all callee clobbered registers for any functions
913   // with a call), so we want to avoid doing that if possible.
914   unsigned physReg = getFreePhysReg(cur);
915   unsigned BestPhysReg = physReg;
916   if (physReg) {
917     // We got a register.  However, if it's in the fixed_ list, we might
918     // conflict with it.  Check to see if we conflict with it or any of its
919     // aliases.
920     SmallSet<unsigned, 8> RegAliases;
921     for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
922       RegAliases.insert(*AS);
923     
924     bool ConflictsWithFixed = false;
925     for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
926       IntervalPtr &IP = fixed_[i];
927       if (physReg == IP.first->reg || RegAliases.count(IP.first->reg)) {
928         // Okay, this reg is on the fixed list.  Check to see if we actually
929         // conflict.
930         LiveInterval *I = IP.first;
931         if (I->endNumber() > StartPosition) {
932           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
933           IP.second = II;
934           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
935             --II;
936           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
937             ConflictsWithFixed = true;
938             break;
939           }
940         }
941       }
942     }
943     
944     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
945     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
946     // regUse_ so we can do an accurate query.
947     if (ConflictsWithFixed) {
948       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
949       // free and update spill weights.
950       for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
951         IntervalPtr &IP = fixed_[i];
952         LiveInterval *I = IP.first;
953
954         const TargetRegisterClass *RegRC = OneClassForEachPhysReg[I->reg];
955         if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&       
956             I->endNumber() > StartPosition) {
957           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
958           IP.second = II;
959           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
960             --II;
961           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
962             unsigned reg = I->reg;
963             addRegUse(reg);
964             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
965           }
966         }
967       }
968
969       // Using the newly updated regUse_ object, which includes conflicts in the
970       // future, see if there are any registers available.
971       physReg = getFreePhysReg(cur);
972     }
973   }
974     
975   // Restore the physical register tracker, removing information about the
976   // future.
977   restoreRegUses();
978   
979   // If we find a free register, we are done: assign this virtual to
980   // the free physical register and add this interval to the active
981   // list.
982   if (physReg) {
983     DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
984     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
985     addRegUse(physReg);
986     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
987     handled_.push_back(cur);
988
989     // "Upgrade" the physical register since it has been allocated.
990     UpgradeRegister(physReg);
991     if (LiveInterval *NextReloadLI = hasNextReloadInterval(cur)) {
992       // "Downgrade" physReg to try to keep physReg from being allocated until
993       // the next reload from the same SS is allocated. 
994       NextReloadLI->preference = physReg;
995       DowngradeRegister(cur, physReg);
996     }
997     return;
998   }
999   DOUT << "no free registers\n";
1000
1001   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
1002   std::vector<float> SpillWeights(tri_->getNumRegs(), 0.0f);
1003   for (std::vector<std::pair<unsigned, float> >::iterator
1004        I = SpillWeightsToAdd.begin(), E = SpillWeightsToAdd.end(); I != E; ++I)
1005     updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, RC);
1006   
1007   // for each interval in active, update spill weights.
1008   for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
1009        i != e; ++i) {
1010     unsigned reg = i->first->reg;
1011     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
1012            "Can only allocate virtual registers!");
1013     reg = vrm_->getPhys(reg);
1014     updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, RC);
1015   }
1016  
1017   DOUT << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n";
1018
1019   // Find a register to spill.
1020   float minWeight = HUGE_VALF;
1021   unsigned minReg = 0; /*cur->preference*/;  // Try the pref register first.
1022
1023   bool Found = false;
1024   std::vector<std::pair<unsigned,float> > RegsWeights;
1025   if (!minReg || SpillWeights[minReg] == HUGE_VALF)
1026     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
1027            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
1028       unsigned reg = *i;
1029       float regWeight = SpillWeights[reg];
1030       if (minWeight > regWeight)
1031         Found = true;
1032       RegsWeights.push_back(std::make_pair(reg, regWeight));
1033     }
1034   
1035   // If we didn't find a register that is spillable, try aliases?
1036   if (!Found) {
1037     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
1038            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
1039       unsigned reg = *i;
1040       // No need to worry about if the alias register size < regsize of RC.
1041       // We are going to spill all registers that alias it anyway.
1042       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as)
1043         RegsWeights.push_back(std::make_pair(*as, SpillWeights[*as]));
1044     }
1045   }
1046
1047   // Sort all potential spill candidates by weight.
1048   std::sort(RegsWeights.begin(), RegsWeights.end(), WeightCompare());
1049   minReg = RegsWeights[0].first;
1050   minWeight = RegsWeights[0].second;
1051   if (minWeight == HUGE_VALF) {
1052     // All registers must have inf weight. Just grab one!
1053     minReg = BestPhysReg ? BestPhysReg : *RC->allocation_order_begin(*mf_);
1054     if (cur->weight == HUGE_VALF ||
1055         li_->getApproximateInstructionCount(*cur) == 0) {
1056       // Spill a physical register around defs and uses.
1057       if (li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_)) {
1058         // spillPhysRegAroundRegDefsUses may have invalidated iterator stored
1059         // in fixed_. Reset them.
1060         for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
1061           IntervalPtr &IP = fixed_[i];
1062           LiveInterval *I = IP.first;
1063           if (I->reg == minReg || tri_->isSubRegister(minReg, I->reg))
1064             IP.second = I->advanceTo(I->begin(), StartPosition);
1065         }
1066
1067         DowngradedRegs.clear();
1068         assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
1069       } else {
1070         cerr << "Ran out of registers during register allocation!\n";
1071         exit(1);
1072       }
1073       return;
1074     }
1075   }
1076
1077   // Find up to 3 registers to consider as spill candidates.
1078   unsigned LastCandidate = RegsWeights.size() >= 3 ? 3 : 1;
1079   while (LastCandidate > 1) {
1080     if (weightsAreClose(RegsWeights[LastCandidate-1].second, minWeight))
1081       break;
1082     --LastCandidate;
1083   }
1084
1085   DOUT << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
1086   DEBUG(for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
1087           DOUT << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
1088                << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n");
1089
1090   // If the current has the minimum weight, we need to spill it and
1091   // add any added intervals back to unhandled, and restart
1092   // linearscan.
1093   if (cur->weight != HUGE_VALF && cur->weight <= minWeight) {
1094     DOUT << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n';
1095     SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
1096     std::vector<LiveInterval*> added =
1097       li_->addIntervalsForSpills(*cur, spillIs, loopInfo, *vrm_);
1098     std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
1099     addStackInterval(cur, ls_, li_, mri_, *vrm_);
1100     if (added.empty())
1101       return;  // Early exit if all spills were folded.
1102
1103     // Merge added with unhandled.  Note that we have already sorted
1104     // intervals returned by addIntervalsForSpills by their starting
1105     // point.
1106     // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
1107     // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
1108     // same basic block.
1109     MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
1110     LiveInterval *LastReload = 0;
1111     int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
1112     for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
1113       LiveInterval *ReloadLi = added[i];
1114       if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
1115           li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
1116         unsigned ReloadIdx = ReloadLi->beginNumber();
1117         MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
1118         int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
1119         if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
1120           // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
1121           // allocate both reloads the same register and make sure the reg
1122           // isn't clobbered in between if at all possible.
1123           assert(LastReload->beginNumber() < ReloadIdx);
1124           NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
1125         }
1126         LastReloadMBB = ReloadMBB;
1127         LastReload = ReloadLi;
1128         LastReloadSS = ReloadSS;
1129       }
1130       unhandled_.push(ReloadLi);
1131     }
1132     return;
1133   }
1134
1135   ++NumBacktracks;
1136
1137   // Push the current interval back to unhandled since we are going
1138   // to re-run at least this iteration. Since we didn't modify it it
1139   // should go back right in the front of the list
1140   unhandled_.push(cur);
1141
1142   assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(minReg) &&
1143          "did not choose a register to spill?");
1144
1145   // We spill all intervals aliasing the register with
1146   // minimum weight, rollback to the interval with the earliest
1147   // start point and let the linear scan algorithm run again
1148   SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
1149
1150   // Determine which intervals have to be spilled.
1151   findIntervalsToSpill(cur, RegsWeights, LastCandidate, spillIs);
1152
1153   // Set of spilled vregs (used later to rollback properly)
1154   SmallSet<unsigned, 8> spilled;
1155
1156   // The earliest start of a Spilled interval indicates up to where
1157   // in handled we need to roll back
1158   unsigned earliestStart = cur->beginNumber();
1159
1160   // Spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
1161   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
1162   // current interval as the rest do not affect its allocation. we also keep
1163   // track of the earliest start of all spilled live intervals since this will
1164   // mark our rollback point.
1165   std::vector<LiveInterval*> added;
1166   while (!spillIs.empty()) {
1167     LiveInterval *sli = spillIs.back();
1168     spillIs.pop_back();
1169     DOUT << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n';
1170     earliestStart = std::min(earliestStart, sli->beginNumber());
1171     std::vector<LiveInterval*> newIs =
1172       li_->addIntervalsForSpills(*sli, spillIs, loopInfo, *vrm_);
1173     addStackInterval(sli, ls_, li_, mri_, *vrm_);
1174     std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
1175     spilled.insert(sli->reg);
1176   }
1177
1178   DOUT << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n';
1179
1180   // Scan handled in reverse order up to the earliest start of a
1181   // spilled live interval and undo each one, restoring the state of
1182   // unhandled.
1183   while (!handled_.empty()) {
1184     LiveInterval* i = handled_.back();
1185     // If this interval starts before t we are done.
1186     if (i->beginNumber() < earliestStart)
1187       break;
1188     DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n';
1189     handled_.pop_back();
1190
1191     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
1192     // inactive to properly update regUse_ and the VirtRegMap.
1193     IntervalPtrs::iterator it;
1194     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
1195       active_.erase(it);
1196       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
1197       if (!spilled.count(i->reg))
1198         unhandled_.push(i);
1199       delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
1200       vrm_->clearVirt(i->reg);
1201     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
1202       inactive_.erase(it);
1203       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
1204       if (!spilled.count(i->reg))
1205         unhandled_.push(i);
1206       vrm_->clearVirt(i->reg);
1207     } else {
1208       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(i->reg) &&
1209              "Can only allocate virtual registers!");
1210       vrm_->clearVirt(i->reg);
1211       unhandled_.push(i);
1212     }
1213
1214     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator ii = DowngradeMap.find(i->reg);
1215     if (ii == DowngradeMap.end())
1216       // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
1217       // preference now since the source interval allocation may have been
1218       // undone as well.
1219       i->preference = 0;
1220     else {
1221       UpgradeRegister(ii->second);
1222     }
1223   }
1224
1225   // Rewind the iterators in the active, inactive, and fixed lists back to the
1226   // point we reverted to.
1227   RevertVectorIteratorsTo(active_, earliestStart);
1228   RevertVectorIteratorsTo(inactive_, earliestStart);
1229   RevertVectorIteratorsTo(fixed_, earliestStart);
1230
1231   // Scan the rest and undo each interval that expired after t and
1232   // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
1233   // put it in inactive if required)
1234   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
1235     LiveInterval *HI = handled_[i];
1236     if (!HI->expiredAt(earliestStart) &&
1237         HI->expiredAt(cur->beginNumber())) {
1238       DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n';
1239       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
1240       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
1241       addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
1242     }
1243   }
1244
1245   // Merge added with unhandled.
1246   // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
1247   // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
1248   // same basic block.
1249   MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
1250   LiveInterval *LastReload = 0;
1251   int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
1252   std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
1253   for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
1254     LiveInterval *ReloadLi = added[i];
1255     if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
1256         li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
1257       unsigned ReloadIdx = ReloadLi->beginNumber();
1258       MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
1259       int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
1260       if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
1261         // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
1262         // allocate both reloads the same register and make sure the reg
1263         // isn't clobbered in between if at all possible.
1264         assert(LastReload->beginNumber() < ReloadIdx);
1265         NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
1266       }
1267       LastReloadMBB = ReloadMBB;
1268       LastReload = ReloadLi;
1269       LastReloadSS = ReloadSS;
1270     }
1271     unhandled_.push(ReloadLi);
1272   }
1273 }
1274
1275 unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
1276                                    unsigned MaxInactiveCount,
1277                                    SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
1278                                    bool SkipDGRegs) {
1279   unsigned FreeReg = 0;
1280   unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
1281
1282   TargetRegisterClass::iterator I = RC->allocation_order_begin(*mf_);
1283   TargetRegisterClass::iterator E = RC->allocation_order_end(*mf_);
1284   assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
1285
1286   // Scan for the first available register.
1287   for (; I != E; ++I) {
1288     unsigned Reg = *I;
1289     // Ignore "downgraded" registers.
1290     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
1291       continue;
1292     if (isRegAvail(Reg)) {
1293       FreeReg = Reg;
1294       if (FreeReg < inactiveCounts.size())
1295         FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
1296       else
1297         FreeRegInactiveCount = 0;
1298       break;
1299     }
1300   }
1301
1302   // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
1303   // return this register.
1304   if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
1305     return FreeReg;
1306   
1307   // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
1308   // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
1309   // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
1310   // reevaluated now.
1311   for (; I != E; ++I) {
1312     unsigned Reg = *I;
1313     // Ignore "downgraded" registers.
1314     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
1315       continue;
1316     if (isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
1317         FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
1318       FreeReg = Reg;
1319       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
1320       if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
1321         break;    // We found the one with the max inactive count.
1322     }
1323   }
1324
1325   return FreeReg;
1326 }
1327
1328 /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
1329 /// interval if we have one, otherwise return 0.
1330 unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
1331   SmallVector<unsigned, 256> inactiveCounts;
1332   unsigned MaxInactiveCount = 0;
1333   
1334   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
1335   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
1336  
1337   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
1338        i != e; ++i) {
1339     unsigned reg = i->first->reg;
1340     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
1341            "Can only allocate virtual registers!");
1342
1343     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
1344     // don't check it.
1345     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(reg);
1346     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
1347       reg = vrm_->getPhys(reg);
1348       if (inactiveCounts.size() <= reg)
1349         inactiveCounts.resize(reg+1);
1350       ++inactiveCounts[reg];
1351       MaxInactiveCount = std::max(MaxInactiveCount, inactiveCounts[reg]);
1352     }
1353   }
1354
1355   // If copy coalescer has assigned a "preferred" register, check if it's
1356   // available first.
1357   if (cur->preference) {
1358     DOUT << "(preferred: " << tri_->getName(cur->preference) << ") ";
1359     if (isRegAvail(cur->preference) && 
1360         RC->contains(cur->preference))
1361       return cur->preference;
1362   }
1363
1364   if (!DowngradedRegs.empty()) {
1365     unsigned FreeReg = getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
1366                                       true);
1367     if (FreeReg)
1368       return FreeReg;
1369   }
1370   return getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
1371 }
1372
1373 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {
1374   return new RALinScan();
1375 }