a667f97a4e854f6764316616e54f26c570e7f8fc
[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 "Spiller.h"
18 #include "llvm/Function.h"
19 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
20 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
27 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
29 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
30 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
31 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
32 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
33 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
37 #include "llvm/Support/Debug.h"
38 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
40 #include <algorithm>
41 #include <set>
42 #include <queue>
43 #include <memory>
44 #include <cmath>
45
46 using namespace llvm;
47
48 STATISTIC(NumIters     , "Number of iterations performed");
49 STATISTIC(NumBacktracks, "Number of times we had to backtrack");
50 STATISTIC(NumCoalesce,   "Number of copies coalesced");
51 STATISTIC(NumDowngrade,  "Number of registers downgraded");
52
53 static cl::opt<bool>
54 NewHeuristic("new-spilling-heuristic",
55              cl::desc("Use new spilling heuristic"),
56              cl::init(false), cl::Hidden);
57
58 static cl::opt<bool>
59 PreSplitIntervals("pre-alloc-split",
60                   cl::desc("Pre-register allocation live interval splitting"),
61                   cl::init(false), cl::Hidden);
62
63 static cl::opt<bool>
64 TrivCoalesceEnds("trivial-coalesce-ends",
65                   cl::desc("Attempt trivial coalescing of interval ends"),
66                   cl::init(false), cl::Hidden);
67
68 static RegisterRegAlloc
69 linearscanRegAlloc("linearscan", "linear scan register allocator",
70                    createLinearScanRegisterAllocator);
71
72 namespace {
73   // When we allocate a register, add it to a fixed-size queue of
74   // registers to skip in subsequent allocations. This trades a small
75   // amount of register pressure and increased spills for flexibility in
76   // the post-pass scheduler.
77   //
78   // Note that in a the number of registers used for reloading spills
79   // will be one greater than the value of this option.
80   //
81   // One big limitation of this is that it doesn't differentiate between
82   // different register classes. So on x86-64, if there is xmm register
83   // pressure, it can caused fewer GPRs to be held in the queue.
84   static cl::opt<unsigned>
85   NumRecentlyUsedRegs("linearscan-skip-count",
86                       cl::desc("Number of registers for linearscan to remember"
87                                "to skip."),
88                       cl::init(0),
89                       cl::Hidden);
90  
91   struct RALinScan : public MachineFunctionPass {
92     static char ID;
93     RALinScan() : MachineFunctionPass(ID) {
94       // Initialize the queue to record recently-used registers.
95       if (NumRecentlyUsedRegs > 0)
96         RecentRegs.resize(NumRecentlyUsedRegs, 0);
97       RecentNext = RecentRegs.begin();
98     }
99
100     typedef std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator> IntervalPtr;
101     typedef SmallVector<IntervalPtr, 32> IntervalPtrs;
102   private:
103     /// RelatedRegClasses - This structure is built the first time a function is
104     /// compiled, and keeps track of which register classes have registers that
105     /// belong to multiple classes or have aliases that are in other classes.
106     EquivalenceClasses<const TargetRegisterClass*> RelatedRegClasses;
107     DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
108
109     // NextReloadMap - For each register in the map, it maps to the another
110     // register which is defined by a reload from the same stack slot and
111     // both reloads are in the same basic block.
112     DenseMap<unsigned, unsigned> NextReloadMap;
113
114     // DowngradedRegs - A set of registers which are being "downgraded", i.e.
115     // un-favored for allocation.
116     SmallSet<unsigned, 8> DowngradedRegs;
117
118     // DowngradeMap - A map from virtual registers to physical registers being
119     // downgraded for the virtual registers.
120     DenseMap<unsigned, unsigned> DowngradeMap;
121
122     MachineFunction* mf_;
123     MachineRegisterInfo* mri_;
124     const TargetMachine* tm_;
125     const TargetRegisterInfo* tri_;
126     const TargetInstrInfo* tii_;
127     BitVector allocatableRegs_;
128     BitVector reservedRegs_;
129     LiveIntervals* li_;
130     LiveStacks* ls_;
131     MachineLoopInfo *loopInfo;
132
133     /// handled_ - Intervals are added to the handled_ set in the order of their
134     /// start value.  This is uses for backtracking.
135     std::vector<LiveInterval*> handled_;
136
137     /// fixed_ - Intervals that correspond to machine registers.
138     ///
139     IntervalPtrs fixed_;
140
141     /// active_ - Intervals that are currently being processed, and which have a
142     /// live range active for the current point.
143     IntervalPtrs active_;
144
145     /// inactive_ - Intervals that are currently being processed, but which have
146     /// a hold at the current point.
147     IntervalPtrs inactive_;
148
149     typedef std::priority_queue<LiveInterval*,
150                                 SmallVector<LiveInterval*, 64>,
151                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
152     IntervalHeap unhandled_;
153
154     /// regUse_ - Tracks register usage.
155     SmallVector<unsigned, 32> regUse_;
156     SmallVector<unsigned, 32> regUseBackUp_;
157
158     /// vrm_ - Tracks register assignments.
159     VirtRegMap* vrm_;
160
161     std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter_;
162
163     std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
164
165     // The queue of recently-used registers.
166     SmallVector<unsigned, 4> RecentRegs;
167     SmallVector<unsigned, 4>::iterator RecentNext;
168
169     // Record that we just picked this register.
170     void recordRecentlyUsed(unsigned reg) {
171       assert(reg != 0 && "Recently used register is NOREG!");
172       if (!RecentRegs.empty()) {
173         *RecentNext++ = reg;
174         if (RecentNext == RecentRegs.end())
175           RecentNext = RecentRegs.begin();
176       }
177     }
178
179   public:
180     virtual const char* getPassName() const {
181       return "Linear Scan Register Allocator";
182     }
183
184     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
185       AU.setPreservesCFG();
186       AU.addRequired<LiveIntervals>();
187       AU.addPreserved<SlotIndexes>();
188       if (StrongPHIElim)
189         AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
190       // Make sure PassManager knows which analyses to make available
191       // to coalescing and which analyses coalescing invalidates.
192       AU.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
193       AU.addRequired<CalculateSpillWeights>();
194       if (PreSplitIntervals)
195         AU.addRequiredID(PreAllocSplittingID);
196       AU.addRequired<LiveStacks>();
197       AU.addPreserved<LiveStacks>();
198       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
199       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
200       AU.addRequired<VirtRegMap>();
201       AU.addPreserved<VirtRegMap>();
202       AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
203       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
204     }
205
206     /// runOnMachineFunction - register allocate the whole function
207     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
208
209     // Determine if we skip this register due to its being recently used.
210     bool isRecentlyUsed(unsigned reg) const {
211       return std::find(RecentRegs.begin(), RecentRegs.end(), reg) !=
212              RecentRegs.end();
213     }
214
215   private:
216     /// linearScan - the linear scan algorithm
217     void linearScan();
218
219     /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
220     ///
221     void initIntervalSets();
222
223     /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping
224     /// ones to the inactive list.
225     void processActiveIntervals(SlotIndex CurPoint);
226
227     /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
228     /// ones to the active list.
229     void processInactiveIntervals(SlotIndex CurPoint);
230
231     /// hasNextReloadInterval - Return the next liveinterval that's being
232     /// defined by a reload from the same SS as the specified one.
233     LiveInterval *hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur);
234
235     /// DowngradeRegister - Downgrade a register for allocation.
236     void DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg);
237
238     /// UpgradeRegister - Upgrade a register for allocation.
239     void UpgradeRegister(unsigned Reg);
240
241     /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
242     /// is available, or spill.
243     void assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur);
244
245     void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
246                             unsigned reg, float weight,
247                             const TargetRegisterClass *RC);
248
249     /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
250     /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
251     /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
252     /// conflict with the interval.
253     void findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
254                             std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
255                             unsigned NumCands,
256                             SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals);
257
258     /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
259     /// try to allocate the definition to the same register as the source,
260     /// if the register is not defined during the life time of the interval.
261     /// This eliminates a copy, and is used to coalesce copies which were not
262     /// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
263     /// different register classes or because the coalescer was overly
264     /// conservative.
265     unsigned attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg);
266
267     ///
268     /// Register usage / availability tracking helpers.
269     ///
270
271     void initRegUses() {
272       regUse_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
273       regUseBackUp_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
274     }
275
276     void finalizeRegUses() {
277 #ifndef NDEBUG
278       // Verify all the registers are "freed".
279       bool Error = false;
280       for (unsigned i = 0, e = tri_->getNumRegs(); i != e; ++i) {
281         if (regUse_[i] != 0) {
282           dbgs() << tri_->getName(i) << " is still in use!\n";
283           Error = true;
284         }
285       }
286       if (Error)
287         llvm_unreachable(0);
288 #endif
289       regUse_.clear();
290       regUseBackUp_.clear();
291     }
292
293     void addRegUse(unsigned physReg) {
294       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
295              "should be physical register!");
296       ++regUse_[physReg];
297       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as)
298         ++regUse_[*as];
299     }
300
301     void delRegUse(unsigned physReg) {
302       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
303              "should be physical register!");
304       assert(regUse_[physReg] != 0);
305       --regUse_[physReg];
306       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
307         assert(regUse_[*as] != 0);
308         --regUse_[*as];
309       }
310     }
311
312     bool isRegAvail(unsigned physReg) const {
313       assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
314              "should be physical register!");
315       return regUse_[physReg] == 0;
316     }
317
318     void backUpRegUses() {
319       regUseBackUp_ = regUse_;
320     }
321
322     void restoreRegUses() {
323       regUse_ = regUseBackUp_;
324     }
325
326     ///
327     /// Register handling helpers.
328     ///
329
330     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
331     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
332     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
333     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
334                             const TargetRegisterClass *RC,
335                             unsigned MaxInactiveCount,
336                             SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
337                             bool SkipDGRegs);
338
339     void ComputeRelatedRegClasses();
340
341     template <typename ItTy>
342     void printIntervals(const char* const str, ItTy i, ItTy e) const {
343       DEBUG({
344           if (str)
345             dbgs() << str << " intervals:\n";
346
347           for (; i != e; ++i) {
348             dbgs() << "\t" << *i->first << " -> ";
349
350             unsigned reg = i->first->reg;
351             if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
352               reg = vrm_->getPhys(reg);
353
354             dbgs() << tri_->getName(reg) << '\n';
355           }
356         });
357     }
358   };
359   char RALinScan::ID = 0;
360 }
361
362 INITIALIZE_PASS(RALinScan, "linearscan-regalloc",
363                 "Linear Scan Register Allocator", false, false);
364
365 void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
366   // First pass, add all reg classes to the union, and determine at least one
367   // reg class that each register is in.
368   bool HasAliases = false;
369   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator RCI = tri_->regclass_begin(),
370        E = tri_->regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
371     RelatedRegClasses.insert(*RCI);
372     for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->begin(), E = (*RCI)->end();
373          I != E; ++I) {
374       HasAliases = HasAliases || *tri_->getAliasSet(*I) != 0;
375       
376       const TargetRegisterClass *&PRC = OneClassForEachPhysReg[*I];
377       if (PRC) {
378         // Already processed this register.  Just make sure we know that
379         // multiple register classes share a register.
380         RelatedRegClasses.unionSets(PRC, *RCI);
381       } else {
382         PRC = *RCI;
383       }
384     }
385   }
386   
387   // Second pass, now that we know conservatively what register classes each reg
388   // belongs to, add info about aliases.  We don't need to do this for targets
389   // without register aliases.
390   if (HasAliases)
391     for (DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
392          I = OneClassForEachPhysReg.begin(), E = OneClassForEachPhysReg.end();
393          I != E; ++I)
394       for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
395         RelatedRegClasses.unionSets(I->second, OneClassForEachPhysReg[*AS]);
396 }
397
398 /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy, try
399 /// allocate the definition the same register as the source register if the
400 /// register is not defined during live time of the interval. If the interval is
401 /// killed by a copy, try to use the destination register. This eliminates a
402 /// copy. This is used to coalesce copies which were not coalesced away before
403 /// allocation either due to dest and src being in different register classes or
404 /// because the coalescer was overly conservative.
405 unsigned RALinScan::attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg) {
406   unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur.reg);
407   if ((Preference && Preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
408     return Reg;
409
410   // We cannot handle complicated live ranges. Simple linear stuff only.
411   if (cur.ranges.size() != 1)
412     return Reg;
413
414   const LiveRange &range = cur.ranges.front();
415
416   VNInfo *vni = range.valno;
417   if (vni->isUnused())
418     return Reg;
419
420   unsigned CandReg;
421   {
422     MachineInstr *CopyMI;
423     if (vni->def != SlotIndex() && vni->isDefAccurate() &&
424         (CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def)) && CopyMI->isCopy())
425       // Defined by a copy, try to extend SrcReg forward
426       CandReg = CopyMI->getOperand(1).getReg();
427     else if (TrivCoalesceEnds &&
428             (CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(range.end.getBaseIndex())) &&
429              CopyMI->isCopy() && cur.reg == CopyMI->getOperand(1).getReg())
430       // Only used by a copy, try to extend DstReg backwards
431       CandReg = CopyMI->getOperand(0).getReg();
432     else
433       return Reg;
434   }
435
436   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(CandReg)) {
437     if (!vrm_->isAssignedReg(CandReg))
438       return Reg;
439     CandReg = vrm_->getPhys(CandReg);
440   }
441   if (Reg == CandReg)
442     return Reg;
443
444   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur.reg);
445   if (!RC->contains(CandReg))
446     return Reg;
447
448   if (li_->conflictsWithPhysReg(cur, *vrm_, CandReg))
449     return Reg;
450
451   // Try to coalesce.
452   DEBUG(dbgs() << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(CandReg)
453         << '\n');
454   vrm_->clearVirt(cur.reg);
455   vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, CandReg);
456
457   ++NumCoalesce;
458   return CandReg;
459 }
460
461 bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
462   mf_ = &fn;
463   mri_ = &fn.getRegInfo();
464   tm_ = &fn.getTarget();
465   tri_ = tm_->getRegisterInfo();
466   tii_ = tm_->getInstrInfo();
467   allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
468   reservedRegs_ = tri_->getReservedRegs(fn);
469   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
470   ls_ = &getAnalysis<LiveStacks>();
471   loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
472
473   // We don't run the coalescer here because we have no reason to
474   // interact with it.  If the coalescer requires interaction, it
475   // won't do anything.  If it doesn't require interaction, we assume
476   // it was run as a separate pass.
477
478   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
479   if (RelatedRegClasses.empty())
480     ComputeRelatedRegClasses();
481
482   // Also resize register usage trackers.
483   initRegUses();
484
485   vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
486   if (!rewriter_.get()) rewriter_.reset(createVirtRegRewriter());
487   
488   spiller_.reset(createSpiller(*this, *mf_, *vrm_));
489   
490   initIntervalSets();
491
492   linearScan();
493
494   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
495   rewriter_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, li_);
496
497   assert(unhandled_.empty() && "Unhandled live intervals remain!");
498
499   finalizeRegUses();
500
501   fixed_.clear();
502   active_.clear();
503   inactive_.clear();
504   handled_.clear();
505   NextReloadMap.clear();
506   DowngradedRegs.clear();
507   DowngradeMap.clear();
508   spiller_.reset(0);
509
510   return true;
511 }
512
513 /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
514 ///
515 void RALinScan::initIntervalSets()
516 {
517   assert(unhandled_.empty() && fixed_.empty() &&
518          active_.empty() && inactive_.empty() &&
519          "interval sets should be empty on initialization");
520
521   handled_.reserve(li_->getNumIntervals());
522
523   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
524     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second->reg)) {
525       if (!i->second->empty()) {
526         mri_->setPhysRegUsed(i->second->reg);
527         fixed_.push_back(std::make_pair(i->second, i->second->begin()));
528       }
529     } else {
530       if (i->second->empty()) {
531         assignRegOrStackSlotAtInterval(i->second);
532       }
533       else
534         unhandled_.push(i->second);
535     }
536   }
537 }
538
539 void RALinScan::linearScan() {
540   // linear scan algorithm
541   DEBUG({
542       dbgs() << "********** LINEAR SCAN **********\n"
543              << "********** Function: " 
544              << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
545       printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end());
546     });
547
548   while (!unhandled_.empty()) {
549     // pick the interval with the earliest start point
550     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
551     unhandled_.pop();
552     ++NumIters;
553     DEBUG(dbgs() << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n');
554
555     assert(!cur->empty() && "Empty interval in unhandled set.");
556
557     processActiveIntervals(cur->beginIndex());
558     processInactiveIntervals(cur->beginIndex());
559
560     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
561            "Can only allocate virtual registers!");
562
563     // Allocating a virtual register. try to find a free
564     // physical register or spill an interval (possibly this one) in order to
565     // assign it one.
566     assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
567
568     DEBUG({
569         printIntervals("active", active_.begin(), active_.end());
570         printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end());
571       });
572   }
573
574   // Expire any remaining active intervals
575   while (!active_.empty()) {
576     IntervalPtr &IP = active_.back();
577     unsigned reg = IP.first->reg;
578     DEBUG(dbgs() << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n");
579     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
580            "Can only allocate virtual registers!");
581     reg = vrm_->getPhys(reg);
582     delRegUse(reg);
583     active_.pop_back();
584   }
585
586   // Expire any remaining inactive intervals
587   DEBUG({
588       for (IntervalPtrs::reverse_iterator
589              i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
590         dbgs() << "\tinterval " << *i->first << " expired\n";
591     });
592   inactive_.clear();
593
594   // Add live-ins to every BB except for entry. Also perform trivial coalescing.
595   MachineFunction::iterator EntryMBB = mf_->begin();
596   SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> LiveInMBBs;
597   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
598     LiveInterval &cur = *i->second;
599     unsigned Reg = 0;
600     bool isPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(cur.reg);
601     if (isPhys)
602       Reg = cur.reg;
603     else if (vrm_->isAssignedReg(cur.reg))
604       Reg = attemptTrivialCoalescing(cur, vrm_->getPhys(cur.reg));
605     if (!Reg)
606       continue;
607     // Ignore splited live intervals.
608     if (!isPhys && vrm_->getPreSplitReg(cur.reg))
609       continue;
610
611     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = cur.begin(), E = cur.end();
612          I != E; ++I) {
613       const LiveRange &LR = *I;
614       if (li_->findLiveInMBBs(LR.start, LR.end, LiveInMBBs)) {
615         for (unsigned i = 0, e = LiveInMBBs.size(); i != e; ++i)
616           if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB) {
617             assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
618                    "Adding a virtual register to livein set?");
619             LiveInMBBs[i]->addLiveIn(Reg);
620           }
621         LiveInMBBs.clear();
622       }
623     }
624   }
625
626   DEBUG(dbgs() << *vrm_);
627
628   // Look for physical registers that end up not being allocated even though
629   // register allocator had to spill other registers in its register class.
630   if (ls_->getNumIntervals() == 0)
631     return;
632   if (!vrm_->FindUnusedRegisters(li_))
633     return;
634 }
635
636 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
637 /// to the inactive list.
638 void RALinScan::processActiveIntervals(SlotIndex CurPoint)
639 {
640   DEBUG(dbgs() << "\tprocessing active intervals:\n");
641
642   for (unsigned i = 0, e = active_.size(); i != e; ++i) {
643     LiveInterval *Interval = active_[i].first;
644     LiveInterval::iterator IntervalPos = active_[i].second;
645     unsigned reg = Interval->reg;
646
647     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
648
649     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
650       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
651       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
652              "Can only allocate virtual registers!");
653       reg = vrm_->getPhys(reg);
654       delRegUse(reg);
655
656       // Pop off the end of the list.
657       active_[i] = active_.back();
658       active_.pop_back();
659       --i; --e;
660
661     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
662       // Move inactive intervals to inactive list.
663       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n");
664       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
665              "Can only allocate virtual registers!");
666       reg = vrm_->getPhys(reg);
667       delRegUse(reg);
668       // add to inactive.
669       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
670
671       // Pop off the end of the list.
672       active_[i] = active_.back();
673       active_.pop_back();
674       --i; --e;
675     } else {
676       // Otherwise, just update the iterator position.
677       active_[i].second = IntervalPos;
678     }
679   }
680 }
681
682 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
683 /// ones to the active list.
684 void RALinScan::processInactiveIntervals(SlotIndex CurPoint)
685 {
686   DEBUG(dbgs() << "\tprocessing inactive intervals:\n");
687
688   for (unsigned i = 0, e = inactive_.size(); i != e; ++i) {
689     LiveInterval *Interval = inactive_[i].first;
690     LiveInterval::iterator IntervalPos = inactive_[i].second;
691     unsigned reg = Interval->reg;
692
693     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
694
695     if (IntervalPos == Interval->end()) {       // remove expired intervals.
696       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
697
698       // Pop off the end of the list.
699       inactive_[i] = inactive_.back();
700       inactive_.pop_back();
701       --i; --e;
702     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
703       // move re-activated intervals in active list
704       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n");
705       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
706              "Can only allocate virtual registers!");
707       reg = vrm_->getPhys(reg);
708       addRegUse(reg);
709       // add to active
710       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
711
712       // Pop off the end of the list.
713       inactive_[i] = inactive_.back();
714       inactive_.pop_back();
715       --i; --e;
716     } else {
717       // Otherwise, just update the iterator position.
718       inactive_[i].second = IntervalPos;
719     }
720   }
721 }
722
723 /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the specifed physical
724 /// register and its weight.
725 void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
726                                    unsigned reg, float weight,
727                                    const TargetRegisterClass *RC) {
728   SmallSet<unsigned, 4> Processed;
729   SmallSet<unsigned, 4> SuperAdded;
730   SmallVector<unsigned, 4> Supers;
731   Weights[reg] += weight;
732   Processed.insert(reg);
733   for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
734     Weights[*as] += weight;
735     Processed.insert(*as);
736     if (tri_->isSubRegister(*as, reg) &&
737         SuperAdded.insert(*as) &&
738         RC->contains(*as)) {
739       Supers.push_back(*as);
740     }
741   }
742
743   // If the alias is a super-register, and the super-register is in the
744   // register class we are trying to allocate. Then add the weight to all
745   // sub-registers of the super-register even if they are not aliases.
746   // e.g. allocating for GR32, bh is not used, updating bl spill weight.
747   //      bl should get the same spill weight otherwise it will be choosen
748   //      as a spill candidate since spilling bh doesn't make ebx available.
749   for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i) {
750     for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
751       if (!Processed.count(*sr))
752         Weights[*sr] += weight;
753   }
754 }
755
756 static
757 RALinScan::IntervalPtrs::iterator
758 FindIntervalInVector(RALinScan::IntervalPtrs &IP, LiveInterval *LI) {
759   for (RALinScan::IntervalPtrs::iterator I = IP.begin(), E = IP.end();
760        I != E; ++I)
761     if (I->first == LI) return I;
762   return IP.end();
763 }
764
765 static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, SlotIndex Point){
766   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
767     RALinScan::IntervalPtr &IP = V[i];
768     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
769                                                 IP.second, Point);
770     if (I != IP.first->begin()) --I;
771     IP.second = I;
772   }
773 }
774
775 /// addStackInterval - Create a LiveInterval for stack if the specified live
776 /// interval has been spilled.
777 static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
778                              LiveIntervals *li_,
779                              MachineRegisterInfo* mri_, VirtRegMap &vrm_) {
780   int SS = vrm_.getStackSlot(cur->reg);
781   if (SS == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
782     return;
783
784   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
785   LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS, RC);
786
787   VNInfo *VNI;
788   if (SI.hasAtLeastOneValue())
789     VNI = SI.getValNumInfo(0);
790   else
791     VNI = SI.getNextValue(SlotIndex(), 0, false,
792                           ls_->getVNInfoAllocator());
793
794   LiveInterval &RI = li_->getInterval(cur->reg);
795   // FIXME: This may be overly conservative.
796   SI.MergeRangesInAsValue(RI, VNI);
797 }
798
799 /// getConflictWeight - Return the number of conflicts between cur
800 /// live interval and defs and uses of Reg weighted by loop depthes.
801 static
802 float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg, LiveIntervals *li_,
803                         MachineRegisterInfo *mri_,
804                         MachineLoopInfo *loopInfo) {
805   float Conflicts = 0;
806   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
807          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
808     MachineInstr *MI = &*I;
809     if (cur->liveAt(li_->getInstructionIndex(MI))) {
810       unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MI->getParent());
811       Conflicts += std::pow(10.0f, (float)loopDepth);
812     }
813   }
814   return Conflicts;
815 }
816
817 /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
818 /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
819 /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
820 /// conflict with the interval.
821 void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
822                             std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
823                             unsigned NumCands,
824                             SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals) {
825   // We have figured out the *best* register to spill. But there are other
826   // registers that are pretty good as well (spill weight within 3%). Spill
827   // the one that has fewest defs and uses that conflict with cur.
828   float Conflicts[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
829   SmallVector<LiveInterval*, 8> SLIs[3];
830
831   DEBUG({
832       dbgs() << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
833       for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
834         dbgs() << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
835       dbgs() << "\n";
836     });
837   
838   // Calculate the number of conflicts of each candidate.
839   for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
840     unsigned Reg = i->first->reg;
841     unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
842     if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second))
843       continue;
844     for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
845       unsigned Candidate = Candidates[j].first;
846       if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
847         if (NumCands > 1)
848           Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
849         SLIs[j].push_back(i->first);
850       }
851     }
852   }
853
854   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end(); ++i){
855     unsigned Reg = i->first->reg;
856     unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
857     if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1))
858       continue;
859     for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
860       unsigned Candidate = Candidates[j].first;
861       if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
862         if (NumCands > 1)
863           Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
864         SLIs[j].push_back(i->first);
865       }
866     }
867   }
868
869   // Which is the best candidate?
870   unsigned BestCandidate = 0;
871   float MinConflicts = Conflicts[0];
872   for (unsigned i = 1; i != NumCands; ++i) {
873     if (Conflicts[i] < MinConflicts) {
874       BestCandidate = i;
875       MinConflicts = Conflicts[i];
876     }
877   }
878
879   std::copy(SLIs[BestCandidate].begin(), SLIs[BestCandidate].end(),
880             std::back_inserter(SpillIntervals));
881 }
882
883 namespace {
884   struct WeightCompare {
885   private:
886     const RALinScan &Allocator;
887
888   public:
889     WeightCompare(const RALinScan &Alloc) : Allocator(Alloc) {}
890
891     typedef std::pair<unsigned, float> RegWeightPair;
892     bool operator()(const RegWeightPair &LHS, const RegWeightPair &RHS) const {
893       return LHS.second < RHS.second && !Allocator.isRecentlyUsed(LHS.first);
894     }
895   };
896 }
897
898 static bool weightsAreClose(float w1, float w2) {
899   if (!NewHeuristic)
900     return false;
901
902   float diff = w1 - w2;
903   if (diff <= 0.02f)  // Within 0.02f
904     return true;
905   return (diff / w2) <= 0.05f;  // Within 5%.
906 }
907
908 LiveInterval *RALinScan::hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur) {
909   DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator I = NextReloadMap.find(cur->reg);
910   if (I == NextReloadMap.end())
911     return 0;
912   return &li_->getInterval(I->second);
913 }
914
915 void RALinScan::DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg) {
916   bool isNew = DowngradedRegs.insert(Reg);
917   isNew = isNew; // Silence compiler warning.
918   assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
919   DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, Reg));
920   for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS) {
921     isNew = DowngradedRegs.insert(*AS);
922     isNew = isNew; // Silence compiler warning.
923     assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
924     DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, *AS));
925   }
926   ++NumDowngrade;
927 }
928
929 void RALinScan::UpgradeRegister(unsigned Reg) {
930   if (Reg) {
931     DowngradedRegs.erase(Reg);
932     for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS)
933       DowngradedRegs.erase(*AS);
934   }
935 }
936
937 namespace {
938   struct LISorter {
939     bool operator()(LiveInterval* A, LiveInterval* B) {
940       return A->beginIndex() < B->beginIndex();
941     }
942   };
943 }
944
945 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
946 /// spill.
947 void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur) {
948   DEBUG(dbgs() << "\tallocating current interval: ");
949
950   // This is an implicitly defined live interval, just assign any register.
951   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
952   if (cur->empty()) {
953     unsigned physReg = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
954     if (!physReg) {
955       TargetRegisterClass::iterator aoe = RC->allocation_order_end(*mf_);
956       TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_);
957       while (reservedRegs_.test(*i) && i != aoe)
958         ++i;
959       assert(i != aoe && "All registers reserved?!");
960       physReg = *i;
961     }
962     DEBUG(dbgs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
963     // Note the register is not really in use.
964     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
965     return;
966   }
967
968   backUpRegUses();
969
970   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
971   SlotIndex StartPosition = cur->beginIndex();
972   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
973
974   // If start of this live interval is defined by a move instruction and its
975   // source is assigned a physical register that is compatible with the target
976   // register class, then we should try to assign it the same register.
977   // This can happen when the move is from a larger register class to a smaller
978   // one, e.g. X86::mov32to32_. These move instructions are not coalescable.
979   if (!vrm_->getRegAllocPref(cur->reg) && cur->hasAtLeastOneValue()) {
980     VNInfo *vni = cur->begin()->valno;
981     if ((vni->def != SlotIndex()) && !vni->isUnused() &&
982          vni->isDefAccurate()) {
983       MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
984       if (CopyMI && CopyMI->isCopy()) {
985         unsigned DstSubReg = CopyMI->getOperand(0).getSubReg();
986         unsigned SrcReg = CopyMI->getOperand(1).getReg();
987         unsigned SrcSubReg = CopyMI->getOperand(1).getSubReg();
988         unsigned Reg = 0;
989         if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
990           Reg = SrcReg;
991         else if (vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
992           Reg = vrm_->getPhys(SrcReg);
993         if (Reg) {
994           if (SrcSubReg)
995             Reg = tri_->getSubReg(Reg, SrcSubReg);
996           if (DstSubReg)
997             Reg = tri_->getMatchingSuperReg(Reg, DstSubReg, RC);
998           if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
999             mri_->setRegAllocationHint(cur->reg, 0, Reg);
1000         }
1001       }
1002     }
1003   }
1004
1005   // For every interval in inactive we overlap with, mark the
1006   // register as not free and update spill weights.
1007   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
1008          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
1009     unsigned Reg = i->first->reg;
1010     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1011            "Can only allocate virtual registers!");
1012     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(Reg);
1013     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
1014     // don't check it.
1015     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
1016         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
1017       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
1018       addRegUse(Reg);
1019       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
1020     }
1021   }
1022   
1023   // Speculatively check to see if we can get a register right now.  If not,
1024   // we know we won't be able to by adding more constraints.  If so, we can
1025   // check to see if it is valid.  Doing an exhaustive search of the fixed_ list
1026   // is very bad (it contains all callee clobbered registers for any functions
1027   // with a call), so we want to avoid doing that if possible.
1028   unsigned physReg = getFreePhysReg(cur);
1029   unsigned BestPhysReg = physReg;
1030   if (physReg) {
1031     // We got a register.  However, if it's in the fixed_ list, we might
1032     // conflict with it.  Check to see if we conflict with it or any of its
1033     // aliases.
1034     SmallSet<unsigned, 8> RegAliases;
1035     for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
1036       RegAliases.insert(*AS);
1037     
1038     bool ConflictsWithFixed = false;
1039     for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
1040       IntervalPtr &IP = fixed_[i];
1041       if (physReg == IP.first->reg || RegAliases.count(IP.first->reg)) {
1042         // Okay, this reg is on the fixed list.  Check to see if we actually
1043         // conflict.
1044         LiveInterval *I = IP.first;
1045         if (I->endIndex() > StartPosition) {
1046           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
1047           IP.second = II;
1048           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
1049             --II;
1050           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
1051             ConflictsWithFixed = true;
1052             break;
1053           }
1054         }
1055       }
1056     }
1057     
1058     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
1059     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
1060     // regUse_ so we can do an accurate query.
1061     if (ConflictsWithFixed) {
1062       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
1063       // free and update spill weights.
1064       for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
1065         IntervalPtr &IP = fixed_[i];
1066         LiveInterval *I = IP.first;
1067
1068         const TargetRegisterClass *RegRC = OneClassForEachPhysReg[I->reg];
1069         if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&       
1070             I->endIndex() > StartPosition) {
1071           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
1072           IP.second = II;
1073           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
1074             --II;
1075           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
1076             unsigned reg = I->reg;
1077             addRegUse(reg);
1078             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
1079           }
1080         }
1081       }
1082
1083       // Using the newly updated regUse_ object, which includes conflicts in the
1084       // future, see if there are any registers available.
1085       physReg = getFreePhysReg(cur);
1086     }
1087   }
1088     
1089   // Restore the physical register tracker, removing information about the
1090   // future.
1091   restoreRegUses();
1092   
1093   // If we find a free register, we are done: assign this virtual to
1094   // the free physical register and add this interval to the active
1095   // list.
1096   if (physReg) {
1097     DEBUG(dbgs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
1098     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
1099     addRegUse(physReg);
1100     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
1101     handled_.push_back(cur);
1102
1103     // "Upgrade" the physical register since it has been allocated.
1104     UpgradeRegister(physReg);
1105     if (LiveInterval *NextReloadLI = hasNextReloadInterval(cur)) {
1106       // "Downgrade" physReg to try to keep physReg from being allocated until
1107       // the next reload from the same SS is allocated. 
1108       mri_->setRegAllocationHint(NextReloadLI->reg, 0, physReg);
1109       DowngradeRegister(cur, physReg);
1110     }
1111     return;
1112   }
1113   DEBUG(dbgs() << "no free registers\n");
1114
1115   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
1116   std::vector<float> SpillWeights(tri_->getNumRegs(), 0.0f);
1117   for (std::vector<std::pair<unsigned, float> >::iterator
1118        I = SpillWeightsToAdd.begin(), E = SpillWeightsToAdd.end(); I != E; ++I)
1119     updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, RC);
1120   
1121   // for each interval in active, update spill weights.
1122   for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
1123        i != e; ++i) {
1124     unsigned reg = i->first->reg;
1125     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
1126            "Can only allocate virtual registers!");
1127     reg = vrm_->getPhys(reg);
1128     updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, RC);
1129   }
1130  
1131   DEBUG(dbgs() << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n");
1132
1133   // Find a register to spill.
1134   float minWeight = HUGE_VALF;
1135   unsigned minReg = 0;
1136
1137   bool Found = false;
1138   std::vector<std::pair<unsigned,float> > RegsWeights;
1139   if (!minReg || SpillWeights[minReg] == HUGE_VALF)
1140     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
1141            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
1142       unsigned reg = *i;
1143       float regWeight = SpillWeights[reg];
1144       // Skip recently allocated registers and reserved registers.
1145       if (minWeight > regWeight && !isRecentlyUsed(reg) &&
1146           !reservedRegs_.test(reg))
1147         Found = true;
1148       RegsWeights.push_back(std::make_pair(reg, regWeight));
1149     }
1150   
1151   // If we didn't find a register that is spillable, try aliases?
1152   if (!Found) {
1153     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
1154            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
1155       unsigned reg = *i;
1156       if (reservedRegs_.test(reg))
1157         continue;
1158       // No need to worry about if the alias register size < regsize of RC.
1159       // We are going to spill all registers that alias it anyway.
1160       for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as)
1161         RegsWeights.push_back(std::make_pair(*as, SpillWeights[*as]));
1162     }
1163   }
1164
1165   // Sort all potential spill candidates by weight.
1166   std::sort(RegsWeights.begin(), RegsWeights.end(), WeightCompare(*this));
1167   minReg = RegsWeights[0].first;
1168   minWeight = RegsWeights[0].second;
1169   if (minWeight == HUGE_VALF) {
1170     // All registers must have inf weight. Just grab one!
1171     if (BestPhysReg == 0) {
1172       TargetRegisterClass::iterator aoe = RC->allocation_order_end(*mf_);
1173       TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_);
1174       while (reservedRegs_.test(*i) && i != aoe)
1175         ++i;
1176       assert(i != aoe && "All registers reserved?!");
1177       minReg = *i;
1178     } else
1179       minReg = BestPhysReg;
1180     if (cur->weight == HUGE_VALF ||
1181         li_->getApproximateInstructionCount(*cur) == 0) {
1182       // Spill a physical register around defs and uses.
1183       if (li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_)) {
1184         // spillPhysRegAroundRegDefsUses may have invalidated iterator stored
1185         // in fixed_. Reset them.
1186         for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
1187           IntervalPtr &IP = fixed_[i];
1188           LiveInterval *I = IP.first;
1189           if (I->reg == minReg || tri_->isSubRegister(minReg, I->reg))
1190             IP.second = I->advanceTo(I->begin(), StartPosition);
1191         }
1192
1193         DowngradedRegs.clear();
1194         assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
1195       } else {
1196         assert(false && "Ran out of registers during register allocation!");
1197         report_fatal_error("Ran out of registers during register allocation!");
1198       }
1199       return;
1200     }
1201   }
1202
1203   // Find up to 3 registers to consider as spill candidates.
1204   unsigned LastCandidate = RegsWeights.size() >= 3 ? 3 : 1;
1205   while (LastCandidate > 1) {
1206     if (weightsAreClose(RegsWeights[LastCandidate-1].second, minWeight))
1207       break;
1208     --LastCandidate;
1209   }
1210
1211   DEBUG({
1212       dbgs() << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
1213
1214       for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
1215         dbgs() << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
1216                << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n";
1217     });
1218
1219   // If the current has the minimum weight, we need to spill it and
1220   // add any added intervals back to unhandled, and restart
1221   // linearscan.
1222   if (cur->weight != HUGE_VALF && cur->weight <= minWeight) {
1223     DEBUG(dbgs() << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n');
1224     SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs, added;
1225     spiller_->spill(cur, added, spillIs);
1226
1227     std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
1228     addStackInterval(cur, ls_, li_, mri_, *vrm_);
1229     if (added.empty())
1230       return;  // Early exit if all spills were folded.
1231
1232     // Merge added with unhandled.  Note that we have already sorted
1233     // intervals returned by addIntervalsForSpills by their starting
1234     // point.
1235     // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
1236     // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
1237     // same basic block.
1238     MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
1239     LiveInterval *LastReload = 0;
1240     int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
1241     for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
1242       LiveInterval *ReloadLi = added[i];
1243       if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
1244           li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
1245         SlotIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
1246         MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
1247         int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
1248         if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
1249           // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
1250           // allocate both reloads the same register and make sure the reg
1251           // isn't clobbered in between if at all possible.
1252           assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
1253           NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
1254         }
1255         LastReloadMBB = ReloadMBB;
1256         LastReload = ReloadLi;
1257         LastReloadSS = ReloadSS;
1258       }
1259       unhandled_.push(ReloadLi);
1260     }
1261     return;
1262   }
1263
1264   ++NumBacktracks;
1265
1266   // Push the current interval back to unhandled since we are going
1267   // to re-run at least this iteration. Since we didn't modify it it
1268   // should go back right in the front of the list
1269   unhandled_.push(cur);
1270
1271   assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(minReg) &&
1272          "did not choose a register to spill?");
1273
1274   // We spill all intervals aliasing the register with
1275   // minimum weight, rollback to the interval with the earliest
1276   // start point and let the linear scan algorithm run again
1277   SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
1278
1279   // Determine which intervals have to be spilled.
1280   findIntervalsToSpill(cur, RegsWeights, LastCandidate, spillIs);
1281
1282   // Set of spilled vregs (used later to rollback properly)
1283   SmallSet<unsigned, 8> spilled;
1284
1285   // The earliest start of a Spilled interval indicates up to where
1286   // in handled we need to roll back
1287   assert(!spillIs.empty() && "No spill intervals?"); 
1288   SlotIndex earliestStart = spillIs[0]->beginIndex();
1289
1290   // Spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
1291   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
1292   // current interval as the rest do not affect its allocation. we also keep
1293   // track of the earliest start of all spilled live intervals since this will
1294   // mark our rollback point.
1295   SmallVector<LiveInterval*, 8> added;
1296   while (!spillIs.empty()) {
1297     LiveInterval *sli = spillIs.back();
1298     spillIs.pop_back();
1299     DEBUG(dbgs() << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n');
1300     if (sli->beginIndex() < earliestStart)
1301       earliestStart = sli->beginIndex();
1302     spiller_->spill(sli, added, spillIs);
1303     addStackInterval(sli, ls_, li_, mri_, *vrm_);
1304     spilled.insert(sli->reg);
1305   }
1306
1307   // Include any added intervals in earliestStart.
1308   for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
1309     SlotIndex SI = added[i]->beginIndex();
1310     if (SI < earliestStart)
1311       earliestStart = SI;
1312   }
1313
1314   DEBUG(dbgs() << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n');
1315
1316   // Scan handled in reverse order up to the earliest start of a
1317   // spilled live interval and undo each one, restoring the state of
1318   // unhandled.
1319   while (!handled_.empty()) {
1320     LiveInterval* i = handled_.back();
1321     // If this interval starts before t we are done.
1322     if (!i->empty() && i->beginIndex() < earliestStart)
1323       break;
1324     DEBUG(dbgs() << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n');
1325     handled_.pop_back();
1326
1327     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
1328     // inactive to properly update regUse_ and the VirtRegMap.
1329     IntervalPtrs::iterator it;
1330     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
1331       active_.erase(it);
1332       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
1333       if (!spilled.count(i->reg))
1334         unhandled_.push(i);
1335       delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
1336       vrm_->clearVirt(i->reg);
1337     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
1338       inactive_.erase(it);
1339       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
1340       if (!spilled.count(i->reg))
1341         unhandled_.push(i);
1342       vrm_->clearVirt(i->reg);
1343     } else {
1344       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(i->reg) &&
1345              "Can only allocate virtual registers!");
1346       vrm_->clearVirt(i->reg);
1347       unhandled_.push(i);
1348     }
1349
1350     DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator ii = DowngradeMap.find(i->reg);
1351     if (ii == DowngradeMap.end())
1352       // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
1353       // preference now since the source interval allocation may have been
1354       // undone as well.
1355       mri_->setRegAllocationHint(i->reg, 0, 0);
1356     else {
1357       UpgradeRegister(ii->second);
1358     }
1359   }
1360
1361   // Rewind the iterators in the active, inactive, and fixed lists back to the
1362   // point we reverted to.
1363   RevertVectorIteratorsTo(active_, earliestStart);
1364   RevertVectorIteratorsTo(inactive_, earliestStart);
1365   RevertVectorIteratorsTo(fixed_, earliestStart);
1366
1367   // Scan the rest and undo each interval that expired after t and
1368   // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
1369   // put it in inactive if required)
1370   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
1371     LiveInterval *HI = handled_[i];
1372     if (!HI->expiredAt(earliestStart) &&
1373         HI->expiredAt(cur->beginIndex())) {
1374       DEBUG(dbgs() << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n');
1375       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
1376       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
1377       addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
1378     }
1379   }
1380
1381   // Merge added with unhandled.
1382   // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
1383   // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
1384   // same basic block.
1385   MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
1386   LiveInterval *LastReload = 0;
1387   int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
1388   std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
1389   for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
1390     LiveInterval *ReloadLi = added[i];
1391     if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
1392         li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
1393       SlotIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
1394       MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
1395       int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
1396       if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
1397         // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
1398         // allocate both reloads the same register and make sure the reg
1399         // isn't clobbered in between if at all possible.
1400         assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
1401         NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
1402       }
1403       LastReloadMBB = ReloadMBB;
1404       LastReload = ReloadLi;
1405       LastReloadSS = ReloadSS;
1406     }
1407     unhandled_.push(ReloadLi);
1408   }
1409 }
1410
1411 unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
1412                                    const TargetRegisterClass *RC,
1413                                    unsigned MaxInactiveCount,
1414                                    SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
1415                                    bool SkipDGRegs) {
1416   unsigned FreeReg = 0;
1417   unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
1418
1419   std::pair<unsigned, unsigned> Hint = mri_->getRegAllocationHint(cur->reg);
1420   // Resolve second part of the hint (if possible) given the current allocation.
1421   unsigned physReg = Hint.second;
1422   if (physReg &&
1423       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(physReg) && vrm_->hasPhys(physReg))
1424     physReg = vrm_->getPhys(physReg);
1425
1426   TargetRegisterClass::iterator I, E;
1427   tie(I, E) = tri_->getAllocationOrder(RC, Hint.first, physReg, *mf_);
1428   assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
1429
1430   // Scan for the first available register.
1431   for (; I != E; ++I) {
1432     unsigned Reg = *I;
1433     // Ignore "downgraded" registers.
1434     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
1435       continue;
1436     // Skip reserved registers.
1437     if (reservedRegs_.test(Reg))
1438       continue;
1439     // Skip recently allocated registers.
1440     if (isRegAvail(Reg) && !isRecentlyUsed(Reg)) {
1441       FreeReg = Reg;
1442       if (FreeReg < inactiveCounts.size())
1443         FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
1444       else
1445         FreeRegInactiveCount = 0;
1446       break;
1447     }
1448   }
1449
1450   // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
1451   // return this register.
1452   if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount) {
1453     // Remember what register we picked so we can skip it next time.
1454     if (FreeReg != 0) recordRecentlyUsed(FreeReg);
1455     return FreeReg;
1456   }
1457
1458   // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
1459   // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
1460   // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
1461   // reevaluated now.
1462   for (; I != E; ++I) {
1463     unsigned Reg = *I;
1464     // Ignore "downgraded" registers.
1465     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
1466       continue;
1467     // Skip reserved registers.
1468     if (reservedRegs_.test(Reg))
1469       continue;
1470     if (isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
1471         FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg] && !isRecentlyUsed(Reg)) {
1472       FreeReg = Reg;
1473       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
1474       if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
1475         break;    // We found the one with the max inactive count.
1476     }
1477   }
1478
1479   // Remember what register we picked so we can skip it next time.
1480   recordRecentlyUsed(FreeReg);
1481
1482   return FreeReg;
1483 }
1484
1485 /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
1486 /// interval if we have one, otherwise return 0.
1487 unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
1488   SmallVector<unsigned, 256> inactiveCounts;
1489   unsigned MaxInactiveCount = 0;
1490   
1491   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
1492   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
1493  
1494   for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
1495        i != e; ++i) {
1496     unsigned reg = i->first->reg;
1497     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
1498            "Can only allocate virtual registers!");
1499
1500     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
1501     // don't check it.
1502     const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(reg);
1503     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
1504       reg = vrm_->getPhys(reg);
1505       if (inactiveCounts.size() <= reg)
1506         inactiveCounts.resize(reg+1);
1507       ++inactiveCounts[reg];
1508       MaxInactiveCount = std::max(MaxInactiveCount, inactiveCounts[reg]);
1509     }
1510   }
1511
1512   // If copy coalescer has assigned a "preferred" register, check if it's
1513   // available first.
1514   unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
1515   if (Preference) {
1516     DEBUG(dbgs() << "(preferred: " << tri_->getName(Preference) << ") ");
1517     if (isRegAvail(Preference) && 
1518         RC->contains(Preference))
1519       return Preference;
1520   }
1521
1522   if (!DowngradedRegs.empty()) {
1523     unsigned FreeReg = getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
1524                                       true);
1525     if (FreeReg)
1526       return FreeReg;
1527   }
1528   return getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
1529 }
1530
1531 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {
1532   return new RALinScan();
1533 }