59bb1a542b6417a27325a5b92d579aa0d01cd305
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLocal.cpp
1 //===-- RegAllocLocal.cpp - A BasicBlock generic register allocator -------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This register allocator allocates registers to a basic block at a time,
11 // attempting to keep values in registers and reusing registers as appropriate.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
19 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
22 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
24 #include "Support/CommandLine.h"
25 #include "Support/Debug.h"
26 #include "Support/Statistic.h"
27 #include <iostream>
28 using namespace llvm;
29
30 namespace {
31   Statistic<> NumSpilled ("ra-local", "Number of registers spilled");
32   Statistic<> NumReloaded("ra-local", "Number of registers reloaded");
33   Statistic<> NumFused   ("ra-local", "Number of reloads fused into instructions");
34   cl::opt<bool> DisableKill("disable-kill", cl::Hidden,
35                             cl::desc("Disable register kill in local-ra"));
36
37   class RA : public MachineFunctionPass {
38     const TargetMachine *TM;
39     MachineFunction *MF;
40     const MRegisterInfo *RegInfo;
41     LiveVariables *LV;
42
43     // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
44     // values are spilled.
45     std::map<unsigned, int> StackSlotForVirtReg;
46
47     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
48     // that is currently available in a physical register.  This is "logically"
49     // a map from virtual register numbers to physical register numbers.
50     // Instead of using a map, however, which is slow, we use a vector.  The
51     // index is the VREG number - FirstVirtualRegister.  If the entry is zero,
52     // then it is logically "not in the map".
53     //
54     std::vector<unsigned> Virt2PhysRegMap;
55
56     unsigned &getVirt2PhysRegMapSlot(unsigned VirtReg) {
57       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&"Illegal VREG #");
58       assert(VirtReg-MRegisterInfo::FirstVirtualRegister <Virt2PhysRegMap.size()
59              && "VirtReg not in map!");
60       return Virt2PhysRegMap[VirtReg-MRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
61     }
62
63     // PhysRegsUsed - This array is effectively a map, containing entries for
64     // each physical register that currently has a value (ie, it is in
65     // Virt2PhysRegMap).  The value mapped to is the virtual register
66     // corresponding to the physical register (the inverse of the
67     // Virt2PhysRegMap), or 0.  The value is set to 0 if this register is pinned
68     // because it is used by a future instruction.  If the entry for a physical
69     // register is -1, then the physical register is "not in the map".
70     //
71     std::vector<int> PhysRegsUsed;
72
73     // PhysRegsUseOrder - This contains a list of the physical registers that
74     // currently have a virtual register value in them.  This list provides an
75     // ordering of registers, imposing a reallocation order.  This list is only
76     // used if all registers are allocated and we have to spill one, in which
77     // case we spill the least recently used register.  Entries at the front of
78     // the list are the least recently used registers, entries at the back are
79     // the most recently used.
80     //
81     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
82
83     // VirtRegModified - This bitset contains information about which virtual
84     // registers need to be spilled back to memory when their registers are
85     // scavenged.  If a virtual register has simply been rematerialized, there
86     // is no reason to spill it to memory when we need the register back.
87     //
88     std::vector<bool> VirtRegModified;
89
90     void markVirtRegModified(unsigned Reg, bool Val = true) {
91       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
92       Reg -= MRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
93       if (VirtRegModified.size() <= Reg) VirtRegModified.resize(Reg+1);
94       VirtRegModified[Reg] = Val;
95     }
96
97     bool isVirtRegModified(unsigned Reg) const {
98       assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
99       assert(Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister < VirtRegModified.size()
100              && "Illegal virtual register!");
101       return VirtRegModified[Reg - MRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
102     }
103
104     void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
105       assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No registers used!");
106       if (PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
107
108       for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i)
109         if (areRegsEqual(Reg, PhysRegsUseOrder[i-1])) {
110           unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
111           PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
112           // Add it to the end of the list
113           PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
114           if (RegMatch == Reg)
115             return;    // Found an exact match, exit early
116         }
117     }
118
119   public:
120     virtual const char *getPassName() const {
121       return "Local Register Allocator";
122     }
123
124     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
125       if (!DisableKill)
126         AU.addRequired<LiveVariables>();
127       AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
128       AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
129       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
130     }
131
132   private:
133     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
134     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
135
136     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
137     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
138
139
140     /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
141     /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
142     /// or if the first register is in the alias set of the second register.
143     ///
144     bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
145       if (R1 == R2) return true;
146       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R2);
147            *AliasSet; ++AliasSet) {
148         if (*AliasSet == R1) return true;
149       }
150       return false;
151     }
152
153     /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
154     /// register on the stack, allocating space if necessary.
155     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
156
157     /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
158     /// longer being in use.
159     ///
160     void removePhysReg(unsigned PhysReg);
161
162     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
163     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
164     /// data structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
165     ///
166     void spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
167                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
168
169     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
170     /// the virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to
171     /// true, then the request is ignored if the physical register does not
172     /// contain a virtual register.
173     ///
174     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
175                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs = false);
176
177     /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
178     /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
179     /// register must not be used for anything else when this is called.
180     ///
181     void assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
182
183     /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available
184     /// for use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of
185     /// the way or spilled to memory.
186     ///
187     void liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
188                          unsigned PhysReg);
189
190     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
191     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
192     /// aliased registers are all free...
193     ///
194     bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
195
196     /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
197     /// specified register class.  If not, return 0.
198     ///
199     unsigned getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC);
200
201     /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
202     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
203     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
204     /// register.
205     ///
206     unsigned getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
207                     unsigned VirtReg);
208
209     /// reloadVirtReg - This method transforms the specified specified virtual
210     /// register use to refer to a physical register.  This method may do this
211     /// in one of several ways: if the register is available in a physical
212     /// register already, it uses that physical register.  If the value is not
213     /// in a physical register, and if there are physical registers available,
214     /// it loads it into a register.  If register pressure is high, and it is
215     /// possible, it tries to fold the load of the virtual register into the
216     /// instruction itself.  It avoids doing this if register pressure is low to
217     /// improve the chance that subsequent instructions can use the reloaded
218     /// value.  This method returns the modified instruction.
219     ///
220     MachineInstr *reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
221                                 unsigned OpNum);
222  
223
224     void reloadPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
225                        unsigned PhysReg);
226   };
227 }
228
229 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
230 /// to be held on the stack.
231 int RA::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
232   // Find the location Reg would belong...
233   std::map<unsigned, int>::iterator I =StackSlotForVirtReg.lower_bound(VirtReg);
234
235   if (I != StackSlotForVirtReg.end() && I->first == VirtReg)
236     return I->second;          // Already has space allocated?
237
238   // Allocate a new stack object for this spill location...
239   int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateStackObject(RC);
240
241   // Assign the slot...
242   StackSlotForVirtReg.insert(I, std::make_pair(VirtReg, FrameIdx));
243   return FrameIdx;
244 }
245
246
247 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
248 /// longer being in use.
249 ///
250 void RA::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
251   PhysRegsUsed[PhysReg] = -1;      // PhyReg no longer used
252
253   std::vector<unsigned>::iterator It =
254     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
255   if (It != PhysRegsUseOrder.end())
256     PhysRegsUseOrder.erase(It);
257 }
258
259
260 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
261 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
262 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
263 ///
264 void RA::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
265                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
266   if (!VirtReg && DisableKill) return;
267   assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
268          " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
269          " the intended one.");
270   DEBUG(std::cerr << "  Spilling register " << RegInfo->getName(PhysReg);
271         std::cerr << " containing %reg" << VirtReg;
272         if (!isVirtRegModified(VirtReg))
273         std::cerr << " which has not been modified, so no store necessary!");
274
275   // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
276   // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
277   // modified.
278   if (isVirtRegModified(VirtReg)) {
279     const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
280     int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
281     DEBUG(std::cerr << " to stack slot #" << FrameIndex);
282     RegInfo->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, FrameIndex, RC);
283     ++NumSpilled;   // Update statistics
284   }
285
286   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = 0;   // VirtReg no longer available
287
288   DEBUG(std::cerr << "\n");
289   removePhysReg(PhysReg);
290 }
291
292
293 /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
294 /// virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to true,
295 /// then the request is ignored if the physical register does not contain a
296 /// virtual register.
297 ///
298 void RA::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
299                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs) {
300   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {            // Only spill it if it's used!
301     if (PhysRegsUsed[PhysReg] || !OnlyVirtRegs)
302       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[PhysReg], PhysReg);
303   } else {
304     // If the selected register aliases any other registers, we must make
305     // sure that one of the aliases isn't alive...
306     for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
307          *AliasSet; ++AliasSet)
308       if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1)     // Spill aliased register...
309         if (PhysRegsUsed[*AliasSet] || !OnlyVirtRegs)
310           spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[*AliasSet], *AliasSet);
311   }
312 }
313
314
315 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
316 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
317 /// register must not be used for anything else when this is called.
318 ///
319 void RA::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
320   assert(PhysRegsUsed[PhysReg] == -1 && "Phys reg already assigned!");
321   // Update information to note the fact that this register was just used, and
322   // it holds VirtReg.
323   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
324   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = PhysReg;
325   PhysRegsUseOrder.push_back(PhysReg);   // New use of PhysReg
326 }
327
328
329 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
330 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
331 /// registers are all free...
332 ///
333 bool RA::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
334   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) return false;
335
336   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
337   // not free!
338   for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(PhysReg);
339        *AliasSet; ++AliasSet)
340     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -1) // Aliased register in use?
341       return false;                    // Can't use this reg then.
342   return true;
343 }
344
345
346 /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
347 /// specified register class.  If not, return 0.
348 ///
349 unsigned RA::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
350   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
351   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
352   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
353   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
354
355   for (; RI != RE; ++RI)
356     if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
357       assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
358       return *RI; // Found an unused register!
359     }
360   return 0;
361 }
362
363
364 /// liberatePhysReg - Make sure the specified physical register is available for
365 /// use.  If there is currently a value in it, it is either moved out of the way
366 /// or spilled to memory.
367 ///
368 void RA::liberatePhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
369                          unsigned PhysReg) {
370   // FIXME: This code checks to see if a register is available, but it really
371   // wants to know if a reg is available BEFORE the instruction executes.  If
372   // called after killed operands are freed, it runs the risk of reallocating a
373   // used operand...
374 #if 0
375   if (isPhysRegAvailable(PhysReg)) return;  // Already available...
376
377   // Check to see if the register is directly used, not indirectly used through
378   // aliases.  If aliased registers are the ones actually used, we cannot be
379   // sure that we will be able to save the whole thing if we do a reg-reg copy.
380   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {
381     // The virtual register held...
382     unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[PhysReg]->second;
383
384     // Check to see if there is a compatible register available.  If so, we can
385     // move the value into the new register...
386     //
387     const TargetRegisterClass *RC = RegInfo->getRegClass(PhysReg);
388     if (unsigned NewReg = getFreeReg(RC)) {
389       // Emit the code to copy the value...
390       RegInfo->copyRegToReg(MBB, I, NewReg, PhysReg, RC);
391
392       // Update our internal state to indicate that PhysReg is available and Reg
393       // isn't.
394       getVirt2PhysRegMapSlot[VirtReg] = 0;
395       removePhysReg(PhysReg);  // Free the physreg
396
397       // Move reference over to new register...
398       assignVirtToPhysReg(VirtReg, NewReg);
399       return;
400     }
401   }
402 #endif
403   spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
404 }
405
406
407 /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
408 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
409 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
410 ///
411 unsigned RA::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
412                     unsigned VirtReg) {
413   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
414
415   // First check to see if we have a free register of the requested type...
416   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
417
418   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
419   if (PhysReg == 0) {
420     assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
421
422     // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
423     // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
424     // our register, use it.
425     for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
426       assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
427              "Couldn't find a register of the appropriate class!");
428
429       unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
430
431       // We can only use this register if it holds a virtual register (ie, it
432       // can be spilled).  Do not use it if it is an explicitly allocated
433       // physical register!
434       assert(PhysRegsUsed[R] != -1 &&
435              "PhysReg in PhysRegsUseOrder, but is not allocated?");
436       if (PhysRegsUsed[R]) {
437         // If the current register is compatible, use it.
438         if (RegInfo->getRegClass(R) == RC) {
439           PhysReg = R;
440           break;
441         } else {
442           // If one of the registers aliased to the current register is
443           // compatible, use it.
444           for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(R);
445                *AliasSet; ++AliasSet) {
446             if (RegInfo->getRegClass(*AliasSet) == RC) {
447               PhysReg = *AliasSet;    // Take an aliased register
448               break;
449             }
450           }
451         }
452       }
453     }
454
455     assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
456
457     // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
458     // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
459     spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
460   }
461
462   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
463   assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
464   return PhysReg;
465 }
466
467
468 /// reloadVirtReg - This method transforms the specified specified virtual
469 /// register use to refer to a physical register.  This method may do this in
470 /// one of several ways: if the register is available in a physical register
471 /// already, it uses that physical register.  If the value is not in a physical
472 /// register, and if there are physical registers available, it loads it into a
473 /// register.  If register pressure is high, and it is possible, it tries to
474 /// fold the load of the virtual register into the instruction itself.  It
475 /// avoids doing this if register pressure is low to improve the chance that
476 /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method returns the
477 /// modified instruction.
478 ///
479 MachineInstr *RA::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
480                                 unsigned OpNum) {
481   unsigned VirtReg = MI->getOperand(OpNum).getReg();
482
483   // If the virtual register is already available, just update the instruction
484   // and return.
485   if (unsigned PR = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg)) {
486     MarkPhysRegRecentlyUsed(PR);          // Already have this value available!
487     MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PR);  // Assign the input register
488     return MI;
489   }
490
491   // Otherwise, we need to fold it into the current instruction, or reload it.
492   // If we have registers available to hold the value, use them.
493   const TargetRegisterClass *RC = MF->getSSARegMap()->getRegClass(VirtReg);
494   unsigned PhysReg = getFreeReg(RC);
495   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
496
497   if (PhysReg) {   // Register is available, allocate it!
498     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
499   } else {         // No registers available.
500     // If we can fold this spill into this instruction, do so now.
501     MachineBasicBlock::iterator MII = MI;
502     if (RegInfo->foldMemoryOperand(MII, OpNum, FrameIndex)) {
503       ++NumFused;
504       return MII;
505     }
506
507     // It looks like we can't fold this virtual register load into this
508     // instruction.  Force some poor hapless value out of the register file to
509     // make room for the new register, and reload it.
510     PhysReg = getReg(MBB, MI, VirtReg);
511   }
512
513   markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
514
515   DEBUG(std::cerr << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
516                   << RegInfo->getName(PhysReg) << "\n");
517
518   // Add move instruction(s)
519   RegInfo->loadRegFromStackSlot(MBB, MI, PhysReg, FrameIndex, RC);
520   ++NumReloaded;    // Update statistics
521
522   MI->SetMachineOperandReg(OpNum, PhysReg);  // Assign the input register
523   return MI;
524 }
525
526
527
528 void RA::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
529   // loop over each instruction
530   MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.begin();
531   for (; MI != MBB.end(); ++MI) {
532     const TargetInstrDescriptor &TID = TM->getInstrInfo().get(MI->getOpcode());
533     DEBUG(std::cerr << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
534           std::cerr << "  Regs have values: ";
535           for (unsigned i = 0; i != RegInfo->getNumRegs(); ++i)
536             if (PhysRegsUsed[i] != -1)
537                std::cerr << "[" << RegInfo->getName(i)
538                          << ",%reg" << PhysRegsUsed[i] << "] ";
539           std::cerr << "\n");
540
541     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
542     // use order list, so they don't get reallocated.
543     for (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses;
544          *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
545       MarkPhysRegRecentlyUsed(*ImplicitUses);
546
547     // Get the used operands into registers.  This has the potential to spill
548     // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
549     // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
550     // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
551     // to be live-in, or the input is badly hosed.
552     //
553     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
554       if (MI->getOperand(i).isUse() &&
555           !MI->getOperand(i).isDef() && MI->getOperand(i).isRegister() &&
556           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(i).getReg()))
557         MI = reloadVirtReg(MBB, MI, i);
558
559     if (!DisableKill) {
560       // If this instruction is the last user of anything in registers, kill the
561       // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
562       // spilled to memory.
563       //
564       for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->killed_begin(MI),
565              KE = LV->killed_end(MI); KI != KE; ++KI) {
566         unsigned VirtReg = KI->second;
567         unsigned PhysReg = VirtReg;
568         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
569           // If the virtual register was never materialized into a register, it
570           // might not be in the map, but it won't hurt to zero it out anyway.
571           unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
572           PhysReg = PhysRegSlot;
573           PhysRegSlot = 0;
574         }
575
576         if (PhysReg) {
577           DEBUG(std::cerr << "  Last use of " << RegInfo->getName(PhysReg)
578                       << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
579           removePhysReg(PhysReg);
580         }
581       }
582     }
583
584     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
585     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
586     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
587       if (MI->getOperand(i).isDef() && MI->getOperand(i).isRegister() &&
588           MRegisterInfo::isPhysicalRegister(MI->getOperand(i).getReg())) {
589         unsigned Reg = MI->getOperand(i).getReg();
590         spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in the reg
591         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
592         PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
593         for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
594              *AliasSet; ++AliasSet) {
595           PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
596           PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
597         }
598       }
599
600     // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
601     for (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs;
602          *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs) {
603       unsigned Reg = *ImplicitDefs;
604       spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true);
605       PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
606       PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
607       for (const unsigned *AliasSet = RegInfo->getAliasSet(Reg);
608            *AliasSet; ++AliasSet) {
609         PhysRegsUseOrder.push_back(*AliasSet);
610         PhysRegsUsed[*AliasSet] = 0;  // It is free and reserved now
611       }
612     }
613
614     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
615     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
616     // implicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
617     // we need to scavenge a register.
618     //
619     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i)
620       if (MI->getOperand(i).isDef() && MI->getOperand(i).isRegister() &&
621           MRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(i).getReg())) {
622         unsigned DestVirtReg = MI->getOperand(i).getReg();
623         unsigned DestPhysReg;
624
625         // If DestVirtReg already has a value, use it.
626         if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg)))
627           DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
628         markVirtRegModified(DestVirtReg);
629         MI->SetMachineOperandReg(i, DestPhysReg);  // Assign the output register
630       }
631
632     if (!DisableKill) {
633       // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
634       // kill them now.
635       //
636       for (LiveVariables::killed_iterator KI = LV->dead_begin(MI),
637              KE = LV->dead_end(MI); KI != KE; ++KI) {
638         unsigned VirtReg = KI->second;
639         unsigned PhysReg = VirtReg;
640         if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
641           unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
642           PhysReg = PhysRegSlot;
643           assert(PhysReg != 0);
644           PhysRegSlot = 0;
645         }
646
647         if (PhysReg) {
648           DEBUG(std::cerr << "  Register " << RegInfo->getName(PhysReg)
649                           << " [%reg" << VirtReg
650                           << "] is never used, removing it frame live list\n");
651           removePhysReg(PhysReg);
652         }
653       }
654     }
655   }
656
657   // Rewind the iterator to point to the first flow control instruction...
658   const TargetInstrInfo &TII = TM->getInstrInfo();
659   MI = MBB.end();
660   while (MI != MBB.begin() && TII.isTerminatorInstr((--MI)->getOpcode()));
661   ++MI;
662
663   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
664   for (unsigned i = 0, e = RegInfo->getNumRegs(); i != e; ++i)
665     if (PhysRegsUsed[i] != -1)
666       if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i])
667         spillVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i);
668       else
669         removePhysReg(i);
670
671 #ifndef NDEBUG
672   bool AllOk = true;
673   for (unsigned i = 0, e = Virt2PhysRegMap.size(); i != e; ++i)
674     if (unsigned PR = Virt2PhysRegMap[i]) {
675       std::cerr << "Register still mapped: " << i << " -> " << PR << "\n";
676       AllOk = false;
677     }
678   assert(AllOk && "Virtual registers still in phys regs?");
679 #endif
680
681   // Clear any physical register which appear live at the end of the basic
682   // block, but which do not hold any virtual registers.  e.g., the stack
683   // pointer.
684   PhysRegsUseOrder.clear();
685 }
686
687
688 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
689 ///
690 bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
691   DEBUG(std::cerr << "Machine Function " << "\n");
692   MF = &Fn;
693   TM = &Fn.getTarget();
694   RegInfo = TM->getRegisterInfo();
695
696   PhysRegsUsed.assign(RegInfo->getNumRegs(), -1);
697
698   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
699   // mapping for all virtual registers
700   Virt2PhysRegMap.assign(MF->getSSARegMap()->getNumVirtualRegs(), 0);
701
702   if (!DisableKill)
703     LV = &getAnalysis<LiveVariables>();
704
705   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
706   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
707        MBB != MBBe; ++MBB)
708     AllocateBasicBlock(*MBB);
709
710   StackSlotForVirtReg.clear();
711   PhysRegsUsed.clear();
712   VirtRegModified.clear();
713   Virt2PhysRegMap.clear();
714   return true;
715 }
716
717 FunctionPass *llvm::createLocalRegisterAllocator() {
718   return new RA();
719 }