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