lib/CodeGen/RegAllocLocal.cpp

   1 //===-- RegAllocLocal.cpp - A BasicBlock generic 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 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/BasicBlock.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  28 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  29 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  30 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
  31 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  32 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  34 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  35 #include <algorithm>
  36 using namespace llvm;
  37
  38 STATISTIC(NumStores, "Number of stores added");
  39 STATISTIC(NumLoads , "Number of loads added");
  40
  41 static RegisterRegAlloc
  42   localRegAlloc("local", "local register allocator",
  43                 createLocalRegisterAllocator);
  44
  45 namespace {
  46   class RALocal : public MachineFunctionPass {
  47   public:
  48     static char ID;
  49     RALocal() : MachineFunctionPass(&ID), StackSlotForVirtReg(-1) {}
  50   private:
  51     const TargetMachine *TM;
  52     MachineFunction *MF;
  53     const TargetRegisterInfo *TRI;
  54     const TargetInstrInfo *TII;
  55
  56     // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
  57     // values are spilled.
  58     IndexedMap<int, VirtReg2IndexFunctor> StackSlotForVirtReg;
  59
  60     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
  61     // that is currently available in a physical register.
  62     IndexedMap<unsigned, VirtReg2IndexFunctor> Virt2PhysRegMap;
  63
  64     unsigned &getVirt2PhysRegMapSlot(unsigned VirtReg) {
  65       return Virt2PhysRegMap[VirtReg];
  66     }
  67
  68     // PhysRegsUsed - This array is effectively a map, containing entries for
  69     // each physical register that currently has a value (ie, it is in
  70     // Virt2PhysRegMap).  The value mapped to is the virtual register
  71     // corresponding to the physical register (the inverse of the
  72     // Virt2PhysRegMap), or 0.  The value is set to 0 if this register is pinned
  73     // because it is used by a future instruction, and to -2 if it is not
  74     // allocatable.  If the entry for a physical register is -1, then the
  75     // physical register is "not in the map".
  76     //
  77     std::vector<int> PhysRegsUsed;
  78
  79     // PhysRegsUseOrder - This contains a list of the physical registers that
  80     // currently have a virtual register value in them.  This list provides an
  81     // ordering of registers, imposing a reallocation order.  This list is only
  82     // used if all registers are allocated and we have to spill one, in which
  83     // case we spill the least recently used register.  Entries at the front of
  84     // the list are the least recently used registers, entries at the back are
  85     // the most recently used.
  86     //
  87     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
  88
  89     // Virt2LastUseMap - This maps each virtual register to its last use
  90     // (MachineInstr*, operand index pair).
  91     IndexedMap<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, VirtReg2IndexFunctor>
  92     Virt2LastUseMap;
  93
  94     std::pair<MachineInstr*,unsigned>& getVirtRegLastUse(unsigned Reg) {
  95       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
  96       return Virt2LastUseMap[Reg];
  97     }
  98
  99     // VirtRegModified - This bitset contains information about which virtual
 100     // registers need to be spilled back to memory when their registers are
 101     // scavenged.  If a virtual register has simply been rematerialized, there
 102     // is no reason to spill it to memory when we need the register back.
 103     //
 104     BitVector VirtRegModified;
 105
 106     // UsedInMultipleBlocks - Tracks whether a particular register is used in
 107     // more than one block.
 108     BitVector UsedInMultipleBlocks;
 109
 110     void markVirtRegModified(unsigned Reg, bool Val = true) {
 111       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
 112       Reg -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
 113       if (Val)
 114         VirtRegModified.set(Reg);
 115       else
 116         VirtRegModified.reset(Reg);
 117     }
 118
 119     bool isVirtRegModified(unsigned Reg) const {
 120       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
 121       assert(Reg - TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister <
 122              VirtRegModified.size() && "Illegal virtual register!");
 123       return VirtRegModified[Reg - TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
 124     }
 125
 126     void AddToPhysRegsUseOrder(unsigned Reg) {
 127       std::vector<unsigned>::iterator It =
 128         std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), Reg);
 129       if (It != PhysRegsUseOrder.end())
 130         PhysRegsUseOrder.erase(It);
 131       PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
 132     }
 133
 134     void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
 135       if (PhysRegsUseOrder.empty() ||
 136           PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
 137
 138       for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i) {
 139         unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
 140         if (!areRegsEqual(Reg, RegMatch)) continue;
 141
 142         PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
 143         // Add it to the end of the list
 144         PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
 145         if (RegMatch == Reg)
 146           return;    // Found an exact match, exit early
 147       }
 148     }
 149
 150   public:
 151     virtual const char *getPassName() const {
 152       return "Local Register Allocator";
 153     }
 154
 155     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 156       AU.setPreservesCFG();
 157       AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
 158       AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
 159       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 160     }
 161
 162   private:
 163     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
 164     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 165
 166     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
 167     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
 168
 169
 170     /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
 171     /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
 172     /// or if the first register is in the alias set of the second register.
 173     ///
 174     bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
 175       if (R1 == R2) return true;
 176       for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(R2);
 177            *AliasSet; ++AliasSet) {
 178         if (*AliasSet == R1) return true;
 179       }
 180       return false;
 181     }
 182
 183     /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
 184     /// register on the stack, allocating space if necessary.
 185     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
 186
 187     /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
 188     /// longer being in use.
 189     ///
 190     void removePhysReg(unsigned PhysReg);
 191
 192     void storeVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
 193                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg, bool isKill);
 194
 195     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
 196     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
 197     /// data structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
 198     ///
 199     void spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
 200                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
 201
 202     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
 203     /// the virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to
 204     /// true, then the request is ignored if the physical register does not
 205     /// contain a virtual register.
 206     ///
 207     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
 208                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs = false);
 209
 210     /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
 211     /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
 212     /// register must not be used for anything else when this is called.
 213     ///
 214     void assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
 215
 216     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
 217     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
 218     /// aliased registers are all free...
 219     ///
 220     bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
 221
 222     /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
 223     /// specified register class.  If not, return 0.
 224     ///
 225     unsigned getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC);
 226
 227     /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
 228     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
 229     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
 230     /// register. If NoFree is true, that means the caller knows there isn't
 231     /// a free register, do not call getFreeReg().
 232     unsigned getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 233                     unsigned VirtReg, bool NoFree = false);
 234
 235     /// reloadVirtReg - This method transforms the specified virtual
 236     /// register use to refer to a physical register.  This method may do this
 237     /// in one of several ways: if the register is available in a physical
 238     /// register already, it uses that physical register.  If the value is not
 239     /// in a physical register, and if there are physical registers available,
 240     /// it loads it into a register: PhysReg if that is an available physical
 241     /// register, otherwise any physical register of the right class.
 242     /// If register pressure is high, and it is possible, it tries to fold the
 243     /// load of the virtual register into the instruction itself.  It avoids
 244     /// doing this if register pressure is low to improve the chance that
 245     /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method
 246     /// returns the modified instruction.
 247     ///
 248     MachineInstr *reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 249                                 unsigned OpNum, SmallSet<unsigned, 4> &RRegs,
 250                                 unsigned PhysReg);
 251
 252     /// ComputeLocalLiveness - Computes liveness of registers within a basic
 253     /// block, setting the killed/dead flags as appropriate.
 254     void ComputeLocalLiveness(MachineBasicBlock& MBB);
 255
 256     void reloadPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
 257                        unsigned PhysReg);
 258   };
 259   char RALocal::ID = 0;
 260 }
 261
 262 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
 263 /// to be held on the stack.
 264 int RALocal::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
 265   // Find the location Reg would belong...
 266   int SS = StackSlotForVirtReg[VirtReg];
 267   if (SS != -1)
 268     return SS;          // Already has space allocated?
 269
 270   // Allocate a new stack object for this spill location...
 271   int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateSpillStackObject(RC->getSize(),
 272                                                             RC->getAlignment());
 273
 274   // Assign the slot.
 275   StackSlotForVirtReg[VirtReg] = FrameIdx;
 276   return FrameIdx;
 277 }
 278
 279
 280 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
 281 /// longer being in use.
 282 ///
 283 void RALocal::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
 284   PhysRegsUsed[PhysReg] = -1;      // PhyReg no longer used
 285
 286   std::vector<unsigned>::iterator It =
 287     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
 288   if (It != PhysRegsUseOrder.end())
 289     PhysRegsUseOrder.erase(It);
 290 }
 291
 292 /// storeVirtReg - Store a virtual register to its assigned stack slot.
 293 void RALocal::storeVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
 294                            MachineBasicBlock::iterator I,
 295                            unsigned VirtReg, unsigned PhysReg,
 296                            bool isKill) {
 297   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
 298   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
 299   DEBUG(dbgs() << " to stack slot #" << FrameIndex);
 300   TII->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, isKill, FrameIndex, RC);
 301   ++NumStores;   // Update statistics
 302 }
 303
 304 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
 305 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
 306 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
 307 ///
 308 void RALocal::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
 309                            MachineBasicBlock::iterator I,
 310                            unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
 311   assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
 312          " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
 313          " the intended one.");
 314   DEBUG(dbgs() << "  Spilling register " << TRI->getName(PhysReg)
 315                << " containing %reg" << VirtReg);
 316
 317   if (!isVirtRegModified(VirtReg)) {
 318     DEBUG(dbgs() << " which has not been modified, so no store necessary!");
 319     std::pair<MachineInstr*, unsigned> &LastUse = getVirtRegLastUse(VirtReg);
 320     if (LastUse.first)
 321       LastUse.first->getOperand(LastUse.second).setIsKill();
 322   } else {
 323     // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
 324     // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
 325     // modified.
 326     // If the instruction reads the register that's spilled, (e.g. this can
 327     // happen if it is a move to a physical register), then the spill
 328     // instruction is not a kill.
 329     bool isKill = !(I != MBB.end() && I->readsRegister(PhysReg));
 330     storeVirtReg(MBB, I, VirtReg, PhysReg, isKill);
 331   }
 332
 333   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = 0;   // VirtReg no longer available
 334
 335   DEBUG(dbgs() << '\n');
 336   removePhysReg(PhysReg);
 337 }
 338
 339
 340 /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
 341 /// virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to true,
 342 /// then the request is ignored if the physical register does not contain a
 343 /// virtual register.
 344 ///
 345 void RALocal::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
 346                            unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs) {
 347   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {            // Only spill it if it's used!
 348     assert(PhysRegsUsed[PhysReg] != -2 && "Non allocable reg used!");
 349     if (PhysRegsUsed[PhysReg] || !OnlyVirtRegs)
 350       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[PhysReg], PhysReg);
 351     return;
 352   }
 353
 354   // If the selected register aliases any other registers, we must make
 355   // sure that one of the aliases isn't alive.
 356   for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
 357        *AliasSet; ++AliasSet) {
 358     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] == -1 ||     // Spill aliased register.
 359         PhysRegsUsed[*AliasSet] == -2)       // If allocatable.
 360       continue;
 361
 362     if (PhysRegsUsed[*AliasSet])
 363       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[*AliasSet], *AliasSet);
 364   }
 365 }
 366
 367
 368 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
 369 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
 370 /// register must not be used for anything else when this is called.
 371 ///
 372 void RALocal::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
 373   assert(PhysRegsUsed[PhysReg] == -1 && "Phys reg already assigned!");
 374   // Update information to note the fact that this register was just used, and
 375   // it holds VirtReg.
 376   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
 377   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = PhysReg;
 378   AddToPhysRegsUseOrder(PhysReg);   // New use of PhysReg
 379 }
 380
 381
 382 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
 383 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
 384 /// registers are all free...
 385 ///
 386 bool RALocal::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
 387   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) return false;
 388
 389   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
 390   // not free!
 391   for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
 392        *AliasSet; ++AliasSet)
 393     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] >= 0) // Aliased register in use?
 394       return false;                    // Can't use this reg then.
 395   return true;
 396 }
 397
 398
 399 /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
 400 /// specified register class.  If not, return 0.
 401 ///
 402 unsigned RALocal::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
 403   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
 404   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
 405   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
 406   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
 407
 408   for (; RI != RE; ++RI)
 409     if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
 410       assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
 411       return *RI; // Found an unused register!
 412     }
 413   return 0;
 414 }
 415
 416
 417 /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
 418 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
 419 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
 420 ///
 421 unsigned RALocal::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
 422                          unsigned VirtReg, bool NoFree) {
 423   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
 424
 425   // First check to see if we have a free register of the requested type...
 426   unsigned PhysReg = NoFree ? 0 : getFreeReg(RC);
 427
 428   if (PhysReg != 0) {
 429     // Assign the register.
 430     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
 431     return PhysReg;
 432   }
 433
 434   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
 435   assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
 436
 437   // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
 438   // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
 439   // our register, use it.
 440   for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
 441     assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
 442            "Couldn't find a register of the appropriate class!");
 443
 444     unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
 445
 446     // We can only use this register if it holds a virtual register (ie, it
 447     // can be spilled).  Do not use it if it is an explicitly allocated
 448     // physical register!
 449     assert(PhysRegsUsed[R] != -1 &&
 450            "PhysReg in PhysRegsUseOrder, but is not allocated?");
 451     if (PhysRegsUsed[R] && PhysRegsUsed[R] != -2) {
 452       // If the current register is compatible, use it.
 453       if (RC->contains(R)) {
 454         PhysReg = R;
 455         break;
 456       }
 457
 458       // If one of the registers aliased to the current register is
 459       // compatible, use it.
 460       for (const unsigned *AliasIt = TRI->getAliasSet(R);
 461            *AliasIt; ++AliasIt) {
 462         if (!RC->contains(*AliasIt)) continue;
 463
 464         // If this is pinned down for some reason, don't use it.  For
 465         // example, if CL is pinned, and we run across CH, don't use
 466         // CH as justification for using scavenging ECX (which will
 467         // fail).
 468         if (PhysRegsUsed[*AliasIt] == 0) continue;
 469
 470         // Make sure the register is allocatable.  Don't allocate SIL on
 471         // x86-32.
 472         if (PhysRegsUsed[*AliasIt] == -2) continue;
 473
 474         PhysReg = *AliasIt;    // Take an aliased register
 475         break;
 476       }
 477     }
 478   }
 479
 480   assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
 481
 482   // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
 483   // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
 484   spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
 485
 486   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
 487   assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
 488   return PhysReg;
 489 }
 490
 491
 492 /// reloadVirtReg - This method transforms the specified virtual
 493 /// register use to refer to a physical register.  This method may do this in
 494 /// one of several ways: if the register is available in a physical register
 495 /// already, it uses that physical register.  If the value is not in a physical
 496 /// register, and if there are physical registers available, it loads it into a
 497 /// register: PhysReg if that is an available physical register, otherwise any
 498 /// register.  If register pressure is high, and it is possible, it tries to
 499 /// fold the load of the virtual register into the instruction itself.  It
 500 /// avoids doing this if register pressure is low to improve the chance that
 501 /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method returns
 502 /// the modified instruction.
 503 ///
 504 MachineInstr *RALocal::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
 505                                      unsigned OpNum,
 506                                      SmallSet<unsigned, 4> &ReloadedRegs,
 507                                      unsigned PhysReg) {
 508   unsigned VirtReg = MI->getOperand(OpNum).getReg();
 509
 510   // If the virtual register is already available, just update the instruction
 511   // and return.
 512   if (unsigned PR = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg)) {
 513     MI->getOperand(OpNum).setReg(PR);  // Assign the input register
 514     if (!MI->isDebugValue()) {
 515       // Do not do these for DBG_VALUE as they can affect codegen.
 516       MarkPhysRegRecentlyUsed(PR);       // Already have this value available!
 517       getVirtRegLastUse(VirtReg) = std::make_pair(MI, OpNum);
 518     }
 519     return MI;
 520   }
 521
 522   // Otherwise, we need to fold it into the current instruction, or reload it.
 523   // If we have registers available to hold the value, use them.
 524   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
 525   // If we already have a PhysReg (this happens when the instruction is a
 526   // reg-to-reg copy with a PhysReg destination) use that.
 527   if (!PhysReg || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(PhysReg) ||
 528       !isPhysRegAvailable(PhysReg))
 529     PhysReg = getFreeReg(RC);
 530   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
 531
 532   if (PhysReg) {   // Register is available, allocate it!
 533     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
 534   } else {         // No registers available.
 535     // Force some poor hapless value out of the register file to
 536     // make room for the new register, and reload it.
 537     PhysReg = getReg(MBB, MI, VirtReg, true);
 538   }
 539
 540   markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
 541
 542   DEBUG(dbgs() << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
 543                << TRI->getName(PhysReg) << "\n");
 544
 545   // Add move instruction(s)
 546   TII->loadRegFromStackSlot(MBB, MI, PhysReg, FrameIndex, RC);
 547   ++NumLoads;    // Update statistics
 548
 549   MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(PhysReg);
 550   MI->getOperand(OpNum).setReg(PhysReg);  // Assign the input register
 551   getVirtRegLastUse(VirtReg) = std::make_pair(MI, OpNum);
 552
 553   if (!ReloadedRegs.insert(PhysReg)) {
 554     std::string msg;
 555     raw_string_ostream Msg(msg);
 556     Msg << "Ran out of registers during register allocation!";
 557     if (MI->isInlineAsm()) {
 558       Msg << "\nPlease check your inline asm statement for invalid "
 559            << "constraints:\n";
 560       MI->print(Msg, TM);
 561     }
 562     report_fatal_error(Msg.str());
 563   }
 564   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(PhysReg);
 565        *SubRegs; ++SubRegs) {
 566     if (ReloadedRegs.insert(*SubRegs)) continue;
 567
 568     std::string msg;
 569     raw_string_ostream Msg(msg);
 570     Msg << "Ran out of registers during register allocation!";
 571     if (MI->isInlineAsm()) {
 572       Msg << "\nPlease check your inline asm statement for invalid "
 573            << "constraints:\n";
 574       MI->print(Msg, TM);
 575     }
 576     report_fatal_error(Msg.str());
 577   }
 578
 579   return MI;
 580 }
 581
 582 /// isReadModWriteImplicitKill - True if this is an implicit kill for a
 583 /// read/mod/write register, i.e. update partial register.
 584 static bool isReadModWriteImplicitKill(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 585   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 586     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 587     if (MO.isReg() && MO.getReg() == Reg && MO.isImplicit() &&
 588         MO.isDef() && !MO.isDead())
 589       return true;
 590   }
 591   return false;
 592 }
 593
 594 /// isReadModWriteImplicitDef - True if this is an implicit def for a
 595 /// read/mod/write register, i.e. update partial register.
 596 static bool isReadModWriteImplicitDef(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 597   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 598     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 599     if (MO.isReg() && MO.getReg() == Reg && MO.isImplicit() &&
 600         !MO.isDef() && MO.isKill())
 601       return true;
 602   }
 603   return false;
 604 }
 605
 606 // precedes - Helper function to determine with MachineInstr A
 607 // precedes MachineInstr B within the same MBB.
 608 static bool precedes(MachineBasicBlock::iterator A,
 609                      MachineBasicBlock::iterator B) {
 610   if (A == B)
 611     return false;
 612
 613   MachineBasicBlock::iterator I = A->getParent()->begin();
 614   while (I != A->getParent()->end()) {
 615     if (I == A)
 616       return true;
 617     else if (I == B)
 618       return false;
 619
 620     ++I;
 621   }
 622
 623   return false;
 624 }
 625
 626 /// ComputeLocalLiveness - Computes liveness of registers within a basic
 627 /// block, setting the killed/dead flags as appropriate.
 628 void RALocal::ComputeLocalLiveness(MachineBasicBlock& MBB) {
 629   MachineRegisterInfo &MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
 630   // Keep track of the most recently seen previous use or def of each reg,
 631   // so that we can update them with dead/kill markers.
 632   DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> > LastUseDef;
 633   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
 634        I != E; ++I) {
 635     if (I->isDebugValue())
 636       continue;
 637
 638     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 639       MachineOperand &MO = I->getOperand(i);
 640       // Uses don't trigger any flags, but we need to save
 641       // them for later.  Also, we have to process these
 642       // _before_ processing the defs, since an instr
 643       // uses regs before it defs them.
 644       if (!MO.isReg() || !MO.getReg() || !MO.isUse())
 645         continue;
 646
 647       // Ignore helpful kill flags from earlier passes.
 648       MO.setIsKill(false);
 649
 650       LastUseDef[MO.getReg()] = std::make_pair(I, i);
 651
 652       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) continue;
 653
 654       const unsigned *Aliases = TRI->getAliasSet(MO.getReg());
 655       if (Aliases == 0)
 656         continue;
 657
 658       while (*Aliases) {
 659         DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
 660           alias = LastUseDef.find(*Aliases);
 661
 662         if (alias != LastUseDef.end() && alias->second.first != I)
 663           LastUseDef[*Aliases] = std::make_pair(I, i);
 664
 665         ++Aliases;
 666       }
 667     }
 668
 669     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 670       MachineOperand &MO = I->getOperand(i);
 671       // Defs others than 2-addr redefs _do_ trigger flag changes:
 672       //   - A def followed by a def is dead
 673       //   - A use followed by a def is a kill
 674       if (!MO.isReg() || !MO.getReg() || !MO.isDef()) continue;
 675
 676       DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
 677         last = LastUseDef.find(MO.getReg());
 678       if (last != LastUseDef.end()) {
 679         // Check if this is a two address instruction.  If so, then
 680         // the def does not kill the use.
 681         if (last->second.first == I &&
 682             I->isRegTiedToUseOperand(i))
 683           continue;
 684
 685         MachineOperand &lastUD =
 686                     last->second.first->getOperand(last->second.second);
 687         if (lastUD.isDef())
 688           lastUD.setIsDead(true);
 689         else
 690           lastUD.setIsKill(true);
 691       }
 692
 693       LastUseDef[MO.getReg()] = std::make_pair(I, i);
 694     }
 695   }
 696
 697   // Live-out (of the function) registers contain return values of the function,
 698   // so we need to make sure they are alive at return time.
 699   MachineBasicBlock::iterator Ret = MBB.getFirstTerminator();
 700   bool BBEndsInReturn = (Ret != MBB.end() && Ret->getDesc().isReturn());
 701
 702   if (BBEndsInReturn)
 703     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator
 704          I = MF->getRegInfo().liveout_begin(),
 705          E = MF->getRegInfo().liveout_end(); I != E; ++I)
 706       if (!Ret->readsRegister(*I)) {
 707         Ret->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*I, false, true));
 708         LastUseDef[*I] = std::make_pair(Ret, Ret->getNumOperands()-1);
 709       }
 710
 711   // Finally, loop over the final use/def of each reg
 712   // in the block and determine if it is dead.
 713   for (DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
 714        I = LastUseDef.begin(), E = LastUseDef.end(); I != E; ++I) {
 715     MachineInstr *MI = I->second.first;
 716     unsigned idx = I->second.second;
 717     MachineOperand &MO = MI->getOperand(idx);
 718
 719     bool isPhysReg = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg());
 720
 721     // A crude approximation of "live-out" calculation
 722     bool usedOutsideBlock = isPhysReg ? false :
 723           UsedInMultipleBlocks.test(MO.getReg() -
 724                                     TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
 725
 726     // If the machine BB ends in a return instruction, then the value isn't used
 727     // outside of the BB.
 728     if (!isPhysReg && (!usedOutsideBlock || BBEndsInReturn)) {
 729       // DBG_VALUE complicates this:  if the only refs of a register outside
 730       // this block are DBG_VALUE, we can't keep the reg live just for that,
 731       // as it will cause the reg to be spilled at the end of this block when
 732       // it wouldn't have been otherwise.  Nullify the DBG_VALUEs when that
 733       // happens.
 734       bool UsedByDebugValueOnly = false;
 735       for (MachineRegisterInfo::reg_iterator UI = MRI.reg_begin(MO.getReg()),
 736              UE = MRI.reg_end(); UI != UE; ++UI) {
 737         // Two cases:
 738         // - used in another block
 739         // - used in the same block before it is defined (loop)
 740         if (UI->getParent() == &MBB &&
 741             !(MO.isDef() && UI.getOperand().isUse() && precedes(&*UI, MI)))
 742           continue;
 743
 744         if (UI->isDebugValue()) {
 745           UsedByDebugValueOnly = true;
 746           continue;
 747         }
 748
 749         // A non-DBG_VALUE use means we can leave DBG_VALUE uses alone.
 750         UsedInMultipleBlocks.set(MO.getReg() -
 751                                  TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
 752         usedOutsideBlock = true;
 753         UsedByDebugValueOnly = false;
 754         break;
 755       }
 756
 757       if (UsedByDebugValueOnly)
 758         for (MachineRegisterInfo::reg_iterator UI = MRI.reg_begin(MO.getReg()),
 759              UE = MRI.reg_end(); UI != UE; ++UI)
 760           if (UI->isDebugValue() &&
 761               (UI->getParent() != &MBB ||
 762                (MO.isDef() && precedes(&*UI, MI))))
 763             UI.getOperand().setReg(0U);
 764     }
 765
 766     // Physical registers and those that are not live-out of the block are
 767     // killed/dead at their last use/def within this block.
 768     if (isPhysReg || !usedOutsideBlock || BBEndsInReturn) {
 769       if (MO.isUse()) {
 770         // Don't mark uses that are tied to defs as kills.
 771         if (!MI->isRegTiedToDefOperand(idx))
 772           MO.setIsKill(true);
 773       } else {
 774         MO.setIsDead(true);
 775       }
 776     }
 777   }
 778 }
 779
 780 void RALocal::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 781   // loop over each instruction
 782   MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin();
 783
 784   DEBUG({
 785       const BasicBlock *LBB = MBB.getBasicBlock();
 786       if (LBB)
 787         dbgs() << "\nStarting RegAlloc of BB: " << LBB->getName();
 788     });
 789
 790   // Add live-in registers as active.
 791   for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = MBB.livein_begin(),
 792          E = MBB.livein_end(); I != E; ++I) {
 793     unsigned Reg = *I;
 794     MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
 795     PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
 796     AddToPhysRegsUseOrder(Reg);
 797     for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 798          *SubRegs; ++SubRegs) {
 799       if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
 800
 801       AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs);
 802       PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
 803       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
 804     }
 805   }
 806
 807   ComputeLocalLiveness(MBB);
 808
 809   // Otherwise, sequentially allocate each instruction in the MBB.
 810   while (MII != MBB.end()) {
 811     MachineInstr *MI = MII++;
 812     const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
 813     DEBUG({
 814         dbgs() << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
 815         dbgs() << "  Regs have values: ";
 816         for (unsigned i = 0; i != TRI->getNumRegs(); ++i)
 817           if (PhysRegsUsed[i] != -1 && PhysRegsUsed[i] != -2) {
 818             if (PhysRegsUsed[i] && isVirtRegModified(PhysRegsUsed[i]))
 819               dbgs() << "*";
 820             dbgs() << "[" << TRI->getName(i)
 821                    << ",%reg" << PhysRegsUsed[i] << "] ";
 822           }
 823         dbgs() << '\n';
 824       });
 825
 826     // Determine whether this is a copy instruction.  The cases where the
 827     // source or destination are phys regs are handled specially.
 828     unsigned SrcCopyReg, DstCopyReg, SrcCopySubReg, DstCopySubReg;
 829     unsigned SrcCopyPhysReg = 0U;
 830     bool isCopy = TII->isMoveInstr(*MI, SrcCopyReg, DstCopyReg,
 831                                    SrcCopySubReg, DstCopySubReg);
 832     if (isCopy && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcCopyReg))
 833       SrcCopyPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(SrcCopyReg);
 834
 835     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
 836     // use order list, so they don't get reallocated.
 837     if (TID.ImplicitUses) {
 838       for (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses;
 839            *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
 840         MarkPhysRegRecentlyUsed(*ImplicitUses);
 841     }
 842
 843     SmallVector<unsigned, 8> Kills;
 844     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 845       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 846       if (!MO.isReg()) continue;
 847       unsigned Reg = MO.getReg();
 848       if (!Reg) continue;
 849
 850       // Avoid allocating assigned early clobbers below.
 851       if (MO.isEarlyClobber() && TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
 852         spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in reg
 853         PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
 854         AddToPhysRegsUseOrder(Reg);
 855       }
 856
 857       if (!MO.isKill()) continue;
 858       if (!MO.isImplicit())
 859         Kills.push_back(MO.getReg());
 860       else if (!isReadModWriteImplicitKill(MI, MO.getReg()))
 861         // These are extra physical register kills when a sub-register
 862         // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
 863         // larger registers). Ignore.
 864         Kills.push_back(MO.getReg());
 865     }
 866
 867     // If any physical regs are earlyclobber, spill any value they might
 868     // have in them, then mark them unallocatable.
 869     // If any virtual regs are earlyclobber, allocate them now (before
 870     // freeing inputs that are killed).
 871     if (MI->isInlineAsm()) {
 872       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 873         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 874         if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isEarlyClobber() ||
 875             !MO.getReg())
 876           continue;
 877
 878         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
 879           unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
 880           unsigned DestPhysReg;
 881
 882           // If DestVirtReg already has a value, use it.
 883           if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg)))
 884             DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
 885           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(DestPhysReg);
 886           markVirtRegModified(DestVirtReg);
 887           getVirtRegLastUse(DestVirtReg) =
 888                  std::make_pair((MachineInstr*)0, 0);
 889           DEBUG(dbgs() << "  Assigning " << TRI->getName(DestPhysReg)
 890                        << " to %reg" << DestVirtReg << "\n");
 891           MO.setReg(DestPhysReg);  // Assign the earlyclobber register
 892         } else {
 893           unsigned Reg = MO.getReg();
 894           if (PhysRegsUsed[Reg] == -2) continue;  // Something like ESP.
 895           // These are extra physical register defs when a sub-register
 896           // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
 897           // larger registers). Ignore.
 898           if (isReadModWriteImplicitDef(MI, MO.getReg())) continue;
 899
 900           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
 901           spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in reg
 902           PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
 903           AddToPhysRegsUseOrder(Reg);
 904
 905           for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
 906                *SubRegs; ++SubRegs) {
 907             if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
 908             MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
 909             PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
 910             AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs);
 911           }
 912         }
 913       }
 914     }
 915
 916     // If a DBG_VALUE says something is located in a spilled register,
 917     // change the DBG_VALUE to be undef, which prevents the register
 918     // from being reloaded here.  Doing that would change the generated
 919     // code, unless another use immediately follows this instruction.
 920     if (MI->isDebugValue() &&
 921         MI->getNumOperands()==3 && MI->getOperand(0).isReg()) {
 922       unsigned VirtReg = MI->getOperand(0).getReg();
 923       if (VirtReg && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
 924           !getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg))
 925         MI->getOperand(0).setReg(0U);
 926     }
 927
 928     // Get the used operands into registers.  This has the potential to spill
 929     // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
 930     // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
 931     // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
 932     // to be live-in, or the input is badly hosed.
 933     //
 934     SmallSet<unsigned, 4> ReloadedRegs;
 935     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
 936       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 937       // here we are looking for only used operands (never def&use)
 938       if (MO.isReg() && !MO.isDef() && MO.getReg() && !MO.isImplicit() &&
 939           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
 940         MI = reloadVirtReg(MBB, MI, i, ReloadedRegs,
 941                            isCopy ? DstCopyReg : 0);
 942     }
 943
 944     // If this instruction is the last user of this register, kill the
 945     // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
 946     // spilled to memory.
 947     //
 948     for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i) {
 949       unsigned VirtReg = Kills[i];
 950       unsigned PhysReg = VirtReg;
 951       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
 952         // If the virtual register was never materialized into a register, it
 953         // might not be in the map, but it won't hurt to zero it out anyway.
 954         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
 955         PhysReg = PhysRegSlot;
 956         PhysRegSlot = 0;
 957       } else if (PhysRegsUsed[PhysReg] == -2) {
 958         // Unallocatable register dead, ignore.
 959         continue;
 960       } else {
 961         assert((!PhysRegsUsed[PhysReg] || PhysRegsUsed[PhysReg] == -1) &&
 962                "Silently clearing a virtual register?");
 963       }
 964
 965       if (!PhysReg) continue;
 966
 967       DEBUG(dbgs() << "  Last use of " << TRI->getName(PhysReg)
 968                    << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
 969       removePhysReg(PhysReg);
 970       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(PhysReg);
 971            *SubRegs; ++SubRegs) {
 972         if (PhysRegsUsed[*SubRegs] != -2) {
 973           DEBUG(dbgs()  << "  Last use of "
 974                         << TRI->getName(*SubRegs) << "[%reg" << VirtReg
 975                         <<"], removing it from live set\n");
 976           removePhysReg(*SubRegs);
 977         }
 978       }
 979     }
 980
 981     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
 982     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
 983     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 984       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 985       if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || MO.isImplicit() || !MO.getReg() ||
 986           MO.isEarlyClobber() ||
 987           !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()))
 988         continue;
 989
 990       unsigned Reg = MO.getReg();
 991       if (PhysRegsUsed[Reg] == -2) continue;  // Something like ESP.
 992       // These are extra physical register defs when a sub-register
 993       // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
 994       // larger registers). Ignore.
 995       if (isReadModWriteImplicitDef(MI, MO.getReg())) continue;
 996
 997       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
 998       spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in reg
 999       PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
1000       AddToPhysRegsUseOrder(Reg);
1001
1002       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
1003            *SubRegs; ++SubRegs) {
1004         if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
1005
1006         MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
1007         PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
1008         AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs);
1009       }
1010     }
1011
1012     // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
1013     if (TID.ImplicitDefs) {
1014       for (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs;
1015            *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs) {
1016         unsigned Reg = *ImplicitDefs;
1017         if (PhysRegsUsed[Reg] != -2) {
1018           spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true);
1019           AddToPhysRegsUseOrder(Reg);
1020           PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
1021         }
1022         MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
1023         for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
1024              *SubRegs; ++SubRegs) {
1025           if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
1026
1027           AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs);
1028           PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
1029           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
1030         }
1031       }
1032     }
1033
1034     SmallVector<unsigned, 8> DeadDefs;
1035     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1036       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1037       if (MO.isReg() && MO.isDead())
1038         DeadDefs.push_back(MO.getReg());
1039     }
1040
1041     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
1042     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
1043     // explicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
1044     // we need to scavenge a register.
1045     //
1046     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1047       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1048       if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.getReg() ||
1049           MO.isEarlyClobber() ||
1050           !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
1051         continue;
1052
1053       unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
1054       unsigned DestPhysReg;
1055
1056       // If DestVirtReg already has a value, use it.
1057       if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg))) {
1058         // If this is a copy try to reuse the input as the output;
1059         // that will make the copy go away.
1060         // If this is a copy, the source reg is a phys reg, and
1061         // that reg is available, use that phys reg for DestPhysReg.
1062         // If this is a copy, the source reg is a virtual reg, and
1063         // the phys reg that was assigned to that virtual reg is now
1064         // available, use that phys reg for DestPhysReg.  (If it's now
1065         // available that means this was the last use of the source.)
1066         if (isCopy &&
1067             TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcCopyReg) &&
1068             isPhysRegAvailable(SrcCopyReg)) {
1069           DestPhysReg = SrcCopyReg;
1070           assignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
1071         } else if (isCopy &&
1072             TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcCopyReg) &&
1073             SrcCopyPhysReg && isPhysRegAvailable(SrcCopyPhysReg) &&
1074             MF->getRegInfo().getRegClass(DestVirtReg)->
1075                              contains(SrcCopyPhysReg)) {
1076           DestPhysReg = SrcCopyPhysReg;
1077           assignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
1078         } else
1079           DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
1080       }
1081       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(DestPhysReg);
1082       markVirtRegModified(DestVirtReg);
1083       getVirtRegLastUse(DestVirtReg) = std::make_pair((MachineInstr*)0, 0);
1084       DEBUG(dbgs() << "  Assigning " << TRI->getName(DestPhysReg)
1085                    << " to %reg" << DestVirtReg << "\n");
1086       MO.setReg(DestPhysReg);  // Assign the output register
1087     }
1088
1089     // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
1090     // kill them now.
1091     //
1092     for (unsigned i = 0, e = DeadDefs.size(); i != e; ++i) {
1093       unsigned VirtReg = DeadDefs[i];
1094       unsigned PhysReg = VirtReg;
1095       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
1096         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
1097         PhysReg = PhysRegSlot;
1098         assert(PhysReg != 0);
1099         PhysRegSlot = 0;
1100       } else if (PhysRegsUsed[PhysReg] == -2) {
1101         // Unallocatable register dead, ignore.
1102         continue;
1103       } else if (!PhysReg)
1104         continue;
1105
1106       DEBUG(dbgs()  << "  Register " << TRI->getName(PhysReg)
1107                     << " [%reg" << VirtReg
1108                     << "] is never used, removing it from live set\n");
1109       removePhysReg(PhysReg);
1110       for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
1111            *AliasSet; ++AliasSet) {
1112         if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -2) {
1113           DEBUG(dbgs()  << "  Register " << TRI->getName(*AliasSet)
1114                         << " [%reg" << *AliasSet
1115                         << "] is never used, removing it from live set\n");
1116           removePhysReg(*AliasSet);
1117         }
1118       }
1119     }
1120
1121     // If this instruction is a call, make sure there are no dirty registers. The
1122     // call might throw an exception, and the landing pad expects to find all
1123     // registers in stack slots.
1124     if (TID.isCall())
1125       for (unsigned i = 0, e = TRI->getNumRegs(); i != e; ++i) {
1126         if (PhysRegsUsed[i] <= 0) continue;
1127         unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i];
1128         if (!isVirtRegModified(VirtReg)) continue;
1129         DEBUG(dbgs() << "  Storing dirty %reg" << VirtReg);
1130         storeVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i, false);
1131         markVirtRegModified(VirtReg, false);
1132         DEBUG(dbgs() << " because the call might throw\n");
1133       }
1134
1135     // Finally, if this is a noop copy instruction, zap it.  (Except that if
1136     // the copy is dead, it must be kept to avoid messing up liveness info for
1137     // the register scavenger.  See pr4100.)
1138     if (TII->isMoveInstr(*MI, SrcCopyReg, DstCopyReg,
1139                          SrcCopySubReg, DstCopySubReg) &&
1140         SrcCopyReg == DstCopyReg && DeadDefs.empty())
1141       MBB.erase(MI);
1142   }
1143
1144   MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.getFirstTerminator();
1145
1146   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
1147   for (unsigned i = 0, e = TRI->getNumRegs(); i != e; ++i)
1148     if (PhysRegsUsed[i] != -1 && PhysRegsUsed[i] != -2) {
1149       if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i])
1150         spillVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i);
1151       else
1152         removePhysReg(i);
1153     }
1154
1155 #if 0
1156   // This checking code is very expensive.
1157   bool AllOk = true;
1158   for (unsigned i = TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
1159            e = MF->getRegInfo().getLastVirtReg(); i <= e; ++i)
1160     if (unsigned PR = Virt2PhysRegMap[i]) {
1161       cerr << "Register still mapped: " << i << " -> " << PR << "\n";
1162       AllOk = false;
1163     }
1164   assert(AllOk && "Virtual registers still in phys regs?");
1165 #endif
1166
1167   // Clear any physical register which appear live at the end of the basic
1168   // block, but which do not hold any virtual registers.  e.g., the stack
1169   // pointer.
1170   PhysRegsUseOrder.clear();
1171 }
1172
1173 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
1174 ///
1175 bool RALocal::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
1176   DEBUG(dbgs() << "Machine Function\n");
1177   MF = &Fn;
1178   TM = &Fn.getTarget();
1179   TRI = TM->getRegisterInfo();
1180   TII = TM->getInstrInfo();
1181
1182   PhysRegsUsed.assign(TRI->getNumRegs(), -1);
1183
1184   // At various places we want to efficiently check to see whether a register
1185   // is allocatable.  To handle this, we mark all unallocatable registers as
1186   // being pinned down, permanently.
1187   {
1188     BitVector Allocable = TRI->getAllocatableSet(Fn);
1189     for (unsigned i = 0, e = Allocable.size(); i != e; ++i)
1190       if (!Allocable[i])
1191         PhysRegsUsed[i] = -2;  // Mark the reg unallocable.
1192   }
1193
1194   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
1195   // mapping for all virtual registers
1196   unsigned LastVirtReg = MF->getRegInfo().getLastVirtReg();
1197   StackSlotForVirtReg.grow(LastVirtReg);
1198   Virt2PhysRegMap.grow(LastVirtReg);
1199   Virt2LastUseMap.grow(LastVirtReg);
1200   VirtRegModified.resize(LastVirtReg+1 -
1201                          TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
1202   UsedInMultipleBlocks.resize(LastVirtReg+1 -
1203                               TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
1204
1205   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
1206   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
1207        MBB != MBBe; ++MBB)
1208     AllocateBasicBlock(*MBB);
1209
1210   StackSlotForVirtReg.clear();
1211   PhysRegsUsed.clear();
1212   VirtRegModified.clear();
1213   UsedInMultipleBlocks.clear();
1214   Virt2PhysRegMap.clear();
1215   Virt2LastUseMap.clear();
1216   return true;
1217 }
1218
1219 FunctionPass *llvm::createLocalRegisterAllocator() {
1220   return new RALocal();
1221 }