Do not attempt copy coalescing if the source and dest sub-register indices do not...
[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 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     MachineRegisterInfo *MRI;
54     const TargetRegisterInfo *TRI;
55     const TargetInstrInfo *TII;
56
57     // StackSlotForVirtReg - Maps virtual regs to the frame index where these
58     // values are spilled.
59     IndexedMap<int, VirtReg2IndexFunctor> StackSlotForVirtReg;
60
61     // Virt2PhysRegMap - This map contains entries for each virtual register
62     // that is currently available in a physical register.
63     IndexedMap<unsigned, VirtReg2IndexFunctor> Virt2PhysRegMap;
64
65     unsigned &getVirt2PhysRegMapSlot(unsigned VirtReg) {
66       return Virt2PhysRegMap[VirtReg];
67     }
68
69     // PhysRegsUsed - This array is effectively a map, containing entries for
70     // each physical register that currently has a value (ie, it is in
71     // Virt2PhysRegMap).  The value mapped to is the virtual register
72     // corresponding to the physical register (the inverse of the
73     // Virt2PhysRegMap), or 0.  The value is set to 0 if this register is pinned
74     // because it is used by a future instruction, and to -2 if it is not
75     // allocatable.  If the entry for a physical register is -1, then the
76     // physical register is "not in the map".
77     //
78     std::vector<int> PhysRegsUsed;
79
80     // PhysRegsUseOrder - This contains a list of the physical registers that
81     // currently have a virtual register value in them.  This list provides an
82     // ordering of registers, imposing a reallocation order.  This list is only
83     // used if all registers are allocated and we have to spill one, in which
84     // case we spill the least recently used register.  Entries at the front of
85     // the list are the least recently used registers, entries at the back are
86     // the most recently used.
87     //
88     std::vector<unsigned> PhysRegsUseOrder;
89
90     // Virt2LastUseMap - This maps each virtual register to its last use
91     // (MachineInstr*, operand index pair).
92     IndexedMap<std::pair<MachineInstr*, unsigned>, VirtReg2IndexFunctor>
93     Virt2LastUseMap;
94
95     std::pair<MachineInstr*,unsigned>& getVirtRegLastUse(unsigned Reg) {
96       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
97       return Virt2LastUseMap[Reg];
98     }
99
100     // VirtRegModified - This bitset contains information about which virtual
101     // registers need to be spilled back to memory when their registers are
102     // scavenged.  If a virtual register has simply been rematerialized, there
103     // is no reason to spill it to memory when we need the register back.
104     //
105     BitVector VirtRegModified;
106     
107     // UsedInMultipleBlocks - Tracks whether a particular register is used in
108     // more than one block.
109     BitVector UsedInMultipleBlocks;
110
111     void markVirtRegModified(unsigned Reg, bool Val = true) {
112       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
113       Reg -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
114       if (Val)
115         VirtRegModified.set(Reg);
116       else
117         VirtRegModified.reset(Reg);
118     }
119
120     bool isVirtRegModified(unsigned Reg) const {
121       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "Illegal VirtReg!");
122       assert(Reg - TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister <
123              VirtRegModified.size() && "Illegal virtual register!");
124       return VirtRegModified[Reg - TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
125     }
126
127     void AddToPhysRegsUseOrder(unsigned Reg) {
128       std::vector<unsigned>::iterator It =
129         std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), Reg);
130       if (It != PhysRegsUseOrder.end())
131         PhysRegsUseOrder.erase(It);
132       PhysRegsUseOrder.push_back(Reg);
133     }
134
135     void MarkPhysRegRecentlyUsed(unsigned Reg) {
136       if (PhysRegsUseOrder.empty() ||
137           PhysRegsUseOrder.back() == Reg) return;  // Already most recently used
138
139       for (unsigned i = PhysRegsUseOrder.size(); i != 0; --i) {
140         unsigned RegMatch = PhysRegsUseOrder[i-1];       // remove from middle
141         if (!areRegsEqual(Reg, RegMatch)) continue;
142         
143         PhysRegsUseOrder.erase(PhysRegsUseOrder.begin()+i-1);
144         // Add it to the end of the list
145         PhysRegsUseOrder.push_back(RegMatch);
146         if (RegMatch == Reg)
147           return;    // Found an exact match, exit early
148       }
149     }
150
151   public:
152     virtual const char *getPassName() const {
153       return "Local Register Allocator";
154     }
155
156     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
157       AU.setPreservesCFG();
158       AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
159       AU.addRequiredID(TwoAddressInstructionPassID);
160       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
161     }
162
163   private:
164     /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
165     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
166
167     /// AllocateBasicBlock - Register allocate the specified basic block.
168     void AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
169
170
171     /// areRegsEqual - This method returns true if the specified registers are
172     /// related to each other.  To do this, it checks to see if they are equal
173     /// or if the first register is in the alias set of the second register.
174     ///
175     bool areRegsEqual(unsigned R1, unsigned R2) const {
176       if (R1 == R2) return true;
177       for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(R2);
178            *AliasSet; ++AliasSet) {
179         if (*AliasSet == R1) return true;
180       }
181       return false;
182     }
183
184     /// getStackSpaceFor - This returns the frame index of the specified virtual
185     /// register on the stack, allocating space if necessary.
186     int getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC);
187
188     /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
189     /// longer being in use.
190     ///
191     void removePhysReg(unsigned PhysReg);
192
193     void storeVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
194                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg, bool isKill);
195
196     /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into
197     /// the virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA
198     /// data structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
199     ///
200     void spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI,
201                       unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
202
203     /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into
204     /// the virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to
205     /// true, then the request is ignored if the physical register does not
206     /// contain a virtual register.
207     ///
208     void spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
209                       unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs = false);
210
211     /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
212     /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
213     /// register must not be used for anything else when this is called.
214     ///
215     void assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg);
216
217     /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is
218     /// free and available for use.  This also includes checking to see if
219     /// aliased registers are all free...
220     ///
221     bool isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const;
222
223     /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
224     /// specified register class.  If not, return 0.
225     ///
226     unsigned getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC);
227
228     /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
229     /// register.  If all compatible physical registers are used, this method
230     /// spills the last used virtual register to the stack, and uses that
231     /// register. If NoFree is true, that means the caller knows there isn't
232     /// a free register, do not call getFreeReg().
233     unsigned getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
234                     unsigned VirtReg, bool NoFree = false);
235
236     /// reloadVirtReg - This method transforms the specified virtual
237     /// register use to refer to a physical register.  This method may do this
238     /// in one of several ways: if the register is available in a physical
239     /// register already, it uses that physical register.  If the value is not
240     /// in a physical register, and if there are physical registers available,
241     /// it loads it into a register: PhysReg if that is an available physical
242     /// register, otherwise any physical register of the right class.
243     /// If register pressure is high, and it is possible, it tries to fold the
244     /// load of the virtual register into the instruction itself.  It avoids
245     /// doing this if register pressure is low to improve the chance that
246     /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method
247     /// returns the modified instruction.
248     ///
249     MachineInstr *reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
250                                 unsigned OpNum, SmallSet<unsigned, 4> &RRegs,
251                                 unsigned PhysReg);
252
253     /// ComputeLocalLiveness - Computes liveness of registers within a basic
254     /// block, setting the killed/dead flags as appropriate.
255     void ComputeLocalLiveness(MachineBasicBlock& MBB);
256
257     void reloadPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator &I,
258                        unsigned PhysReg);
259   };
260   char RALocal::ID = 0;
261 }
262
263 /// getStackSpaceFor - This allocates space for the specified virtual register
264 /// to be held on the stack.
265 int RALocal::getStackSpaceFor(unsigned VirtReg, const TargetRegisterClass *RC) {
266   // Find the location Reg would belong...
267   int SS = StackSlotForVirtReg[VirtReg];
268   if (SS != -1)
269     return SS;          // Already has space allocated?
270
271   // Allocate a new stack object for this spill location...
272   int FrameIdx = MF->getFrameInfo()->CreateSpillStackObject(RC->getSize(),
273                                                             RC->getAlignment());
274
275   // Assign the slot.
276   StackSlotForVirtReg[VirtReg] = FrameIdx;
277   return FrameIdx;
278 }
279
280
281 /// removePhysReg - This method marks the specified physical register as no
282 /// longer being in use.
283 ///
284 void RALocal::removePhysReg(unsigned PhysReg) {
285   PhysRegsUsed[PhysReg] = -1;      // PhyReg no longer used
286
287   std::vector<unsigned>::iterator It =
288     std::find(PhysRegsUseOrder.begin(), PhysRegsUseOrder.end(), PhysReg);
289   if (It != PhysRegsUseOrder.end())
290     PhysRegsUseOrder.erase(It);
291 }
292
293 /// storeVirtReg - Store a virtual register to its assigned stack slot.
294 void RALocal::storeVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
295                            MachineBasicBlock::iterator I,
296                            unsigned VirtReg, unsigned PhysReg,
297                            bool isKill) {
298   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
299   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
300   DEBUG(dbgs() << " to stack slot #" << FrameIndex);
301   TII->storeRegToStackSlot(MBB, I, PhysReg, isKill, FrameIndex, RC, TRI);
302   ++NumStores;   // Update statistics
303 }
304
305 /// spillVirtReg - This method spills the value specified by PhysReg into the
306 /// virtual register slot specified by VirtReg.  It then updates the RA data
307 /// structures to indicate the fact that PhysReg is now available.
308 ///
309 void RALocal::spillVirtReg(MachineBasicBlock &MBB,
310                            MachineBasicBlock::iterator I,
311                            unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
312   assert(VirtReg && "Spilling a physical register is illegal!"
313          " Must not have appropriate kill for the register or use exists beyond"
314          " the intended one.");
315   DEBUG(dbgs() << "  Spilling register " << TRI->getName(PhysReg)
316                << " containing %reg" << VirtReg);
317   
318   if (!isVirtRegModified(VirtReg)) {
319     DEBUG(dbgs() << " which has not been modified, so no store necessary!");
320     std::pair<MachineInstr*, unsigned> &LastUse = getVirtRegLastUse(VirtReg);
321     if (LastUse.first)
322       LastUse.first->getOperand(LastUse.second).setIsKill();
323   } else {
324     // Otherwise, there is a virtual register corresponding to this physical
325     // register.  We only need to spill it into its stack slot if it has been
326     // modified.
327     // If the instruction reads the register that's spilled, (e.g. this can
328     // happen if it is a move to a physical register), then the spill
329     // instruction is not a kill.
330     bool isKill = !(I != MBB.end() && I->readsRegister(PhysReg));
331     storeVirtReg(MBB, I, VirtReg, PhysReg, isKill);
332   }
333
334   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = 0;   // VirtReg no longer available
335
336   DEBUG(dbgs() << '\n');
337   removePhysReg(PhysReg);
338 }
339
340
341 /// spillPhysReg - This method spills the specified physical register into the
342 /// virtual register slot associated with it.  If OnlyVirtRegs is set to true,
343 /// then the request is ignored if the physical register does not contain a
344 /// virtual register.
345 ///
346 void RALocal::spillPhysReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
347                            unsigned PhysReg, bool OnlyVirtRegs) {
348   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) {            // Only spill it if it's used!
349     assert(PhysRegsUsed[PhysReg] != -2 && "Non allocable reg used!");
350     if (PhysRegsUsed[PhysReg] || !OnlyVirtRegs)
351       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[PhysReg], PhysReg);
352     return;
353   }
354   
355   // If the selected register aliases any other registers, we must make
356   // sure that one of the aliases isn't alive.
357   for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
358        *AliasSet; ++AliasSet) {
359     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] == -1 ||     // Spill aliased register.
360         PhysRegsUsed[*AliasSet] == -2)       // If allocatable.
361       continue;
362   
363     if (PhysRegsUsed[*AliasSet])
364       spillVirtReg(MBB, I, PhysRegsUsed[*AliasSet], *AliasSet);
365   }
366 }
367
368
369 /// assignVirtToPhysReg - This method updates local state so that we know
370 /// that PhysReg is the proper container for VirtReg now.  The physical
371 /// register must not be used for anything else when this is called.
372 ///
373 void RALocal::assignVirtToPhysReg(unsigned VirtReg, unsigned PhysReg) {
374   assert(PhysRegsUsed[PhysReg] == -1 && "Phys reg already assigned!");
375   // Update information to note the fact that this register was just used, and
376   // it holds VirtReg.
377   PhysRegsUsed[PhysReg] = VirtReg;
378   getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg) = PhysReg;
379   AddToPhysRegsUseOrder(PhysReg);   // New use of PhysReg
380 }
381
382
383 /// isPhysRegAvailable - Return true if the specified physical register is free
384 /// and available for use.  This also includes checking to see if aliased
385 /// registers are all free...
386 ///
387 bool RALocal::isPhysRegAvailable(unsigned PhysReg) const {
388   if (PhysRegsUsed[PhysReg] != -1) return false;
389
390   // If the selected register aliases any other allocated registers, it is
391   // not free!
392   for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
393        *AliasSet; ++AliasSet)
394     if (PhysRegsUsed[*AliasSet] >= 0) // Aliased register in use?
395       return false;                    // Can't use this reg then.
396   return true;
397 }
398
399
400 /// getFreeReg - Look to see if there is a free register available in the
401 /// specified register class.  If not, return 0.
402 ///
403 unsigned RALocal::getFreeReg(const TargetRegisterClass *RC) {
404   // Get iterators defining the range of registers that are valid to allocate in
405   // this class, which also specifies the preferred allocation order.
406   TargetRegisterClass::iterator RI = RC->allocation_order_begin(*MF);
407   TargetRegisterClass::iterator RE = RC->allocation_order_end(*MF);
408
409   for (; RI != RE; ++RI)
410     if (isPhysRegAvailable(*RI)) {       // Is reg unused?
411       assert(*RI != 0 && "Cannot use register!");
412       return *RI; // Found an unused register!
413     }
414   return 0;
415 }
416
417
418 /// getReg - Find a physical register to hold the specified virtual
419 /// register.  If all compatible physical registers are used, this method spills
420 /// the last used virtual register to the stack, and uses that register.
421 ///
422 unsigned RALocal::getReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *I,
423                          unsigned VirtReg, bool NoFree) {
424   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
425
426   // First check to see if we have a free register of the requested type...
427   unsigned PhysReg = NoFree ? 0 : getFreeReg(RC);
428
429   if (PhysReg != 0) {
430     // Assign the register.
431     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
432     return PhysReg;
433   }    
434     
435   // If we didn't find an unused register, scavenge one now!
436   assert(!PhysRegsUseOrder.empty() && "No allocated registers??");
437
438   // Loop over all of the preallocated registers from the least recently used
439   // to the most recently used.  When we find one that is capable of holding
440   // our register, use it.
441   for (unsigned i = 0; PhysReg == 0; ++i) {
442     assert(i != PhysRegsUseOrder.size() &&
443            "Couldn't find a register of the appropriate class!");
444
445     unsigned R = PhysRegsUseOrder[i];
446
447     // We can only use this register if it holds a virtual register (ie, it
448     // can be spilled).  Do not use it if it is an explicitly allocated
449     // physical register!
450     assert(PhysRegsUsed[R] != -1 &&
451            "PhysReg in PhysRegsUseOrder, but is not allocated?");
452     if (PhysRegsUsed[R] && PhysRegsUsed[R] != -2) {
453       // If the current register is compatible, use it.
454       if (RC->contains(R)) {
455         PhysReg = R;
456         break;
457       }
458       
459       // If one of the registers aliased to the current register is
460       // compatible, use it.
461       for (const unsigned *AliasIt = TRI->getAliasSet(R);
462            *AliasIt; ++AliasIt) {
463         if (!RC->contains(*AliasIt)) continue;
464         
465         // If this is pinned down for some reason, don't use it.  For
466         // example, if CL is pinned, and we run across CH, don't use
467         // CH as justification for using scavenging ECX (which will
468         // fail).
469         if (PhysRegsUsed[*AliasIt] == 0) continue;
470             
471         // Make sure the register is allocatable.  Don't allocate SIL on
472         // x86-32.
473         if (PhysRegsUsed[*AliasIt] == -2) continue;
474         
475         PhysReg = *AliasIt;    // Take an aliased register
476         break;
477       }
478     }
479   }
480
481   assert(PhysReg && "Physical register not assigned!?!?");
482
483   // At this point PhysRegsUseOrder[i] is the least recently used register of
484   // compatible register class.  Spill it to memory and reap its remains.
485   spillPhysReg(MBB, I, PhysReg);
486
487   // Now that we know which register we need to assign this to, do it now!
488   assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
489   return PhysReg;
490 }
491
492
493 /// reloadVirtReg - This method transforms the specified virtual
494 /// register use to refer to a physical register.  This method may do this in
495 /// one of several ways: if the register is available in a physical register
496 /// already, it uses that physical register.  If the value is not in a physical
497 /// register, and if there are physical registers available, it loads it into a
498 /// register: PhysReg if that is an available physical register, otherwise any
499 /// register.  If register pressure is high, and it is possible, it tries to
500 /// fold the load of the virtual register into the instruction itself.  It
501 /// avoids doing this if register pressure is low to improve the chance that
502 /// subsequent instructions can use the reloaded value.  This method returns
503 /// the modified instruction.
504 ///
505 MachineInstr *RALocal::reloadVirtReg(MachineBasicBlock &MBB, MachineInstr *MI,
506                                      unsigned OpNum,
507                                      SmallSet<unsigned, 4> &ReloadedRegs,
508                                      unsigned PhysReg) {
509   unsigned VirtReg = MI->getOperand(OpNum).getReg();
510   unsigned SubIdx = MI->getOperand(OpNum).getSubReg();
511
512   // If the virtual register is already available, just update the instruction
513   // and return.
514   if (unsigned PR = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg)) {
515     if (SubIdx) {
516       PR = TRI->getSubReg(PR, SubIdx);
517       MI->getOperand(OpNum).setSubReg(0);
518     }
519     MI->getOperand(OpNum).setReg(PR);  // Assign the input register
520     if (!MI->isDebugValue()) {
521       // Do not do these for DBG_VALUE as they can affect codegen.
522       MarkPhysRegRecentlyUsed(PR);       // Already have this value available!
523       getVirtRegLastUse(VirtReg) = std::make_pair(MI, OpNum);
524     }
525     return MI;
526   }
527
528   // Otherwise, we need to fold it into the current instruction, or reload it.
529   // If we have registers available to hold the value, use them.
530   const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(VirtReg);
531   // If we already have a PhysReg (this happens when the instruction is a
532   // reg-to-reg copy with a PhysReg destination) use that.
533   if (!PhysReg || !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(PhysReg) ||
534       !isPhysRegAvailable(PhysReg))
535     PhysReg = getFreeReg(RC);
536   int FrameIndex = getStackSpaceFor(VirtReg, RC);
537
538   if (PhysReg) {   // Register is available, allocate it!
539     assignVirtToPhysReg(VirtReg, PhysReg);
540   } else {         // No registers available.
541     // Force some poor hapless value out of the register file to
542     // make room for the new register, and reload it.
543     PhysReg = getReg(MBB, MI, VirtReg, true);
544   }
545
546   markVirtRegModified(VirtReg, false);   // Note that this reg was just reloaded
547
548   DEBUG(dbgs() << "  Reloading %reg" << VirtReg << " into "
549                << TRI->getName(PhysReg) << "\n");
550
551   // Add move instruction(s)
552   TII->loadRegFromStackSlot(MBB, MI, PhysReg, FrameIndex, RC, TRI);
553   ++NumLoads;    // Update statistics
554
555   MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(PhysReg);
556   // Assign the input register.
557   if (SubIdx) {
558     MI->getOperand(OpNum).setSubReg(0);
559     MI->getOperand(OpNum).setReg(TRI->getSubReg(PhysReg, SubIdx));
560   } else
561     MI->getOperand(OpNum).setReg(PhysReg);  // Assign the input register
562   getVirtRegLastUse(VirtReg) = std::make_pair(MI, OpNum);
563
564   if (!ReloadedRegs.insert(PhysReg)) {
565     std::string msg;
566     raw_string_ostream Msg(msg);
567     Msg << "Ran out of registers during register allocation!";
568     if (MI->isInlineAsm()) {
569       Msg << "\nPlease check your inline asm statement for invalid "
570            << "constraints:\n";
571       MI->print(Msg, TM);
572     }
573     report_fatal_error(Msg.str());
574   }
575   for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(PhysReg);
576        *SubRegs; ++SubRegs) {
577     if (ReloadedRegs.insert(*SubRegs)) continue;
578     
579     std::string msg;
580     raw_string_ostream Msg(msg);
581     Msg << "Ran out of registers during register allocation!";
582     if (MI->isInlineAsm()) {
583       Msg << "\nPlease check your inline asm statement for invalid "
584            << "constraints:\n";
585       MI->print(Msg, TM);
586     }
587     report_fatal_error(Msg.str());
588   }
589
590   return MI;
591 }
592
593 /// isReadModWriteImplicitKill - True if this is an implicit kill for a
594 /// read/mod/write register, i.e. update partial register.
595 static bool isReadModWriteImplicitKill(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
596   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
597     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
598     if (MO.isReg() && MO.getReg() == Reg && MO.isImplicit() &&
599         MO.isDef() && !MO.isDead())
600       return true;
601   }
602   return false;
603 }
604
605 /// isReadModWriteImplicitDef - True if this is an implicit def for a
606 /// read/mod/write register, i.e. update partial register.
607 static bool isReadModWriteImplicitDef(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
608   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
609     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
610     if (MO.isReg() && MO.getReg() == Reg && MO.isImplicit() &&
611         !MO.isDef() && MO.isKill())
612       return true;
613   }
614   return false;
615 }
616
617 // precedes - Helper function to determine with MachineInstr A
618 // precedes MachineInstr B within the same MBB.
619 static bool precedes(MachineBasicBlock::iterator A,
620                      MachineBasicBlock::iterator B) {
621   if (A == B)
622     return false;
623   
624   MachineBasicBlock::iterator I = A->getParent()->begin();
625   while (I != A->getParent()->end()) {
626     if (I == A)
627       return true;
628     else if (I == B)
629       return false;
630     
631     ++I;
632   }
633   
634   return false;
635 }
636
637 /// ComputeLocalLiveness - Computes liveness of registers within a basic
638 /// block, setting the killed/dead flags as appropriate.
639 void RALocal::ComputeLocalLiveness(MachineBasicBlock& MBB) {
640   // Keep track of the most recently seen previous use or def of each reg, 
641   // so that we can update them with dead/kill markers.
642   DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> > LastUseDef;
643   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
644        I != E; ++I) {
645     if (I->isDebugValue())
646       continue;
647     
648     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
649       MachineOperand &MO = I->getOperand(i);
650       // Uses don't trigger any flags, but we need to save
651       // them for later.  Also, we have to process these
652       // _before_ processing the defs, since an instr
653       // uses regs before it defs them.
654       if (!MO.isReg() || !MO.getReg() || !MO.isUse())
655         continue;
656
657       // Ignore helpful kill flags from earlier passes.
658       MO.setIsKill(false);
659
660       LastUseDef[MO.getReg()] = std::make_pair(I, i);
661       
662       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) continue;
663       
664       const unsigned *Aliases = TRI->getAliasSet(MO.getReg());
665       if (Aliases == 0)
666         continue;
667       
668       while (*Aliases) {
669         DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
670           alias = LastUseDef.find(*Aliases);
671         
672         if (alias != LastUseDef.end() && alias->second.first != I)
673           LastUseDef[*Aliases] = std::make_pair(I, i);
674         
675         ++Aliases;
676       }
677     }
678     
679     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
680       MachineOperand &MO = I->getOperand(i);
681       // Defs others than 2-addr redefs _do_ trigger flag changes:
682       //   - A def followed by a def is dead
683       //   - A use followed by a def is a kill
684       if (!MO.isReg() || !MO.getReg() || !MO.isDef()) continue;
685
686       unsigned SubIdx = MO.getSubReg();
687       DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
688         last = LastUseDef.find(MO.getReg());
689       if (last != LastUseDef.end()) {
690         // Check if this is a two address instruction.  If so, then
691         // the def does not kill the use.
692         if (last->second.first == I && I->isRegTiedToUseOperand(i))
693           continue;
694         
695         MachineOperand &lastUD =
696                     last->second.first->getOperand(last->second.second);
697         if (SubIdx && lastUD.getSubReg() != SubIdx)
698           // Partial re-def, the last def is not dead.
699           // %reg1024:5<def> =
700           // %reg1024:6<def> =
701           // or 
702           // %reg1024:5<def> = op %reg1024, 5
703           continue;
704
705         if (lastUD.isDef())
706           lastUD.setIsDead(true);
707         else
708           lastUD.setIsKill(true);
709       }
710       
711       LastUseDef[MO.getReg()] = std::make_pair(I, i);
712     }
713   }
714   
715   // Live-out (of the function) registers contain return values of the function,
716   // so we need to make sure they are alive at return time.
717   MachineBasicBlock::iterator Ret = MBB.getFirstTerminator();
718   bool BBEndsInReturn = (Ret != MBB.end() && Ret->getDesc().isReturn());
719
720   if (BBEndsInReturn)
721     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator
722          I = MF->getRegInfo().liveout_begin(),
723          E = MF->getRegInfo().liveout_end(); I != E; ++I)
724       if (!Ret->readsRegister(*I)) {
725         Ret->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*I, false, true));
726         LastUseDef[*I] = std::make_pair(Ret, Ret->getNumOperands()-1);
727       }
728   
729   // Finally, loop over the final use/def of each reg 
730   // in the block and determine if it is dead.
731   for (DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> >::iterator
732        I = LastUseDef.begin(), E = LastUseDef.end(); I != E; ++I) {
733     MachineInstr *MI = I->second.first;
734     unsigned idx = I->second.second;
735     MachineOperand &MO = MI->getOperand(idx);
736     
737     bool isPhysReg = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg());
738     
739     // A crude approximation of "live-out" calculation
740     bool usedOutsideBlock = isPhysReg ? false :   
741           UsedInMultipleBlocks.test(MO.getReg() -  
742                                     TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
743
744     // If the machine BB ends in a return instruction, then the value isn't used
745     // outside of the BB.
746     if (!isPhysReg && (!usedOutsideBlock || BBEndsInReturn)) {
747       // DBG_VALUE complicates this:  if the only refs of a register outside
748       // this block are DBG_VALUE, we can't keep the reg live just for that,
749       // as it will cause the reg to be spilled at the end of this block when
750       // it wouldn't have been otherwise.  Nullify the DBG_VALUEs when that
751       // happens.
752       bool UsedByDebugValueOnly = false;
753       for (MachineRegisterInfo::reg_iterator UI = MRI->reg_begin(MO.getReg()),
754              UE = MRI->reg_end(); UI != UE; ++UI) {
755         // Two cases:
756         // - used in another block
757         // - used in the same block before it is defined (loop)
758         if (UI->getParent() == &MBB &&
759             !(MO.isDef() && UI.getOperand().isUse() && precedes(&*UI, MI)))
760           continue;
761         
762         if (UI->isDebugValue()) {
763           UsedByDebugValueOnly = true;
764           continue;
765         }
766
767         // A non-DBG_VALUE use means we can leave DBG_VALUE uses alone.
768         UsedInMultipleBlocks.set(MO.getReg() - 
769                                  TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
770         usedOutsideBlock = true;
771         UsedByDebugValueOnly = false;
772         break;
773       }
774
775       if (UsedByDebugValueOnly)
776         for (MachineRegisterInfo::reg_iterator UI = MRI->reg_begin(MO.getReg()),
777              UE = MRI->reg_end(); UI != UE; ++UI)
778           if (UI->isDebugValue() &&
779               (UI->getParent() != &MBB ||
780                (MO.isDef() && precedes(&*UI, MI))))
781             UI.getOperand().setReg(0U);
782     }
783   
784     // Physical registers and those that are not live-out of the block are
785     // killed/dead at their last use/def within this block.
786     if (isPhysReg || !usedOutsideBlock || BBEndsInReturn) {
787       if (MO.isUse()) {
788         // Don't mark uses that are tied to defs as kills.
789         if (!MI->isRegTiedToDefOperand(idx))
790           MO.setIsKill(true);
791       } else {
792         MO.setIsDead(true);
793       }
794     }
795   }
796 }
797
798 void RALocal::AllocateBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
799   // loop over each instruction
800   MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin();
801   
802   DEBUG({
803       const BasicBlock *LBB = MBB.getBasicBlock();
804       if (LBB)
805         dbgs() << "\nStarting RegAlloc of BB: " << LBB->getName();
806     });
807
808   // Add live-in registers as active.
809   for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = MBB.livein_begin(),
810          E = MBB.livein_end(); I != E; ++I) {
811     unsigned Reg = *I;
812     MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
813     PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
814     AddToPhysRegsUseOrder(Reg); 
815     for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
816          *SubRegs; ++SubRegs) {
817       if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
818       
819       AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs); 
820       PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
821       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
822     }
823   }
824   
825   ComputeLocalLiveness(MBB);
826   
827   // Otherwise, sequentially allocate each instruction in the MBB.
828   while (MII != MBB.end()) {
829     MachineInstr *MI = MII++;
830     const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
831     DEBUG({
832         dbgs() << "\nStarting RegAlloc of: " << *MI;
833         dbgs() << "  Regs have values: ";
834         for (unsigned i = 0; i != TRI->getNumRegs(); ++i)
835           if (PhysRegsUsed[i] != -1 && PhysRegsUsed[i] != -2) {
836             if (PhysRegsUsed[i] && isVirtRegModified(PhysRegsUsed[i]))
837               dbgs() << "*";
838             dbgs() << "[" << TRI->getName(i)
839                    << ",%reg" << PhysRegsUsed[i] << "] ";
840           }
841         dbgs() << '\n';
842       });
843
844     // Determine whether this is a copy instruction.  The cases where the
845     // source or destination are phys regs are handled specially.
846     unsigned SrcCopyReg, DstCopyReg, SrcCopySubReg, DstCopySubReg;
847     unsigned SrcCopyPhysReg = 0U;
848     bool isCopy = TII->isMoveInstr(*MI, SrcCopyReg, DstCopyReg, 
849                                    SrcCopySubReg, DstCopySubReg) &&
850       SrcCopySubReg == DstCopySubReg;
851     if (isCopy && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcCopyReg))
852       SrcCopyPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(SrcCopyReg);
853
854     // Loop over the implicit uses, making sure that they are at the head of the
855     // use order list, so they don't get reallocated.
856     if (TID.ImplicitUses) {
857       for (const unsigned *ImplicitUses = TID.ImplicitUses;
858            *ImplicitUses; ++ImplicitUses)
859         MarkPhysRegRecentlyUsed(*ImplicitUses);
860     }
861
862     SmallVector<unsigned, 8> Kills;
863     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
864       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
865       if (!MO.isReg() || !MO.isKill()) continue;
866       
867       if (!MO.isImplicit())
868         Kills.push_back(MO.getReg());
869       else if (!isReadModWriteImplicitKill(MI, MO.getReg()))
870         // These are extra physical register kills when a sub-register
871         // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
872         // larger registers). Ignore.
873         Kills.push_back(MO.getReg());
874     }
875
876     // If any physical regs are earlyclobber, spill any value they might
877     // have in them, then mark them unallocatable.
878     // If any virtual regs are earlyclobber, allocate them now (before
879     // freeing inputs that are killed).
880     if (MI->isInlineAsm()) {
881       for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
882         MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
883         if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isEarlyClobber() ||
884             !MO.getReg())
885           continue;
886           
887         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
888           unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
889           unsigned DestPhysReg;
890
891           // If DestVirtReg already has a value, use it.
892           if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg)))
893             DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
894           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(DestPhysReg);
895           markVirtRegModified(DestVirtReg);
896           getVirtRegLastUse(DestVirtReg) =
897                  std::make_pair((MachineInstr*)0, 0);
898           DEBUG(dbgs() << "  Assigning " << TRI->getName(DestPhysReg)
899                        << " to %reg" << DestVirtReg << "\n");
900           if (unsigned DestSubIdx = MO.getSubReg()) {
901             MO.setSubReg(0);
902             DestPhysReg = TRI->getSubReg(DestPhysReg, DestSubIdx);
903           }
904           MO.setReg(DestPhysReg);  // Assign the earlyclobber register
905         } else {
906           unsigned Reg = MO.getReg();
907           if (PhysRegsUsed[Reg] == -2) continue;  // Something like ESP.
908           // These are extra physical register defs when a sub-register
909           // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
910           // larger registers). Ignore.
911           if (isReadModWriteImplicitDef(MI, MO.getReg())) continue;
912
913           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
914           spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in reg
915           PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
916           AddToPhysRegsUseOrder(Reg); 
917
918           for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
919                *SubRegs; ++SubRegs) {
920             if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
921             MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
922             PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
923             AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs); 
924           }
925         }
926       }
927     }
928
929     // If a DBG_VALUE says something is located in a spilled register,
930     // change the DBG_VALUE to be undef, which prevents the register
931     // from being reloaded here.  Doing that would change the generated
932     // code, unless another use immediately follows this instruction.
933     if (MI->isDebugValue() &&
934         MI->getNumOperands()==3 && MI->getOperand(0).isReg()) {
935       unsigned VirtReg = MI->getOperand(0).getReg();
936       if (VirtReg && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg) &&
937           !getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg))
938         MI->getOperand(0).setReg(0U);
939     }
940
941     // Get the used operands into registers.  This has the potential to spill
942     // incoming values if we are out of registers.  Note that we completely
943     // ignore physical register uses here.  We assume that if an explicit
944     // physical register is referenced by the instruction, that it is guaranteed
945     // to be live-in, or the input is badly hosed.
946     //
947     SmallSet<unsigned, 4> ReloadedRegs;
948     for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i) {
949       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
950       // here we are looking for only used operands (never def&use)
951       if (MO.isReg() && !MO.isDef() && MO.getReg() && !MO.isImplicit() &&
952           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
953         MI = reloadVirtReg(MBB, MI, i, ReloadedRegs,
954                            isCopy ? DstCopyReg : 0);
955     }
956
957     // If this instruction is the last user of this register, kill the
958     // value, freeing the register being used, so it doesn't need to be
959     // spilled to memory.
960     //
961     for (unsigned i = 0, e = Kills.size(); i != e; ++i) {
962       unsigned VirtReg = Kills[i];
963       unsigned PhysReg = VirtReg;
964       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
965         // If the virtual register was never materialized into a register, it
966         // might not be in the map, but it won't hurt to zero it out anyway.
967         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
968         PhysReg = PhysRegSlot;
969         PhysRegSlot = 0;
970       } else if (PhysRegsUsed[PhysReg] == -2) {
971         // Unallocatable register dead, ignore.
972         continue;
973       } else {
974         assert((!PhysRegsUsed[PhysReg] || PhysRegsUsed[PhysReg] == -1) &&
975                "Silently clearing a virtual register?");
976       }
977
978       if (!PhysReg) continue;
979       
980       DEBUG(dbgs() << "  Last use of " << TRI->getName(PhysReg)
981                    << "[%reg" << VirtReg <<"], removing it from live set\n");
982       removePhysReg(PhysReg);
983       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(PhysReg);
984            *SubRegs; ++SubRegs) {
985         if (PhysRegsUsed[*SubRegs] != -2) {
986           DEBUG(dbgs()  << "  Last use of "
987                         << TRI->getName(*SubRegs) << "[%reg" << VirtReg
988                         <<"], removing it from live set\n");
989           removePhysReg(*SubRegs);
990         }
991       }
992     }
993
994     // Loop over all of the operands of the instruction, spilling registers that
995     // are defined, and marking explicit destinations in the PhysRegsUsed map.
996     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
997       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
998       if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || MO.isImplicit() || !MO.getReg() ||
999           MO.isEarlyClobber() ||
1000           !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()))
1001         continue;
1002       
1003       unsigned Reg = MO.getReg();
1004       if (PhysRegsUsed[Reg] == -2) continue;  // Something like ESP.
1005       // These are extra physical register defs when a sub-register
1006       // is defined (def of a sub-register is a read/mod/write of the
1007       // larger registers). Ignore.
1008       if (isReadModWriteImplicitDef(MI, MO.getReg())) continue;
1009
1010       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
1011       spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true); // Spill any existing value in reg
1012       PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
1013       AddToPhysRegsUseOrder(Reg); 
1014
1015       for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
1016            *SubRegs; ++SubRegs) {
1017         if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
1018         
1019         MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
1020         PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
1021         AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs); 
1022       }
1023     }
1024
1025     // Loop over the implicit defs, spilling them as well.
1026     if (TID.ImplicitDefs) {
1027       for (const unsigned *ImplicitDefs = TID.ImplicitDefs;
1028            *ImplicitDefs; ++ImplicitDefs) {
1029         unsigned Reg = *ImplicitDefs;
1030         if (PhysRegsUsed[Reg] != -2) {
1031           spillPhysReg(MBB, MI, Reg, true);
1032           AddToPhysRegsUseOrder(Reg); 
1033           PhysRegsUsed[Reg] = 0;            // It is free and reserved now
1034         }
1035         MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(Reg);
1036         for (const unsigned *SubRegs = TRI->getSubRegisters(Reg);
1037              *SubRegs; ++SubRegs) {
1038           if (PhysRegsUsed[*SubRegs] == -2) continue;
1039           
1040           AddToPhysRegsUseOrder(*SubRegs); 
1041           PhysRegsUsed[*SubRegs] = 0;  // It is free and reserved now
1042           MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(*SubRegs);
1043         }
1044       }
1045     }
1046
1047     SmallVector<unsigned, 8> DeadDefs;
1048     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1049       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1050       if (MO.isReg() && MO.isDead())
1051         DeadDefs.push_back(MO.getReg());
1052     }
1053
1054     // Okay, we have allocated all of the source operands and spilled any values
1055     // that would be destroyed by defs of this instruction.  Loop over the
1056     // explicit defs and assign them to a register, spilling incoming values if
1057     // we need to scavenge a register.
1058     //
1059     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1060       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1061       if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.getReg() ||
1062           MO.isEarlyClobber() ||
1063           !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
1064         continue;
1065       
1066       unsigned DestVirtReg = MO.getReg();
1067       unsigned DestPhysReg;
1068
1069       // If DestVirtReg already has a value, use it.
1070       if (!(DestPhysReg = getVirt2PhysRegMapSlot(DestVirtReg))) {
1071         // If this is a copy try to reuse the input as the output;
1072         // that will make the copy go away.
1073         // If this is a copy, the source reg is a phys reg, and
1074         // that reg is available, use that phys reg for DestPhysReg.
1075         // If this is a copy, the source reg is a virtual reg, and
1076         // the phys reg that was assigned to that virtual reg is now
1077         // available, use that phys reg for DestPhysReg.  (If it's now
1078         // available that means this was the last use of the source.)
1079         if (isCopy &&
1080             TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcCopyReg) &&
1081             isPhysRegAvailable(SrcCopyReg)) {
1082           DestPhysReg = SrcCopyReg;
1083           assignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
1084         } else if (isCopy &&
1085             TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcCopyReg) &&
1086             SrcCopyPhysReg && isPhysRegAvailable(SrcCopyPhysReg) &&
1087             MF->getRegInfo().getRegClass(DestVirtReg)->
1088                              contains(SrcCopyPhysReg)) {
1089           DestPhysReg = SrcCopyPhysReg;
1090           assignVirtToPhysReg(DestVirtReg, DestPhysReg);
1091         } else
1092           DestPhysReg = getReg(MBB, MI, DestVirtReg);
1093       }
1094       MF->getRegInfo().setPhysRegUsed(DestPhysReg);
1095       markVirtRegModified(DestVirtReg);
1096       getVirtRegLastUse(DestVirtReg) = std::make_pair((MachineInstr*)0, 0);
1097       DEBUG(dbgs() << "  Assigning " << TRI->getName(DestPhysReg)
1098                    << " to %reg" << DestVirtReg << "\n");
1099
1100       if (unsigned DestSubIdx = MO.getSubReg()) {
1101         MO.setSubReg(0);
1102         DestPhysReg = TRI->getSubReg(DestPhysReg, DestSubIdx);
1103       }
1104       MO.setReg(DestPhysReg);  // Assign the output register
1105     }
1106
1107     // If this instruction defines any registers that are immediately dead,
1108     // kill them now.
1109     //
1110     for (unsigned i = 0, e = DeadDefs.size(); i != e; ++i) {
1111       unsigned VirtReg = DeadDefs[i];
1112       unsigned PhysReg = VirtReg;
1113       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(VirtReg)) {
1114         unsigned &PhysRegSlot = getVirt2PhysRegMapSlot(VirtReg);
1115         PhysReg = PhysRegSlot;
1116         assert(PhysReg != 0);
1117         PhysRegSlot = 0;
1118       } else if (PhysRegsUsed[PhysReg] == -2) {
1119         // Unallocatable register dead, ignore.
1120         continue;
1121       } else if (!PhysReg)
1122         continue;
1123       
1124       DEBUG(dbgs()  << "  Register " << TRI->getName(PhysReg)
1125                     << " [%reg" << VirtReg
1126                     << "] is never used, removing it from live set\n");
1127       removePhysReg(PhysReg);
1128       for (const unsigned *AliasSet = TRI->getAliasSet(PhysReg);
1129            *AliasSet; ++AliasSet) {
1130         if (PhysRegsUsed[*AliasSet] != -2) {
1131           DEBUG(dbgs()  << "  Register " << TRI->getName(*AliasSet)
1132                         << " [%reg" << *AliasSet
1133                         << "] is never used, removing it from live set\n");
1134           removePhysReg(*AliasSet);
1135         }
1136       }
1137     }
1138     
1139     // If this instruction is a call, make sure there are no dirty registers. The
1140     // call might throw an exception, and the landing pad expects to find all
1141     // registers in stack slots.
1142     if (TID.isCall())
1143       for (unsigned i = 0, e = TRI->getNumRegs(); i != e; ++i) {
1144         if (PhysRegsUsed[i] <= 0) continue;
1145         unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i];
1146         if (!isVirtRegModified(VirtReg)) continue;
1147         DEBUG(dbgs() << "  Storing dirty %reg" << VirtReg);
1148         storeVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i, false);
1149         markVirtRegModified(VirtReg, false);
1150         DEBUG(dbgs() << " because the call might throw\n");
1151       }
1152
1153     // Finally, if this is a noop copy instruction, zap it.  (Except that if
1154     // the copy is dead, it must be kept to avoid messing up liveness info for
1155     // the register scavenger.  See pr4100.)
1156     if (TII->isMoveInstr(*MI, SrcCopyReg, DstCopyReg,
1157                          SrcCopySubReg, DstCopySubReg) &&
1158         SrcCopyReg == DstCopyReg && SrcCopySubReg == DstCopySubReg &&
1159         DeadDefs.empty())
1160       MBB.erase(MI);
1161   }
1162
1163   MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.getFirstTerminator();
1164
1165   // Spill all physical registers holding virtual registers now.
1166   for (unsigned i = 0, e = TRI->getNumRegs(); i != e; ++i)
1167     if (PhysRegsUsed[i] != -1 && PhysRegsUsed[i] != -2) {
1168       if (unsigned VirtReg = PhysRegsUsed[i])
1169         spillVirtReg(MBB, MI, VirtReg, i);
1170       else
1171         removePhysReg(i);
1172     }
1173
1174 #if 0
1175   // This checking code is very expensive.
1176   bool AllOk = true;
1177   for (unsigned i = TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister,
1178            e = MF->getRegInfo().getLastVirtReg(); i <= e; ++i)
1179     if (unsigned PR = Virt2PhysRegMap[i]) {
1180       cerr << "Register still mapped: " << i << " -> " << PR << "\n";
1181       AllOk = false;
1182     }
1183   assert(AllOk && "Virtual registers still in phys regs?");
1184 #endif
1185
1186   // Clear any physical register which appear live at the end of the basic
1187   // block, but which do not hold any virtual registers.  e.g., the stack
1188   // pointer.
1189   PhysRegsUseOrder.clear();
1190 }
1191
1192 /// runOnMachineFunction - Register allocate the whole function
1193 ///
1194 bool RALocal::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
1195   DEBUG(dbgs() << "Machine Function\n");
1196   MF = &Fn;
1197   MRI = &Fn.getRegInfo();
1198   TM = &Fn.getTarget();
1199   TRI = TM->getRegisterInfo();
1200   TII = TM->getInstrInfo();
1201
1202   PhysRegsUsed.assign(TRI->getNumRegs(), -1);
1203   
1204   // At various places we want to efficiently check to see whether a register
1205   // is allocatable.  To handle this, we mark all unallocatable registers as
1206   // being pinned down, permanently.
1207   {
1208     BitVector Allocable = TRI->getAllocatableSet(Fn);
1209     for (unsigned i = 0, e = Allocable.size(); i != e; ++i)
1210       if (!Allocable[i])
1211         PhysRegsUsed[i] = -2;  // Mark the reg unallocable.
1212   }
1213
1214   // initialize the virtual->physical register map to have a 'null'
1215   // mapping for all virtual registers
1216   unsigned LastVirtReg = MF->getRegInfo().getLastVirtReg();
1217   StackSlotForVirtReg.grow(LastVirtReg);
1218   Virt2PhysRegMap.grow(LastVirtReg);
1219   Virt2LastUseMap.grow(LastVirtReg);
1220   VirtRegModified.resize(LastVirtReg+1 -
1221                          TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
1222   UsedInMultipleBlocks.resize(LastVirtReg+1 -
1223                               TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister);
1224  
1225   // Loop over all of the basic blocks, eliminating virtual register references
1226   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
1227        MBB != MBBe; ++MBB)
1228     AllocateBasicBlock(*MBB);
1229
1230   StackSlotForVirtReg.clear();
1231   PhysRegsUsed.clear();
1232   VirtRegModified.clear();
1233   UsedInMultipleBlocks.clear();
1234   Virt2PhysRegMap.clear();
1235   Virt2LastUseMap.clear();
1236   return true;
1237 }
1238
1239 FunctionPass *llvm::createLocalRegisterAllocator() {
1240   return new RALocal();
1241 }