It is pointless to turn a UINT_TO_FP into an
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / StrongPHIElimination.cpp
1 //===- StrongPhiElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies -===//
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 pass eliminates machine instruction PHI nodes by inserting copy
11 // instructions, using an intelligent copy-folding technique based on
12 // dominator information.  This is technique is derived from:
13 // 
14 //    Budimlic, et al. Fast copy coalescing and live-range identification.
15 //    In Proceedings of the ACM SIGPLAN 2002 Conference on Programming Language
16 //    Design and Implementation (Berlin, Germany, June 17 - 19, 2002).
17 //    PLDI '02. ACM, New York, NY, 25-32.
18 //    DOI= http://doi.acm.org/10.1145/512529.512534
19 //
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21
22 #define DEBUG_TYPE "strongphielim"
23 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
30 #include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
31 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
32 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
33 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/Support/Compiler.h"
36 using namespace llvm;
37
38 namespace {
39   struct VISIBILITY_HIDDEN StrongPHIElimination : public MachineFunctionPass {
40     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
41     StrongPHIElimination() : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID) {}
42
43     // Waiting stores, for each MBB, the set of copies that need to
44     // be inserted into that MBB
45     DenseMap<MachineBasicBlock*,
46              std::map<unsigned, unsigned> > Waiting;
47     
48     // Stacks holds the renaming stack for each register
49     std::map<unsigned, std::vector<unsigned> > Stacks;
50     
51     // Registers in UsedByAnother are PHI nodes that are themselves
52     // used as operands to another another PHI node
53     std::set<unsigned> UsedByAnother;
54     
55     // RenameSets are the is a map from a PHI-defined register
56     // to the input registers to be coalesced along with the index
57     // of the input registers.
58     std::map<unsigned, std::map<unsigned, unsigned> > RenameSets;
59     
60     // PhiValueNumber holds the ID numbers of the VNs for each phi that we're
61     // eliminating, indexed by the register defined by that phi.
62     std::map<unsigned, unsigned> PhiValueNumber;
63
64     // Store the DFS-in number of each block
65     DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned> preorder;
66     
67     // Store the DFS-out number of each block
68     DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned> maxpreorder;
69
70     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
71     
72     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
73       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
74       AU.addRequired<LiveIntervals>();
75       
76       // TODO: Actually make this true.
77       AU.addPreserved<LiveIntervals>();
78       AU.addPreserved<RegisterCoalescer>();
79       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
80     }
81     
82     virtual void releaseMemory() {
83       preorder.clear();
84       maxpreorder.clear();
85       
86       Waiting.clear();
87       Stacks.clear();
88       UsedByAnother.clear();
89       RenameSets.clear();
90     }
91
92   private:
93     
94     /// DomForestNode - Represents a node in the "dominator forest".  This is
95     /// a forest in which the nodes represent registers and the edges
96     /// represent a dominance relation in the block defining those registers.
97     struct DomForestNode {
98     private:
99       // Store references to our children
100       std::vector<DomForestNode*> children;
101       // The register we represent
102       unsigned reg;
103       
104       // Add another node as our child
105       void addChild(DomForestNode* DFN) { children.push_back(DFN); }
106       
107     public:
108       typedef std::vector<DomForestNode*>::iterator iterator;
109       
110       // Create a DomForestNode by providing the register it represents, and
111       // the node to be its parent.  The virtual root node has register 0
112       // and a null parent.
113       DomForestNode(unsigned r, DomForestNode* parent) : reg(r) {
114         if (parent)
115           parent->addChild(this);
116       }
117       
118       ~DomForestNode() {
119         for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
120           delete *I;
121       }
122       
123       /// getReg - Return the regiser that this node represents
124       inline unsigned getReg() { return reg; }
125       
126       // Provide iterator access to our children
127       inline DomForestNode::iterator begin() { return children.begin(); }
128       inline DomForestNode::iterator end() { return children.end(); }
129     };
130     
131     void computeDFS(MachineFunction& MF);
132     void processBlock(MachineBasicBlock* MBB);
133     
134     std::vector<DomForestNode*> computeDomForest(std::map<unsigned, unsigned>& instrs,
135                                                  MachineRegisterInfo& MRI);
136     void processPHIUnion(MachineInstr* Inst,
137                          std::map<unsigned, unsigned>& PHIUnion,
138                          std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>& DF,
139                          std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >& locals);
140     void ScheduleCopies(MachineBasicBlock* MBB, std::set<unsigned>& pushed);
141     void InsertCopies(MachineBasicBlock* MBB,
142                       SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16>& v);
143     void mergeLiveIntervals(unsigned primary, unsigned secondary, unsigned VN);
144   };
145 }
146
147 char StrongPHIElimination::ID = 0;
148 static RegisterPass<StrongPHIElimination>
149 X("strong-phi-node-elimination",
150   "Eliminate PHI nodes for register allocation, intelligently");
151
152 const PassInfo *const llvm::StrongPHIEliminationID = &X;
153
154 /// computeDFS - Computes the DFS-in and DFS-out numbers of the dominator tree
155 /// of the given MachineFunction.  These numbers are then used in other parts
156 /// of the PHI elimination process.
157 void StrongPHIElimination::computeDFS(MachineFunction& MF) {
158   SmallPtrSet<MachineDomTreeNode*, 8> frontier;
159   SmallPtrSet<MachineDomTreeNode*, 8> visited;
160   
161   unsigned time = 0;
162   
163   MachineDominatorTree& DT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
164   
165   MachineDomTreeNode* node = DT.getRootNode();
166   
167   std::vector<MachineDomTreeNode*> worklist;
168   worklist.push_back(node);
169   
170   while (!worklist.empty()) {
171     MachineDomTreeNode* currNode = worklist.back();
172     
173     if (!frontier.count(currNode)) {
174       frontier.insert(currNode);
175       ++time;
176       preorder.insert(std::make_pair(currNode->getBlock(), time));
177     }
178     
179     bool inserted = false;
180     for (MachineDomTreeNode::iterator I = currNode->begin(), E = currNode->end();
181          I != E; ++I)
182       if (!frontier.count(*I) && !visited.count(*I)) {
183         worklist.push_back(*I);
184         inserted = true;
185         break;
186       }
187     
188     if (!inserted) {
189       frontier.erase(currNode);
190       visited.insert(currNode);
191       maxpreorder.insert(std::make_pair(currNode->getBlock(), time));
192       
193       worklist.pop_back();
194     }
195   }
196 }
197
198 namespace {
199
200 /// PreorderSorter - a helper class that is used to sort registers
201 /// according to the preorder number of their defining blocks
202 class PreorderSorter {
203 private:
204   DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned>& preorder;
205   MachineRegisterInfo& MRI;
206   
207 public:
208   PreorderSorter(DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned>& p,
209                 MachineRegisterInfo& M) : preorder(p), MRI(M) { }
210   
211   bool operator()(unsigned A, unsigned B) {
212     if (A == B)
213       return false;
214     
215     MachineBasicBlock* ABlock = MRI.getVRegDef(A)->getParent();
216     MachineBasicBlock* BBlock = MRI.getVRegDef(B)->getParent();
217     
218     if (preorder[ABlock] < preorder[BBlock])
219       return true;
220     else if (preorder[ABlock] > preorder[BBlock])
221       return false;
222     
223     return false;
224   }
225 };
226
227 }
228
229 /// computeDomForest - compute the subforest of the DomTree corresponding
230 /// to the defining blocks of the registers in question
231 std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>
232 StrongPHIElimination::computeDomForest(std::map<unsigned, unsigned>& regs, 
233                                        MachineRegisterInfo& MRI) {
234   // Begin by creating a virtual root node, since the actual results
235   // may well be a forest.  Assume this node has maximum DFS-out number.
236   DomForestNode* VirtualRoot = new DomForestNode(0, 0);
237   maxpreorder.insert(std::make_pair((MachineBasicBlock*)0, ~0UL));
238   
239   // Populate a worklist with the registers
240   std::vector<unsigned> worklist;
241   worklist.reserve(regs.size());
242   for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = regs.begin(), E = regs.end();
243        I != E; ++I)
244     worklist.push_back(I->first);
245   
246   // Sort the registers by the DFS-in number of their defining block
247   PreorderSorter PS(preorder, MRI);
248   std::sort(worklist.begin(), worklist.end(), PS);
249   
250   // Create a "current parent" stack, and put the virtual root on top of it
251   DomForestNode* CurrentParent = VirtualRoot;
252   std::vector<DomForestNode*> stack;
253   stack.push_back(VirtualRoot);
254   
255   // Iterate over all the registers in the previously computed order
256   for (std::vector<unsigned>::iterator I = worklist.begin(), E = worklist.end();
257        I != E; ++I) {
258     unsigned pre = preorder[MRI.getVRegDef(*I)->getParent()];
259     MachineBasicBlock* parentBlock = CurrentParent->getReg() ?
260                  MRI.getVRegDef(CurrentParent->getReg())->getParent() :
261                  0;
262     
263     // If the DFS-in number of the register is greater than the DFS-out number
264     // of the current parent, repeatedly pop the parent stack until it isn't.
265     while (pre > maxpreorder[parentBlock]) {
266       stack.pop_back();
267       CurrentParent = stack.back();
268       
269       parentBlock = CurrentParent->getReg() ?
270                    MRI.getVRegDef(CurrentParent->getReg())->getParent() :
271                    0;
272     }
273     
274     // Now that we've found the appropriate parent, create a DomForestNode for
275     // this register and attach it to the forest
276     DomForestNode* child = new DomForestNode(*I, CurrentParent);
277     
278     // Push this new node on the "current parent" stack
279     stack.push_back(child);
280     CurrentParent = child;
281   }
282   
283   // Return a vector containing the children of the virtual root node
284   std::vector<DomForestNode*> ret;
285   ret.insert(ret.end(), VirtualRoot->begin(), VirtualRoot->end());
286   return ret;
287 }
288
289 /// isLiveIn - helper method that determines, from a regno, if a register
290 /// is live into a block
291 static bool isLiveIn(unsigned r, MachineBasicBlock* MBB,
292                      LiveIntervals& LI) {
293   LiveInterval& I = LI.getOrCreateInterval(r);
294   unsigned idx = LI.getMBBStartIdx(MBB);
295   return I.liveBeforeAndAt(idx);
296 }
297
298 /// isLiveOut - help method that determines, from a regno, if a register is
299 /// live out of a block.
300 static bool isLiveOut(unsigned r, MachineBasicBlock* MBB,
301                       LiveIntervals& LI) {
302   for (MachineBasicBlock::succ_iterator PI = MBB->succ_begin(),
303        E = MBB->succ_end(); PI != E; ++PI) {
304     if (isLiveIn(r, *PI, LI))
305       return true;
306   }
307   
308   return false;
309 }
310
311 /// interferes - checks for local interferences by scanning a block.  The only
312 /// trick parameter is 'mode' which tells it the relationship of the two
313 /// registers. 0 - defined in the same block, 1 - first properly dominates
314 /// second, 2 - second properly dominates first 
315 static bool interferes(unsigned a, unsigned b, MachineBasicBlock* scan,
316                        LiveIntervals& LV, unsigned mode) {
317   MachineInstr* def = 0;
318   MachineInstr* kill = 0;
319   
320   // The code is still in SSA form at this point, so there is only one
321   // definition per VReg.  Thus we can safely use MRI->getVRegDef().
322   const MachineRegisterInfo* MRI = &scan->getParent()->getRegInfo();
323   
324   bool interference = false;
325   
326   // Wallk the block, checking for interferences
327   for (MachineBasicBlock::iterator MBI = scan->begin(), MBE = scan->end();
328        MBI != MBE; ++MBI) {
329     MachineInstr* curr = MBI;
330     
331     // Same defining block...
332     if (mode == 0) {
333       if (curr == MRI->getVRegDef(a)) {
334         // If we find our first definition, save it
335         if (!def) {
336           def = curr;
337         // If there's already an unkilled definition, then 
338         // this is an interference
339         } else if (!kill) {
340           interference = true;
341           break;
342         // If there's a definition followed by a KillInst, then
343         // they can't interfere
344         } else {
345           interference = false;
346           break;
347         }
348       // Symmetric with the above
349       } else if (curr == MRI->getVRegDef(b)) {
350         if (!def) {
351           def = curr;
352         } else if (!kill) {
353           interference = true;
354           break;
355         } else {
356           interference = false;
357           break;
358         }
359       // Store KillInsts if they match up with the definition
360       } else if (curr->killsRegister(a)) {
361         if (def == MRI->getVRegDef(a)) {
362           kill = curr;
363         } else if (curr->killsRegister(b)) {
364           if (def == MRI->getVRegDef(b)) {
365             kill = curr;
366           }
367         }
368       }
369     // First properly dominates second...
370     } else if (mode == 1) {
371       if (curr == MRI->getVRegDef(b)) {
372         // Definition of second without kill of first is an interference
373         if (!kill) {
374           interference = true;
375           break;
376         // Definition after a kill is a non-interference
377         } else {
378           interference = false;
379           break;
380         }
381       // Save KillInsts of First
382       } else if (curr->killsRegister(a)) {
383         kill = curr;
384       }
385     // Symmetric with the above
386     } else if (mode == 2) {
387       if (curr == MRI->getVRegDef(a)) {
388         if (!kill) {
389           interference = true;
390           break;
391         } else {
392           interference = false;
393           break;
394         }
395       } else if (curr->killsRegister(b)) {
396         kill = curr;
397       }
398     }
399   }
400   
401   return interference;
402 }
403
404 /// processBlock - Determine how to break up PHIs in the current block.  Each
405 /// PHI is broken up by some combination of renaming its operands and inserting
406 /// copies.  This method is responsible for determining which operands receive
407 /// which treatment.
408 void StrongPHIElimination::processBlock(MachineBasicBlock* MBB) {
409   LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
410   MachineRegisterInfo& MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
411   
412   // Holds names that have been added to a set in any PHI within this block
413   // before the current one.
414   std::set<unsigned> ProcessedNames;
415   
416   // Iterate over all the PHI nodes in this block
417   MachineBasicBlock::iterator P = MBB->begin();
418   while (P != MBB->end() && P->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI) {
419     unsigned DestReg = P->getOperand(0).getReg();
420
421     // Don't both doing PHI elimination for dead PHI's.
422     if (P->registerDefIsDead(DestReg)) {
423       ++P;
424       continue;
425     }
426
427     LiveInterval& PI = LI.getOrCreateInterval(DestReg);
428     unsigned pIdx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(P));
429     VNInfo* PVN = PI.getLiveRangeContaining(pIdx)->valno;
430     PhiValueNumber.insert(std::make_pair(DestReg, PVN->id));
431
432     // PHIUnion is the set of incoming registers to the PHI node that
433     // are going to be renames rather than having copies inserted.  This set
434     // is refinded over the course of this function.  UnionedBlocks is the set
435     // of corresponding MBBs.
436     std::map<unsigned, unsigned> PHIUnion;
437     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> UnionedBlocks;
438   
439     // Iterate over the operands of the PHI node
440     for (int i = P->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
441       unsigned SrcReg = P->getOperand(i-1).getReg();
442     
443       // Check for trivial interferences via liveness information, allowing us
444       // to avoid extra work later.  Any registers that interfere cannot both
445       // be in the renaming set, so choose one and add copies for it instead.
446       // The conditions are:
447       //   1) if the operand is live into the PHI node's block OR
448       //   2) if the PHI node is live out of the operand's defining block OR
449       //   3) if the operand is itself a PHI node and the original PHI is
450       //      live into the operand's defining block OR
451       //   4) if the operand is already being renamed for another PHI node
452       //      in this block OR
453       //   5) if any two operands are defined in the same block, insert copies
454       //      for one of them
455       if (isLiveIn(SrcReg, P->getParent(), LI) ||
456           isLiveOut(P->getOperand(0).getReg(),
457                     MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent(), LI) ||
458           ( MRI.getVRegDef(SrcReg)->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI &&
459             isLiveIn(P->getOperand(0).getReg(),
460                      MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent(), LI) ) ||
461           ProcessedNames.count(SrcReg) ||
462           UnionedBlocks.count(MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent())) {
463         
464         // Add a copy for the selected register
465         MachineBasicBlock* From = P->getOperand(i).getMBB();
466         Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg, DestReg));
467         UsedByAnother.insert(SrcReg);
468       } else {
469         // Otherwise, add it to the renaming set
470         // We need to subtract one from the index because live ranges are open
471         // at the end.
472         unsigned idx = LI.getMBBEndIdx(P->getOperand(i).getMBB()) - 1;
473         
474         PHIUnion.insert(std::make_pair(SrcReg, idx));
475         UnionedBlocks.insert(MRI.getVRegDef(SrcReg)->getParent());
476       }
477     }
478     
479     // Compute the dominator forest for the renaming set.  This is a forest
480     // where the nodes are the registers and the edges represent dominance 
481     // relations between the defining blocks of the registers
482     std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*> DF = 
483                                                 computeDomForest(PHIUnion, MRI);
484     
485     // Walk DomForest to resolve interferences at an inter-block level.  This
486     // will remove registers from the renaming set (and insert copies for them)
487     // if interferences are found.
488     std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> > localInterferences;
489     processPHIUnion(P, PHIUnion, DF, localInterferences);
490     
491     // If one of the inputs is defined in the same block as the current PHI
492     // then we need to check for a local interference between that input and
493     // the PHI.
494     for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = PHIUnion.begin(),
495          E = PHIUnion.end(); I != E; ++I)
496       if (MRI.getVRegDef(I->first)->getParent() == P->getParent())
497         localInterferences.push_back(std::make_pair(I->first,
498                                                     P->getOperand(0).getReg()));
499     
500     // The dominator forest walk may have returned some register pairs whose
501     // interference cannot be determined from dominator analysis.  We now 
502     // examine these pairs for local interferences.
503     for (std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >::iterator I =
504         localInterferences.begin(), E = localInterferences.end(); I != E; ++I) {
505       std::pair<unsigned, unsigned> p = *I;
506       
507       MachineDominatorTree& MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
508       
509       // Determine the block we need to scan and the relationship between
510       // the two registers
511       MachineBasicBlock* scan = 0;
512       unsigned mode = 0;
513       if (MRI.getVRegDef(p.first)->getParent() ==
514           MRI.getVRegDef(p.second)->getParent()) {
515         scan = MRI.getVRegDef(p.first)->getParent();
516         mode = 0; // Same block
517       } else if (MDT.dominates(MRI.getVRegDef(p.first)->getParent(),
518                                MRI.getVRegDef(p.second)->getParent())) {
519         scan = MRI.getVRegDef(p.second)->getParent();
520         mode = 1; // First dominates second
521       } else {
522         scan = MRI.getVRegDef(p.first)->getParent();
523         mode = 2; // Second dominates first
524       }
525       
526       // If there's an interference, we need to insert  copies
527       if (interferes(p.first, p.second, scan, LI, mode)) {
528         // Insert copies for First
529         for (int i = P->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
530           if (P->getOperand(i-1).getReg() == p.first) {
531             unsigned SrcReg = p.first;
532             MachineBasicBlock* From = P->getOperand(i).getMBB();
533             
534             Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg,
535                                                 P->getOperand(0).getReg()));
536             UsedByAnother.insert(SrcReg);
537             
538             PHIUnion.erase(SrcReg);
539           }
540         }
541       }
542     }
543     
544     // Add the renaming set for this PHI node to our overall renaming information
545     RenameSets.insert(std::make_pair(P->getOperand(0).getReg(), PHIUnion));
546     
547     // Remember which registers are already renamed, so that we don't try to 
548     // rename them for another PHI node in this block
549     for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = PHIUnion.begin(),
550          E = PHIUnion.end(); I != E; ++I)
551       ProcessedNames.insert(I->first);
552     
553     ++P;
554   }
555 }
556
557 /// processPHIUnion - Take a set of candidate registers to be coalesced when
558 /// decomposing the PHI instruction.  Use the DominanceForest to remove the ones
559 /// that are known to interfere, and flag others that need to be checked for
560 /// local interferences.
561 void StrongPHIElimination::processPHIUnion(MachineInstr* Inst,
562                                         std::map<unsigned, unsigned>& PHIUnion,
563                         std::vector<StrongPHIElimination::DomForestNode*>& DF,
564                         std::vector<std::pair<unsigned, unsigned> >& locals) {
565   
566   std::vector<DomForestNode*> worklist(DF.begin(), DF.end());
567   SmallPtrSet<DomForestNode*, 4> visited;
568   
569   // Code is still in SSA form, so we can use MRI::getVRegDef()
570   MachineRegisterInfo& MRI = Inst->getParent()->getParent()->getRegInfo();
571   
572   LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
573   unsigned DestReg = Inst->getOperand(0).getReg();
574   
575   // DF walk on the DomForest
576   while (!worklist.empty()) {
577     DomForestNode* DFNode = worklist.back();
578     
579     visited.insert(DFNode);
580     
581     bool inserted = false;
582     for (DomForestNode::iterator CI = DFNode->begin(), CE = DFNode->end();
583          CI != CE; ++CI) {
584       DomForestNode* child = *CI;   
585       
586       // If the current node is live-out of the defining block of one of its
587       // children, insert a copy for it.  NOTE: The paper actually calls for
588       // a more elaborate heuristic for determining whether to insert copies
589       // for the child or the parent.  In the interest of simplicity, we're
590       // just always choosing the parent.
591       if (isLiveOut(DFNode->getReg(),
592           MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent(), LI)) {
593         // Insert copies for parent
594         for (int i = Inst->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
595           if (Inst->getOperand(i-1).getReg() == DFNode->getReg()) {
596             unsigned SrcReg = DFNode->getReg();
597             MachineBasicBlock* From = Inst->getOperand(i).getMBB();
598             
599             Waiting[From].insert(std::make_pair(SrcReg, DestReg));
600             UsedByAnother.insert(SrcReg);
601             
602             PHIUnion.erase(SrcReg);
603           }
604         }
605       
606       // If a node is live-in to the defining block of one of its children, but
607       // not live-out, then we need to scan that block for local interferences.
608       } else if (isLiveIn(DFNode->getReg(),
609                           MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent(), LI) ||
610                  MRI.getVRegDef(DFNode->getReg())->getParent() ==
611                                  MRI.getVRegDef(child->getReg())->getParent()) {
612         // Add (p, c) to possible local interferences
613         locals.push_back(std::make_pair(DFNode->getReg(), child->getReg()));
614       }
615       
616       if (!visited.count(child)) {
617         worklist.push_back(child);
618         inserted = true;
619       }
620     }
621     
622     if (!inserted) worklist.pop_back();
623   }
624 }
625
626 /// ScheduleCopies - Insert copies into predecessor blocks, scheduling
627 /// them properly so as to avoid the 'lost copy' and the 'virtual swap'
628 /// problems.
629 ///
630 /// Based on "Practical Improvements to the Construction and Destruction
631 /// of Static Single Assignment Form" by Briggs, et al.
632 void StrongPHIElimination::ScheduleCopies(MachineBasicBlock* MBB,
633                                           std::set<unsigned>& pushed) {
634   // FIXME: This function needs to update LiveIntervals
635   std::map<unsigned, unsigned>& copy_set= Waiting[MBB];
636   
637   std::map<unsigned, unsigned> worklist;
638   std::map<unsigned, unsigned> map;
639   
640   // Setup worklist of initial copies
641   for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = copy_set.begin(),
642        E = copy_set.end(); I != E; ) {
643     map.insert(std::make_pair(I->first, I->first));
644     map.insert(std::make_pair(I->second, I->second));
645          
646     if (!UsedByAnother.count(I->second)) {
647       worklist.insert(*I);
648       
649       // Avoid iterator invalidation
650       unsigned first = I->first;
651       ++I;
652       copy_set.erase(first);
653     } else {
654       ++I;
655     }
656   }
657   
658   LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
659   MachineFunction* MF = MBB->getParent();
660   MachineRegisterInfo& MRI = MF->getRegInfo();
661   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
662   
663   SmallVector<std::pair<unsigned, MachineInstr*>, 4> InsertedPHIDests;
664   
665   // Iterate over the worklist, inserting copies
666   while (!worklist.empty() || !copy_set.empty()) {
667     while (!worklist.empty()) {
668       std::pair<unsigned, unsigned> curr = *worklist.begin();
669       worklist.erase(curr.first);
670       
671       const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(curr.first);
672       
673       if (isLiveOut(curr.second, MBB, LI)) {
674         // Create a temporary
675         unsigned t = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
676         
677         // Insert copy from curr.second to a temporary at
678         // the Phi defining curr.second
679         MachineBasicBlock::iterator PI = MRI.getVRegDef(curr.second);
680         TII->copyRegToReg(*PI->getParent(), PI, t,
681                           curr.second, RC, RC);
682         
683         // Push temporary on Stacks
684         Stacks[curr.second].push_back(t);
685         
686         // Insert curr.second in pushed
687         pushed.insert(curr.second);
688       }
689       
690       // Insert copy from map[curr.first] to curr.second
691       TII->copyRegToReg(*MBB, MBB->getFirstTerminator(), curr.second,
692                         map[curr.first], RC, RC);
693       map[curr.first] = curr.second;
694       
695       // Push this copy onto InsertedPHICopies so we can
696       // update LiveIntervals with it.
697       MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->getFirstTerminator();
698       InsertedPHIDests.push_back(std::make_pair(curr.second, --MI));
699       
700       // If curr.first is a destination in copy_set...
701       for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator I = copy_set.begin(),
702            E = copy_set.end(); I != E; )
703         if (curr.first == I->second) {
704           std::pair<unsigned, unsigned> temp = *I;
705           
706           // Avoid iterator invalidation
707           ++I;
708           copy_set.erase(temp.first);
709           worklist.insert(temp);
710           
711           break;
712         } else {
713           ++I;
714         }
715     }
716     
717     if (!copy_set.empty()) {
718       std::pair<unsigned, unsigned> curr = *copy_set.begin();
719       copy_set.erase(curr.first);
720       
721       const TargetRegisterClass *RC = MF->getRegInfo().getRegClass(curr.first);
722       
723       // Insert a copy from dest to a new temporary t at the end of b
724       unsigned t = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
725       TII->copyRegToReg(*MBB, MBB->getFirstTerminator(), t,
726                         curr.second, RC, RC);
727       map[curr.second] = t;
728       
729       worklist.insert(curr);
730     }
731   }
732   
733   // Renumber the instructions so that we can perform the index computations
734   // needed to create new live intervals.
735   LI.computeNumbering();
736   
737   // For copies that we inserted at the ends of predecessors, we construct
738   // live intervals.  This is pretty easy, since we know that the destination
739   // register cannot have be in live at that point previously.  We just have
740   // to make sure that, for registers that serve as inputs to more than one
741   // PHI, we don't create multiple overlapping live intervals.
742   std::set<unsigned> RegHandled;
743   for (SmallVector<std::pair<unsigned, MachineInstr*>, 4>::iterator I =
744        InsertedPHIDests.begin(), E = InsertedPHIDests.end(); I != E; ++I)
745     if (!RegHandled.count(I->first))
746       LI.addLiveRangeToEndOfBlock(I->first, I->second);
747 }
748
749 /// InsertCopies - insert copies into MBB and all of its successors
750 void StrongPHIElimination::InsertCopies(MachineBasicBlock* MBB,
751                                  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16>& visited) {
752   visited.insert(MBB);
753   
754   std::set<unsigned> pushed;
755   
756   // Rewrite register uses from Stacks
757   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
758       I != E; ++I)
759     for (unsigned i = 0; i < I->getNumOperands(); ++i)
760       if (I->getOperand(i).isRegister() &&
761           Stacks[I->getOperand(i).getReg()].size()) {
762         I->getOperand(i).setReg(Stacks[I->getOperand(i).getReg()].back());
763       }
764   
765   // Schedule the copies for this block
766   ScheduleCopies(MBB, pushed);
767   
768   // Recur to our successors
769   for (GraphTraits<MachineBasicBlock*>::ChildIteratorType I = 
770        GraphTraits<MachineBasicBlock*>::child_begin(MBB), E =
771        GraphTraits<MachineBasicBlock*>::child_end(MBB); I != E; ++I)
772     if (!visited.count(*I))
773       InsertCopies(*I, visited);
774   
775   // As we exit this block, pop the names we pushed while processing it
776   for (std::set<unsigned>::iterator I = pushed.begin(), 
777        E = pushed.end(); I != E; ++I)
778     Stacks[*I].pop_back();
779 }
780
781 void StrongPHIElimination::mergeLiveIntervals(unsigned primary,
782                                               unsigned secondary,
783                                               unsigned secondaryIdx) {
784   
785   LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
786   LiveInterval& LHS = LI.getOrCreateInterval(primary);
787   LiveInterval& RHS = LI.getOrCreateInterval(secondary);
788   
789   LI.computeNumbering();
790   
791   const LiveRange* RangeMergingIn = RHS.getLiveRangeContaining(secondaryIdx);
792   VNInfo* NewVN = LHS.getNextValue(secondaryIdx, RangeMergingIn->valno->copy,
793                   LI.getVNInfoAllocator());
794   NewVN->hasPHIKill = true;
795   LiveRange NewRange(RangeMergingIn->start, RangeMergingIn->end, NewVN);
796   LHS.addRange(NewRange);
797   RHS.removeRange(RangeMergingIn->start, RangeMergingIn->end, true);
798 }
799
800 bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
801   LiveIntervals& LI = getAnalysis<LiveIntervals>();
802   
803   // Compute DFS numbers of each block
804   computeDFS(Fn);
805   
806   // Determine which phi node operands need copies
807   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I)
808     if (!I->empty() &&
809         I->begin()->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
810       processBlock(I);
811   
812   // Insert copies
813   // FIXME: This process should probably preserve LiveIntervals
814   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 16> visited;
815   InsertCopies(Fn.begin(), visited);
816   
817   // Perform renaming
818   typedef std::map<unsigned, std::map<unsigned, unsigned> > RenameSetType;
819   for (RenameSetType::iterator I = RenameSets.begin(), E = RenameSets.end();
820        I != E; ++I)
821     for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator SI = I->second.begin(),
822          SE = I->second.end(); SI != SE; ++SI) {
823       mergeLiveIntervals(I->first, SI->first, SI->second);
824       Fn.getRegInfo().replaceRegWith(SI->first, I->first);
825     }
826   
827   // FIXME: Insert last-minute copies
828   
829   // Remove PHIs
830   std::vector<MachineInstr*> phis;
831   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I) {
832     for (MachineBasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end();
833          BI != BE; ++BI)
834       if (BI->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
835         phis.push_back(BI);
836   }
837   
838   for (std::vector<MachineInstr*>::iterator I = phis.begin(), E = phis.end();
839        I != E; ) {
840     MachineInstr* PInstr = *(I++);
841     
842     // If this is a dead PHI node, then remove it from LiveIntervals.
843     unsigned DestReg = PInstr->getOperand(0).getReg();
844     LiveInterval& PI = LI.getInterval(DestReg);
845     if (PInstr->registerDefIsDead(DestReg)) {
846       if (PI.containsOneValue()) {
847         LI.removeInterval(DestReg);
848       } else {
849         unsigned idx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(PInstr));
850         PI.removeRange(*PI.getLiveRangeContaining(idx), true);
851       }
852     } else {
853       // If the PHI is not dead, then the valno defined by the PHI
854       // now has an unknown def.
855       unsigned idx = LI.getDefIndex(LI.getInstructionIndex(PInstr));
856       PI.getLiveRangeContaining(idx)->valno->def = ~0U;
857     }
858     
859     LI.RemoveMachineInstrFromMaps(PInstr);
860     PInstr->eraseFromParent();
861   }
862   
863   LI.computeNumbering();
864   
865   return true;
866 }