Constify some things in preparation for CodeGenSubRegIndex to be stored by value...
[oota-llvm.git] / utils / TableGen / CodeGenRegisters.cpp
1 //===- CodeGenRegisters.cpp - Register and RegisterClass Info -------------===//
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 file defines structures to encapsulate information gleaned from the
11 // target register and register class definitions.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "CodeGenRegisters.h"
16 #include "CodeGenTarget.h"
17 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
20 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
21 #include "llvm/ADT/Twine.h"
22 #include "llvm/Support/Debug.h"
23 #include "llvm/TableGen/Error.h"
24
25 using namespace llvm;
26
27 #define DEBUG_TYPE "regalloc-emitter"
28
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30 //                             CodeGenSubRegIndex
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(Record *R, unsigned Enum)
34   : TheDef(R), EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
35   Name = R->getName();
36   if (R->getValue("Namespace"))
37     Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
38   Size = R->getValueAsInt("Size");
39   Offset = R->getValueAsInt("Offset");
40 }
41
42 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(StringRef N, StringRef Nspace,
43                                        unsigned Enum)
44   : TheDef(nullptr), Name(N), Namespace(Nspace), Size(-1), Offset(-1),
45     EnumValue(Enum), LaneMask(0), AllSuperRegsCovered(true) {
46 }
47
48 std::string CodeGenSubRegIndex::getQualifiedName() const {
49   std::string N = getNamespace();
50   if (!N.empty())
51     N += "::";
52   N += getName();
53   return N;
54 }
55
56 void CodeGenSubRegIndex::updateComponents(CodeGenRegBank &RegBank) {
57   if (!TheDef)
58     return;
59
60   std::vector<Record*> Comps = TheDef->getValueAsListOfDefs("ComposedOf");
61   if (!Comps.empty()) {
62     if (Comps.size() != 2)
63       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
64                       "ComposedOf must have exactly two entries");
65     CodeGenSubRegIndex *A = RegBank.getSubRegIdx(Comps[0]);
66     CodeGenSubRegIndex *B = RegBank.getSubRegIdx(Comps[1]);
67     CodeGenSubRegIndex *X = A->addComposite(B, this);
68     if (X)
69       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "Ambiguous ComposedOf entries");
70   }
71
72   std::vector<Record*> Parts =
73     TheDef->getValueAsListOfDefs("CoveringSubRegIndices");
74   if (!Parts.empty()) {
75     if (Parts.size() < 2)
76       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
77                       "CoveredBySubRegs must have two or more entries");
78     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> IdxParts;
79     for (unsigned i = 0, e = Parts.size(); i != e; ++i)
80       IdxParts.push_back(RegBank.getSubRegIdx(Parts[i]));
81     RegBank.addConcatSubRegIndex(IdxParts, this);
82   }
83 }
84
85 unsigned CodeGenSubRegIndex::computeLaneMask() const {
86   // Already computed?
87   if (LaneMask)
88     return LaneMask;
89
90   // Recursion guard, shouldn't be required.
91   LaneMask = ~0u;
92
93   // The lane mask is simply the union of all sub-indices.
94   unsigned M = 0;
95   for (const auto &C : Composed)
96     M |= C.second->computeLaneMask();
97   assert(M && "Missing lane mask, sub-register cycle?");
98   LaneMask = M;
99   return LaneMask;
100 }
101
102 //===----------------------------------------------------------------------===//
103 //                              CodeGenRegister
104 //===----------------------------------------------------------------------===//
105
106 CodeGenRegister::CodeGenRegister(Record *R, unsigned Enum)
107   : TheDef(R),
108     EnumValue(Enum),
109     CostPerUse(R->getValueAsInt("CostPerUse")),
110     CoveredBySubRegs(R->getValueAsBit("CoveredBySubRegs")),
111     NumNativeRegUnits(0),
112     SubRegsComplete(false),
113     SuperRegsComplete(false),
114     TopoSig(~0u)
115 {}
116
117 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
118   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
119   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
120
121   if (SRIs.size() != SRs.size())
122     PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
123                     "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
124
125   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
126     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
127     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
128   }
129
130   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
131   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
132   // sub-register.
133   //
134   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
135   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
136     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
137
138   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship between two
139   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
140   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
141   for (unsigned i = 0, e = Aliases.size(); i != e; ++i) {
142     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Aliases[i]);
143     ExplicitAliases.push_back(Reg);
144     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
145   }
146 }
147
148 const std::string &CodeGenRegister::getName() const {
149   return TheDef->getName();
150 }
151
152 namespace {
153 // Iterate over all register units in a set of registers.
154 class RegUnitIterator {
155   CodeGenRegister::Set::const_iterator RegI, RegE;
156   CodeGenRegister::RegUnitList::const_iterator UnitI, UnitE;
157
158 public:
159   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Set &Regs):
160     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()), UnitI(), UnitE() {
161
162     if (RegI != RegE) {
163       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
164       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
165       advance();
166     }
167   }
168
169   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
170
171   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
172
173   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
174
175   /// Preincrement.  Move to the next unit.
176   void operator++() {
177     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
178     ++UnitI;
179     advance();
180   }
181
182 protected:
183   void advance() {
184     while (UnitI == UnitE) {
185       if (++RegI == RegE)
186         break;
187       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
188       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
189     }
190   }
191 };
192 } // namespace
193
194 // Merge two RegUnitLists maintaining the order and removing duplicates.
195 // Overwrites MergedRU in the process.
196 static void mergeRegUnits(CodeGenRegister::RegUnitList &MergedRU,
197                           const CodeGenRegister::RegUnitList &RRU) {
198   CodeGenRegister::RegUnitList LRU = MergedRU;
199   MergedRU.clear();
200   std::set_union(LRU.begin(), LRU.end(), RRU.begin(), RRU.end(),
201                  std::back_inserter(MergedRU));
202 }
203
204 // Return true of this unit appears in RegUnits.
205 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
206   return std::count(RegUnits.begin(), RegUnits.end(), Unit);
207 }
208
209 // Inherit register units from subregisters.
210 // Return true if the RegUnits changed.
211 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
212   unsigned OldNumUnits = RegUnits.size();
213   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
214        I != E; ++I) {
215     CodeGenRegister *SR = I->second;
216     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
217     mergeRegUnits(RegUnits, SR->RegUnits);
218   }
219   return OldNumUnits != RegUnits.size();
220 }
221
222 const CodeGenRegister::SubRegMap &
223 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
224   // Only compute this map once.
225   if (SubRegsComplete)
226     return SubRegs;
227   SubRegsComplete = true;
228
229   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
230   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
231     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
232     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
233     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
234       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
235                       " appears twice in Register " + getName());
236     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
237     // The inherited sub-registers are mapped below.
238     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
239   }
240
241   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
242   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
243
244   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
245   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
246   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
247     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
248     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
249
250     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
251          ++SI) {
252       if (!SubRegs.insert(*SI).second)
253         Orphans.insert(SI->second);
254     }
255   }
256
257   // Expand any composed subreg indices.
258   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
259   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
260   // expanded subreg indices recursively.
261   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
262   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
263     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
264     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
265     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
266     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
267
268     // Look at the possible compositions of Idx.
269     // They may not all be supported by SR.
270     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
271            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
272       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
273       if (SRI == Map.end())
274         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
275       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
276       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
277       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
278         continue;
279       // We found a new name for the orphaned sub-register.
280       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
281       Indices.push_back(I->second);
282     }
283   }
284
285   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
286   // Create inferred indexes for all missing entries.
287   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
288   // Consider this subreg sequence:
289   //
290   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
291   //
292   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
293   // can be reached in two different ways:
294   //
295   //   qsub_1 -> ssub_0
296   //   dsub_2 -> ssub_0
297   //
298   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
299   // dsub_1, dsub_2] subregs without necessarily having a qsub_1 subreg.  The
300   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
301   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
302     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
303     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
304     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
305     for (SubRegMap::const_iterator SI = Map.begin(), SE = Map.end(); SI != SE;
306          ++SI)
307       if (Orphans.erase(SI->second))
308         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SI->first)] = SI->second;
309   }
310
311   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
312   for (SubRegMap::const_iterator SI = SubRegs.begin(), SE = SubRegs.end();
313        SI != SE; ++SI) {
314     if (SI->second == this) {
315       ArrayRef<SMLoc> Loc;
316       if (TheDef)
317         Loc = TheDef->getLoc();
318       PrintFatalError(Loc, "Register " + getName() +
319                       " has itself as a sub-register");
320     }
321
322     // Compute AllSuperRegsCovered.
323     if (!CoveredBySubRegs)
324       SI->first->AllSuperRegsCovered = false;
325
326     // Ensure that every sub-register has a unique name.
327     DenseMap<const CodeGenRegister*, CodeGenSubRegIndex*>::iterator Ins =
328       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SI->second, SI->first)).first;
329     if (Ins->second == SI->first)
330       continue;
331     // Trouble: Two different names for SI->second.
332     ArrayRef<SMLoc> Loc;
333     if (TheDef)
334       Loc = TheDef->getLoc();
335     PrintFatalError(Loc, "Sub-register can't have two names: " +
336                   SI->second->getName() + " available as " +
337                   SI->first->getName() + " and " + Ins->second->getName());
338   }
339
340   // Derive possible names for sub-register concatenations from any explicit
341   // sub-registers. By doing this before computeSecondarySubRegs(), we ensure
342   // that getConcatSubRegIndex() won't invent any concatenated indices that the
343   // user already specified.
344   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
345     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
346     if (!SR->CoveredBySubRegs || SR->ExplicitSubRegs.size() <= 1)
347       continue;
348
349     // SR is composed of multiple sub-regs. Find their names in this register.
350     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
351     for (unsigned j = 0, e = SR->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j)
352       Parts.push_back(getSubRegIndex(SR->ExplicitSubRegs[j]));
353
354     // Offer this as an existing spelling for the concatenation of Parts.
355     RegBank.addConcatSubRegIndex(Parts, ExplicitSubRegIndices[i]);
356   }
357
358   // Initialize RegUnitList. Because getSubRegs is called recursively, this
359   // processes the register hierarchy in postorder.
360   //
361   // Inherit all sub-register units. It is good enough to look at the explicit
362   // sub-registers, the other registers won't contribute any more units.
363   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
364     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
365     // Explicit sub-registers are usually disjoint, so this is a good way of
366     // computing the union. We may pick up a few duplicates that will be
367     // eliminated below.
368     unsigned N = RegUnits.size();
369     RegUnits.append(SR->RegUnits.begin(), SR->RegUnits.end());
370     std::inplace_merge(RegUnits.begin(), RegUnits.begin() + N, RegUnits.end());
371   }
372   RegUnits.erase(std::unique(RegUnits.begin(), RegUnits.end()), RegUnits.end());
373
374   // Absent any ad hoc aliasing, we create one register unit per leaf register.
375   // These units correspond to the maximal cliques in the register overlap
376   // graph which is optimal.
377   //
378   // When there is ad hoc aliasing, we simply create one unit per edge in the
379   // undirected ad hoc aliasing graph. Technically, we could do better by
380   // identifying maximal cliques in the ad hoc graph, but cliques larger than 2
381   // are extremely rare anyway (I've never seen one), so we don't bother with
382   // the added complexity.
383   for (unsigned i = 0, e = ExplicitAliases.size(); i != e; ++i) {
384     CodeGenRegister *AR = ExplicitAliases[i];
385     // Only visit each edge once.
386     if (AR->SubRegsComplete)
387       continue;
388     // Create a RegUnit representing this alias edge, and add it to both
389     // registers.
390     unsigned Unit = RegBank.newRegUnit(this, AR);
391     RegUnits.push_back(Unit);
392     AR->RegUnits.push_back(Unit);
393   }
394
395   // Finally, create units for leaf registers without ad hoc aliases. Note that
396   // a leaf register with ad hoc aliases doesn't get its own unit - it isn't
397   // necessary. This means the aliasing leaf registers can share a single unit.
398   if (RegUnits.empty())
399     RegUnits.push_back(RegBank.newRegUnit(this));
400
401   // We have now computed the native register units. More may be adopted later
402   // for balancing purposes.
403   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
404
405   return SubRegs;
406 }
407
408 // In a register that is covered by its sub-registers, try to find redundant
409 // sub-registers. For example:
410 //
411 //   QQ0 = {Q0, Q1}
412 //   Q0 = {D0, D1}
413 //   Q1 = {D2, D3}
414 //
415 // We can infer that D1_D2 is also a sub-register, even if it wasn't named in
416 // the register definition.
417 //
418 // The explicitly specified registers form a tree. This function discovers
419 // sub-register relationships that would force a DAG.
420 //
421 void CodeGenRegister::computeSecondarySubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
422   // Collect new sub-registers first, add them later.
423   SmallVector<SubRegMap::value_type, 8> NewSubRegs;
424
425   // Look at the leading super-registers of each sub-register. Those are the
426   // candidates for new sub-registers, assuming they are fully contained in
427   // this register.
428   for (SubRegMap::iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end(); I != E; ++I){
429     const CodeGenRegister *SubReg = I->second;
430     const CodeGenRegister::SuperRegList &Leads = SubReg->LeadingSuperRegs;
431     for (unsigned i = 0, e = Leads.size(); i != e; ++i) {
432       CodeGenRegister *Cand = const_cast<CodeGenRegister*>(Leads[i]);
433       // Already got this sub-register?
434       if (Cand == this || getSubRegIndex(Cand))
435         continue;
436       // Check if each component of Cand is already a sub-register.
437       // We know that the first component is I->second, and is present with the
438       // name I->first.
439       SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts(1, I->first);
440       assert(!Cand->ExplicitSubRegs.empty() &&
441              "Super-register has no sub-registers");
442       for (unsigned j = 1, e = Cand->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j) {
443         if (CodeGenSubRegIndex *Idx = getSubRegIndex(Cand->ExplicitSubRegs[j]))
444           Parts.push_back(Idx);
445         else {
446           // Sub-register doesn't exist.
447           Parts.clear();
448           break;
449         }
450       }
451       // If some Cand sub-register is not part of this register, or if Cand only
452       // has one sub-register, there is nothing to do.
453       if (Parts.size() <= 1)
454         continue;
455
456       // Each part of Cand is a sub-register of this. Make the full Cand also
457       // a sub-register with a concatenated sub-register index.
458       CodeGenSubRegIndex *Concat= RegBank.getConcatSubRegIndex(Parts);
459       NewSubRegs.push_back(std::make_pair(Concat, Cand));
460     }
461   }
462
463   // Now add all the new sub-registers.
464   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
465     // Don't add Cand if another sub-register is already using the index.
466     if (!SubRegs.insert(NewSubRegs[i]).second)
467       continue;
468
469     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
470     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
471     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(NewSubReg, NewIdx));
472   }
473
474   // Create sub-register index composition maps for the synthesized indices.
475   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
476     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
477     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
478     for (SubRegMap::const_iterator SI = NewSubReg->SubRegs.begin(),
479            SE = NewSubReg->SubRegs.end(); SI != SE; ++SI) {
480       CodeGenSubRegIndex *SubIdx = getSubRegIndex(SI->second);
481       if (!SubIdx)
482         PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "No SubRegIndex for " +
483                         SI->second->getName() + " in " + getName());
484       NewIdx->addComposite(SI->first, SubIdx);
485     }
486   }
487 }
488
489 void CodeGenRegister::computeSuperRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
490   // Only visit each register once.
491   if (SuperRegsComplete)
492     return;
493   SuperRegsComplete = true;
494
495   // Make sure all sub-registers have been visited first, so the super-reg
496   // lists will be topologically ordered.
497   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
498        I != E; ++I)
499     I->second->computeSuperRegs(RegBank);
500
501   // Now add this as a super-register on all sub-registers.
502   // Also compute the TopoSigId in post-order.
503   TopoSigId Id;
504   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
505        I != E; ++I) {
506     // Topological signature computed from SubIdx, TopoId(SubReg).
507     // Loops and idempotent indices have TopoSig = ~0u.
508     Id.push_back(I->first->EnumValue);
509     Id.push_back(I->second->TopoSig);
510
511     // Don't add duplicate entries.
512     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
513       continue;
514     I->second->SuperRegs.push_back(this);
515   }
516   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
517 }
518
519 void
520 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
521                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
522   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
523   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
524     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
525     if (OSet.insert(SR))
526       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
527   }
528   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
529   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
530        I != E; ++I)
531     OSet.insert(I->second);
532 }
533
534 // Get the sum of this register's unit weights.
535 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
536   unsigned Weight = 0;
537   for (RegUnitList::const_iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
538        I != E; ++I) {
539     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
540   }
541   return Weight;
542 }
543
544 //===----------------------------------------------------------------------===//
545 //                               RegisterTuples
546 //===----------------------------------------------------------------------===//
547
548 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
549 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
550 // registers.
551 namespace {
552 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
553   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) override {
554     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
555     unsigned Dim = Indices.size();
556     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
557     if (Dim != SubRegs->getSize())
558       PrintFatalError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
559     if (Dim < 2)
560       PrintFatalError(Def->getLoc(),
561                       "Tuples must have at least 2 sub-registers");
562
563     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
564     unsigned Length = ~0u;
565     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
566     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
567       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i], Def->getLoc());
568       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
569     }
570
571     if (Length == 0)
572       return;
573
574     // Precompute some types.
575     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
576     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
577     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
578
579     // Zip them up.
580     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
581       std::string Name;
582       Record *Proto = Lists[0][n];
583       std::vector<Init*> Tuple;
584       unsigned CostPerUse = 0;
585       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
586         Record *Reg = Lists[i][n];
587         if (i) Name += '_';
588         Name += Reg->getName();
589         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
590         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
591                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
592       }
593
594       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
595       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
596       // RecordKeeper.
597       Record *NewReg = new Record(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords());
598       Elts.insert(NewReg);
599
600       // Copy Proto super-classes.
601       ArrayRef<Record *> Supers = Proto->getSuperClasses();
602       ArrayRef<SMRange> Ranges = Proto->getSuperClassRanges();
603       for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i)
604         NewReg->addSuperClass(Supers[i], Ranges[i]);
605
606       // Copy Proto fields.
607       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
608         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
609
610         // Skip existing fields, like NAME.
611         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
612           continue;
613
614         StringRef Field = RV.getName();
615
616         // Replace the sub-register list with Tuple.
617         if (Field == "SubRegs")
618           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
619
620         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
621         if (Field == "AsmName")
622           RV.setValue(BlankName);
623
624         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
625         if (Field == "CostPerUse")
626           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
627
628         // Composite registers are always covered by sub-registers.
629         if (Field == "CoveredBySubRegs")
630           RV.setValue(BitInit::get(true));
631
632         // Copy fields from the RegisterTuples def.
633         if (Field == "SubRegIndices" ||
634             Field == "CompositeIndices") {
635           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
636           continue;
637         }
638
639         // Some fields get their default uninitialized value.
640         if (Field == "DwarfNumbers" ||
641             Field == "DwarfAlias" ||
642             Field == "Aliases") {
643           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
644             NewReg->addValue(*DefRV);
645           continue;
646         }
647
648         // Everything else is copied from Proto.
649         NewReg->addValue(RV);
650       }
651     }
652   }
653 };
654 }
655
656 //===----------------------------------------------------------------------===//
657 //                            CodeGenRegisterClass
658 //===----------------------------------------------------------------------===//
659
660 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
661   : TheDef(R),
662     Name(R->getName()),
663     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
664     EnumValue(-1) {
665   // Rename anonymous register classes.
666   if (R->getName().size() > 9 && R->getName()[9] == '.') {
667     static unsigned AnonCounter = 0;
668     R->setName("AnonRegClass_" + utostr(AnonCounter));
669     // MSVC2012 ICEs if AnonCounter++ is directly passed to utostr.
670     ++AnonCounter;
671   }
672
673   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
674   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
675     Record *Type = TypeList[i];
676     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
677       PrintFatalError("RegTypes list member '" + Type->getName() +
678         "' does not derive from the ValueType class!");
679     VTs.push_back(getValueType(Type));
680   }
681   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
682
683   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
684   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
685   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
686   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
687
688   // Default allocation order always contains all registers.
689   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
690     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
691     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
692     Members.insert(Reg);
693     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
694   }
695
696   // Alternative allocation orders may be subsets.
697   SetTheory::RecSet Order;
698   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
699     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
700     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
701     // Verify that all altorder members are regclass members.
702     while (!Order.empty()) {
703       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
704       Order.pop_back();
705       if (!contains(Reg))
706         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
707                       " is not a class member");
708     }
709   }
710
711   // Allow targets to override the size in bits of the RegisterClass.
712   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
713
714   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
715   SpillSize = Size ? Size : MVT(VTs[0]).getSizeInBits();
716   SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
717   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
718   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
719   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
720 }
721
722 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
723 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
724 // class structure has been computed.
725 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
726                                            StringRef Name, Key Props)
727   : Members(*Props.Members),
728     TheDef(nullptr),
729     Name(Name),
730     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
731     EnumValue(-1),
732     SpillSize(Props.SpillSize),
733     SpillAlignment(Props.SpillAlignment),
734     CopyCost(0),
735     Allocatable(true) {
736   for (CodeGenRegister::Set::iterator I = Members.begin(), E = Members.end();
737        I != E; ++I)
738     TopoSigs.set((*I)->getTopoSig());
739 }
740
741 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
742 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
743   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
744   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
745
746   // The last super-class is the smallest one.
747   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
748
749   // Most properties are copied directly.
750   // Exceptions are members, size, and alignment
751   Namespace = Super.Namespace;
752   VTs = Super.VTs;
753   CopyCost = Super.CopyCost;
754   Allocatable = Super.Allocatable;
755   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
756
757   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
758   // super-class.
759   Orders.resize(Super.Orders.size());
760   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
761     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
762       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
763         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
764 }
765
766 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
767   return Members.count(Reg);
768 }
769
770 namespace llvm {
771   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
772     OS << "{ S=" << K.SpillSize << ", A=" << K.SpillAlignment;
773     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = K.Members->begin(),
774          E = K.Members->end(); I != E; ++I)
775       OS << ", " << (*I)->getName();
776     return OS << " }";
777   }
778 }
779
780 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
781 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
782 bool CodeGenRegisterClass::Key::
783 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
784   assert(Members && B.Members);
785   return std::tie(*Members, SpillSize, SpillAlignment) <
786          std::tie(*B.Members, B.SpillSize, B.SpillAlignment);
787 }
788
789 // Returns true if RC is a strict subclass.
790 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
791 // instruction operand where a register of this classis required. It must
792 // satisfy these conditions:
793 //
794 // 1. All RC registers are also in this.
795 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
796 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
797 //
798 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
799                          const CodeGenRegisterClass *B) {
800   return A->SpillAlignment && B->SpillAlignment % A->SpillAlignment == 0 &&
801     A->SpillSize <= B->SpillSize &&
802     std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
803                   B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
804                   CodeGenRegister::Less());
805 }
806
807 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
808 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
809 ///
810 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
811 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
812 ///
813 static int TopoOrderRC(CodeGenRegisterClass *const *PA,
814                        CodeGenRegisterClass *const *PB) {
815   const CodeGenRegisterClass *A = *PA;
816   const CodeGenRegisterClass *B = *PB;
817   if (A == B)
818     return 0;
819
820   // Order by ascending spill size.
821   if (A->SpillSize < B->SpillSize)
822     return -1;
823   if (A->SpillSize > B->SpillSize)
824     return 1;
825
826   // Order by ascending spill alignment.
827   if (A->SpillAlignment < B->SpillAlignment)
828     return -1;
829   if (A->SpillAlignment > B->SpillAlignment)
830     return 1;
831
832   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
833   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
834   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
835     return -1;
836   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
837     return 1;
838
839   // Finally order by name as a tie breaker.
840   return StringRef(A->getName()).compare(B->getName());
841 }
842
843 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
844   if (Namespace.empty())
845     return getName();
846   else
847     return Namespace + "::" + getName();
848 }
849
850 // Compute sub-classes of all register classes.
851 // Assume the classes are ordered topologically.
852 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
853   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RegClasses = RegBank.getRegClasses();
854
855   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
856   for (unsigned rci = RegClasses.size(); rci; --rci) {
857     CodeGenRegisterClass &RC = *RegClasses[rci - 1];
858     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
859     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
860
861     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
862     for (unsigned s = rci; s != RegClasses.size(); ++s) {
863       if (RC.SubClasses.test(s))
864         continue;
865       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[s];
866       if (!testSubClass(&RC, SubRC))
867         continue;
868       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
869       // check them again.
870       RC.SubClasses |= SubRC->SubClasses;
871     }
872
873     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
874     for (unsigned s = rci - 1; s && testSubClass(&RC, RegClasses[s - 1]); --s)
875       RC.SubClasses.set(s - 1);
876   }
877
878   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
879   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
880     const BitVector &SC = RegClasses[rci]->getSubClasses();
881     for (int s = SC.find_first(); s >= 0; s = SC.find_next(s)) {
882       if (unsigned(s) == rci)
883         continue;
884       RegClasses[s]->SuperClasses.push_back(RegClasses[rci]);
885     }
886   }
887
888   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
889   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
890   // propagate properties down multiple levels.
891   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci)
892     if (!RegClasses[rci]->getDef())
893       RegClasses[rci]->inheritProperties(RegBank);
894 }
895
896 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
897                                               BitVector &Out) const {
898   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
899   if (FindI == SuperRegClasses.end())
900     return;
901   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
902     Out.set(RC->EnumValue);
903 }
904
905 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
906 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(
907   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
908   std::vector<unsigned> TmpUnits;
909   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI)
910     TmpUnits.push_back(*UnitI);
911   std::sort(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end());
912   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
913                    std::back_inserter(RegUnits));
914 }
915
916 //===----------------------------------------------------------------------===//
917 //                               CodeGenRegBank
918 //===----------------------------------------------------------------------===//
919
920 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records) {
921   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
922   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
923   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
924   Sets.addExpander("RegisterTuples", new TupleExpander());
925
926   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
927   // More indices will be synthesized later.
928   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
929   std::sort(SRIs.begin(), SRIs.end(), LessRecord());
930   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
931     getSubRegIdx(SRIs[i]);
932   // Build composite maps from ComposedOf fields.
933   for (auto &Idx : SubRegIndices)
934     Idx->updateComponents(*this);
935
936   // Read in the register definitions.
937   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
938   std::sort(Regs.begin(), Regs.end(), LessRecordRegister());
939   Registers.reserve(Regs.size());
940   // Assign the enumeration values.
941   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
942     getReg(Regs[i]);
943
944   // Expand tuples and number the new registers.
945   std::vector<Record*> Tups =
946     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
947
948   std::vector<Record*> TupRegsCopy;
949   for (unsigned i = 0, e = Tups.size(); i != e; ++i) {
950     const std::vector<Record*> *TupRegs = Sets.expand(Tups[i]);
951     TupRegsCopy.reserve(TupRegs->size());
952     TupRegsCopy.assign(TupRegs->begin(), TupRegs->end());
953     std::sort(TupRegsCopy.begin(), TupRegsCopy.end(), LessRecordRegister());
954     for (unsigned j = 0, je = TupRegsCopy.size(); j != je; ++j)
955       getReg((TupRegsCopy)[j]);
956     TupRegsCopy.clear();
957   }
958
959   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
960   // register-register references.
961   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
962     Registers[i]->buildObjectGraph(*this);
963
964   // Compute register name map.
965   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
966     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
967     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
968     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
969     // code, just drive-by refactoring)
970     RegistersByName.insert(std::make_pair(
971         Registers[i]->TheDef->getValueAsString("AsmName"), Registers[i]));
972
973   // Precompute all sub-register maps.
974   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
975   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
976     Registers[i]->computeSubRegs(*this);
977
978   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
979   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
980     if (Registers[i]->CoveredBySubRegs)
981       Registers[i]->computeSecondarySubRegs(*this);
982
983   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
984   // ordered SuperRegs list.
985   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i)
986     Registers[i]->computeSuperRegs(*this);
987
988   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
989   // discovered now.
990   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
991
992   // Read in register class definitions.
993   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
994   if (RCs.empty())
995     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
996
997   // Allocate user-defined register classes.
998   RegClasses.reserve(RCs.size());
999   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i)
1000     addToMaps(new CodeGenRegisterClass(*this, RCs[i]));
1001
1002   // Infer missing classes to create a full algebra.
1003   computeInferredRegisterClasses();
1004
1005   // Order register classes topologically and assign enum values.
1006   array_pod_sort(RegClasses.begin(), RegClasses.end(), TopoOrderRC);
1007   for (unsigned i = 0, e = RegClasses.size(); i != e; ++i)
1008     RegClasses[i]->EnumValue = i;
1009   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1010 }
1011
1012 CodeGenRegBank::~CodeGenRegBank() {
1013   DeleteContainerPointers(Registers);
1014   DeleteContainerPointers(RegClasses);
1015 }
1016
1017 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1018 CodeGenSubRegIndex*
1019 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1020   //auto SubRegIndicesSize = std::distance(SubRegIndices.begin(), SubRegIndices.end());
1021   //SubRegIndices.emplace_front(Name, Namespace, SubRegIndicesSize + 1);
1022   //return &SubRegIndices.front();
1023   CodeGenSubRegIndex *Idx = new CodeGenSubRegIndex(Name, Namespace,
1024                                                    SubRegIndices.size() + 1);
1025   SubRegIndices.push_back(Idx);
1026   return Idx;
1027 }
1028
1029 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1030   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1031   if (Idx)
1032     return Idx;
1033   Idx = new CodeGenSubRegIndex(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1034   SubRegIndices.push_back(Idx);
1035   //auto SubRegIndicesSize = std::distance(SubRegIndices.begin(), SubRegIndices.end());
1036   //SubRegIndices.emplace_front(Def, SubRegIndicesSize + 1);
1037   //Idx = &SubRegIndices.front();
1038   return Idx;
1039 }
1040
1041 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1042   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1043   if (Reg)
1044     return Reg;
1045   Reg = new CodeGenRegister(Def, Registers.size() + 1);
1046   Registers.push_back(Reg);
1047   return Reg;
1048 }
1049
1050 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1051   RegClasses.push_back(RC);
1052
1053   if (Record *Def = RC->getDef())
1054     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1055
1056   // Duplicate classes are rejected by insert().
1057   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1058   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1059   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1060 }
1061
1062 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1063 CodeGenRegisterClass*
1064 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1065                                     const CodeGenRegister::Set *Members,
1066                                     StringRef Name) {
1067   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1068   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->SpillSize, RC->SpillAlignment);
1069   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1070   if (FoundI != Key2RC.end())
1071     return FoundI->second;
1072
1073   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1074   CodeGenRegisterClass *NewRC = new CodeGenRegisterClass(*this, Name, K);
1075   addToMaps(NewRC);
1076   return NewRC;
1077 }
1078
1079 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1080   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1081     return RC;
1082
1083   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1084 }
1085
1086 CodeGenSubRegIndex*
1087 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1088                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1089   // Look for an existing entry.
1090   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1091   if (Comp)
1092     return Comp;
1093
1094   // None exists, synthesize one.
1095   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1096   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1097   A->addComposite(B, Comp);
1098   return Comp;
1099 }
1100
1101 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1102 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1103   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1104
1105   // Look for an existing entry.
1106   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1107   if (Idx)
1108     return Idx;
1109
1110   // None exists, synthesize one.
1111   std::string Name = Parts.front()->getName();
1112   // Determine whether all parts are contiguous.
1113   bool isContinuous = true;
1114   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1115   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1116   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1117   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1118     Name += '_';
1119     Name += Parts[i]->getName();
1120     Size += Parts[i]->Size;
1121     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1122       isContinuous = false;
1123     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1124     LastSize = Parts[i]->Size;
1125   }
1126   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1127   Idx->Size = Size;
1128   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1129   return Idx;
1130 }
1131
1132 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1133   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1134   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1135   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1136
1137   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1138     CodeGenRegister *Reg1 = Registers[i];
1139
1140     // Skip identical subreg structures already processed.
1141     if (TopoSigs.test(Reg1->getTopoSig()))
1142       continue;
1143     TopoSigs.set(Reg1->getTopoSig());
1144
1145     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1->getSubRegs();
1146     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1147          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1148       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1149       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1150       // Ignore identity compositions.
1151       if (Reg1 == Reg2)
1152         continue;
1153       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1154       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1155       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1156            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1157         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1158         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1159         // Ignore identity compositions.
1160         if (Reg2 == Reg3)
1161           continue;
1162         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1163         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1->getSubRegIndex(Reg3);
1164         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1165
1166         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1167         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3))
1168           PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1169                        " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1170                        " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1171                        " or " + Idx3->getQualifiedName());
1172       }
1173     }
1174   }
1175 }
1176
1177 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1178 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1179 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1180 // indices overlap in some register.
1181 //
1182 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1183 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1184 void CodeGenRegBank::computeSubRegIndexLaneMasks() {
1185   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1186   unsigned Bit = 0;
1187   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1188   CoveringLanes = ~0u;
1189   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1190     if (Idx->getComposites().empty()) {
1191       Idx->LaneMask = 1u << Bit;
1192       // Share bit 31 in the unlikely case there are more than 32 leafs.
1193       //
1194       // Sharing bits is harmless; it allows graceful degradation in targets
1195       // with more than 32 vector lanes. They simply get a limited resolution
1196       // view of lanes beyond the 32nd.
1197       //
1198       // See also the comment for getSubRegIndexLaneMask().
1199       if (Bit < 31)
1200         ++Bit;
1201       else
1202         // Once bit 31 is shared among multiple leafs, the 'lane' it represents
1203         // is no longer covering its registers.
1204         CoveringLanes &= ~(1u << Bit);
1205     } else {
1206       Idx->LaneMask = 0;
1207     }
1208   }
1209
1210   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1211   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1212
1213   // Inherit lanes from composites.
1214   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1215     unsigned Mask = Idx->computeLaneMask();
1216     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1217     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1218     if (!Idx->AllSuperRegsCovered)
1219       CoveringLanes &= ~Mask;
1220   }
1221 }
1222
1223 namespace {
1224 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1225 // the transitive closure of the union of overlapping register
1226 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1227 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1228 // is a set of connected components.
1229 //
1230 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1231 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1232 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1233 // register unit weights.
1234 //
1235 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1236 //
1237 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1238 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1239 // their weight increased.
1240 struct UberRegSet {
1241   CodeGenRegister::Set Regs;
1242   unsigned Weight;
1243   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1244
1245   UberRegSet(): Weight(0) {}
1246 };
1247 } // namespace
1248
1249 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1250 // closure of the union of overlapping register classes.
1251 //
1252 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1253 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1254                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1255                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1256
1257   const std::vector<CodeGenRegister*> &Registers = RegBank.getRegisters();
1258
1259   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1260   assert(Registers.size() == Registers[Registers.size()-1]->EnumValue &&
1261          "register enum value mismatch");
1262
1263   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1264   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1265   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1266   for (unsigned i = 0, e = RegBank.getRegClasses().size(); i != e; ++i) {
1267
1268     CodeGenRegisterClass *RegClass = RegBank.getRegClasses()[i];
1269     if (!RegClass->Allocatable)
1270       continue;
1271
1272     const CodeGenRegister::Set &Regs = RegClass->getMembers();
1273     if (Regs.empty())
1274       continue;
1275
1276     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1277     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1278
1279     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1280     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator I = std::next(Regs.begin()),
1281            E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1282       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1283       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1284     }
1285   }
1286   // Combine non-allocatable regs.
1287   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1288     unsigned RegNum = Registers[i]->EnumValue;
1289     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1290       continue;
1291
1292     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1293   }
1294   UberSetIDs.compress();
1295
1296   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1297   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1298
1299   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1300   // Do not resize after this.
1301   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1302   for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1303     const CodeGenRegister *Reg = Registers[i];
1304     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg->EnumValue];
1305     if (!USetID)
1306       USetID = ZeroID;
1307     else if (USetID == ZeroID)
1308       USetID = 0;
1309
1310     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1311     USet->Regs.insert(Reg);
1312     RegSets[i] = USet;
1313   }
1314 }
1315
1316 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1317 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1318                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1319   // Skip the first unallocatable set.
1320   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1321          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1322
1323     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1324     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1325     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1326     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1327       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1328         if (Weight > MaxWeight)
1329           MaxWeight = Weight;
1330         Reg = UnitI.getReg();
1331         Weight = 0;
1332       }
1333       unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1334       if (!UWeight) {
1335         UWeight = 1;
1336         RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1337       }
1338       Weight += UWeight;
1339     }
1340     if (Weight > MaxWeight)
1341       MaxWeight = Weight;
1342     if (I->Weight != MaxWeight) {
1343       DEBUG(
1344         dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight " << MaxWeight;
1345         for (CodeGenRegister::Set::iterator
1346                UnitI = I->Regs.begin(), UnitE = I->Regs.end();
1347              UnitI != UnitE; ++UnitI) {
1348           dbgs() << " " << (*UnitI)->getName();
1349         }
1350         dbgs() << "\n");
1351       // Update the set weight.
1352       I->Weight = MaxWeight;
1353     }
1354
1355     // Find singular determinants.
1356     for (CodeGenRegister::Set::iterator RegI = I->Regs.begin(),
1357            RegE = I->Regs.end(); RegI != RegE; ++RegI) {
1358       if ((*RegI)->getRegUnits().size() == 1
1359           && (*RegI)->getWeight(RegBank) == I->Weight)
1360         mergeRegUnits(I->SingularDeterminants, (*RegI)->getRegUnits());
1361     }
1362   }
1363 }
1364
1365 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1366 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1367 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1368 // subregisters are normalized first.
1369 //
1370 // Side effects:
1371 // - creates new adopted register units
1372 // - causes superregisters to inherit adopted units
1373 // - increases the weight of "singular" units
1374 // - induces recomputation of UberWeights.
1375 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1376                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1377                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1378                             std::set<unsigned> &NormalRegs,
1379                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1380                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1381   bool Changed = false;
1382   if (!NormalRegs.insert(Reg->EnumValue).second)
1383     return Changed;
1384
1385   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1386   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1387          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1388     if (SRI->second == Reg)
1389       continue; // self-cycles happen
1390
1391     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1392                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1393   }
1394   // Postorder register normalization.
1395
1396   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1397   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1398     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1399
1400   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1401   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1402
1403   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1404   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1405     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1406     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1407     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1408     unsigned AdjustUnit = Reg->getRegUnits().front();
1409     if (Reg->getRegUnits().size() != 1
1410         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1411         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1412       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1413       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1414       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1415       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1416     }
1417     else {
1418       // Adjust the existing single unit.
1419       RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1420       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1421       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1422     }
1423     Changed = true;
1424   }
1425
1426   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1427   mergeRegUnits(NormalUnits, Reg->getRegUnits());
1428
1429   return Changed;
1430 }
1431
1432 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1433 //
1434 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1435 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1436 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1437   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1438   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1439   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1440   // UberSets and RegSets are now immutable.
1441
1442   computeUberWeights(UberSets, *this);
1443
1444   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1445   // a fix point.
1446   unsigned NumIters = 0;
1447   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1448     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1449     Changed = false;
1450     for (unsigned i = 0, e = Registers.size(); i != e; ++i) {
1451       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1452       std::set<unsigned> NormalRegs;
1453       Changed |= normalizeWeight(Registers[i], UberSets, RegSets,
1454                                  NormalRegs, NormalUnits, *this);
1455     }
1456   }
1457 }
1458
1459 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1460 // Return an iterator into UniqueSets.
1461 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1462 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1463                const RegUnitSet &Set) {
1464   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1465     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1466   for(;I != E; ++I) {
1467     if (I->Units == Set.Units)
1468       break;
1469   }
1470   return I;
1471 }
1472
1473 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1474 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1475                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1476   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1477                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1478 }
1479
1480 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1481 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1482 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1483 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1484 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1485 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1486 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1487 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1488 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1489 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1490 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1491 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1492 /// set limit by filtering the reserved registers.
1493 ///
1494 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1495 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1496 /// should not expand the S set to include D regs.
1497 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1498   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1499
1500   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1501   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1502   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1503        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1504     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1505     unsigned SuperIdx = 0;
1506     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1507       if (SuperIdx == SubIdx)
1508         continue;
1509
1510       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1511       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1512       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1513           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1514           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1515           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1516         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1517               << "\n");
1518         break;
1519       }
1520     }
1521     if (SuperIdx == EndIdx)
1522       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1523   }
1524   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1525   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1526   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1527     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1528     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1529     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1530   }
1531   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1532 }
1533
1534 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1535 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1536 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1537 // RegUnitSets is repreresented.
1538 //
1539 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1540 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1541 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1542   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1543
1544   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1545   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RegClasses = getRegClasses();
1546   unsigned NumRegClasses = RegClasses.size();
1547   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1548     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1549       continue;
1550
1551     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1552     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1553     RegUnitSets.back().Name = RegClasses[RCIdx]->getName();
1554
1555     // Compute a sorted list of units in this class.
1556     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RegUnitSets.back().Units);
1557
1558     // Find an existing RegUnitSet.
1559     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1560       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1561     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1562       RegUnitSets.pop_back();
1563   }
1564
1565   DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n";
1566         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1567              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1568           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1569                  << ":";
1570           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1571           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1572             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1573           dbgs() << "\n";
1574         });
1575
1576   // Iteratively prune unit sets.
1577   pruneUnitSets();
1578
1579   DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n";
1580         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1581              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1582           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1583                  << ":";
1584           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1585           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1586             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1587           dbgs() << "\n";
1588         }
1589         dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1590
1591   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1592   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1593   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1594     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1595     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1596     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1597     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1598
1599     // Compare new sets with all original classes.
1600     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1601          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1602       std::set<unsigned> Intersection;
1603       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1604                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1605                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1606                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1607                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1608       if (Intersection.empty())
1609         continue;
1610
1611       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1612       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1613       RegUnitSets.back().Name =
1614         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1615
1616       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1617                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1618                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1619                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1620                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1621                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1622
1623       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1624       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1625         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1626       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1627         RegUnitSets.pop_back();
1628       else {
1629         DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size()-1
1630               << " " << RegUnitSets.back().Name << ":";
1631               ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets.back().Units;
1632               for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1633                 dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1634               dbgs() << "\n";);
1635       }
1636     }
1637   }
1638
1639   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1640   pruneUnitSets();
1641
1642   DEBUG(dbgs() << "\n";
1643         for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1644              USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1645           dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name
1646                  << ":";
1647           ArrayRef<unsigned> Units = RegUnitSets[USIdx].Units;
1648           for (unsigned i = 0, e = Units.size(); i < e; ++i)
1649             dbgs() << " " << RegUnits[Units[i]].Roots[0]->getName();
1650           dbgs() << "\n";
1651         });
1652
1653   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1654   RegClassUnitSets.resize(NumRegClasses);
1655   for (unsigned RCIdx = 0, RCEnd = NumRegClasses; RCIdx != RCEnd; ++RCIdx) {
1656     if (!RegClasses[RCIdx]->Allocatable)
1657       continue;
1658
1659     // Recompute the sorted list of units in this class.
1660     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1661     RegClasses[RCIdx]->buildRegUnitSet(RCRegUnits);
1662
1663     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1664     if (RCRegUnits.empty())
1665       continue;
1666
1667     DEBUG(dbgs() << "RC " << RegClasses[RCIdx]->getName() << " Units: \n";
1668           for (unsigned i = 0, e = RCRegUnits.size(); i < e; ++i)
1669             dbgs() << RegUnits[RCRegUnits[i]].getRoots()[0]->getName() << " ";
1670           dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1671
1672     // Find all supersets.
1673     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1674          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1675       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
1676         DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
1677         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1678       }
1679     }
1680     DEBUG(dbgs() << "\n");
1681     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
1682   }
1683
1684   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
1685   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
1686   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
1687   // "fake" register class.
1688   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
1689        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
1690     std::vector<unsigned> RUSets;
1691     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
1692       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
1693       if (std::find(RUSet.Units.begin(), RUSet.Units.end(), UnitIdx)
1694           == RUSet.Units.end())
1695         continue;
1696       RUSets.push_back(i);
1697     }
1698     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
1699     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
1700          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
1701       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
1702         break;
1703       }
1704     }
1705     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
1706     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
1707       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
1708       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
1709       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
1710     }
1711   }
1712 }
1713
1714 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
1715   computeComposites();
1716   computeSubRegIndexLaneMasks();
1717
1718   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1719   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
1720   computeRegUnitWeights();
1721
1722   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
1723   // supersets for the union of overlapping sets.
1724   computeRegUnitSets();
1725
1726   // Get the weight of each set.
1727   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1728     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
1729
1730   // Find the order of each set.
1731   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
1732   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
1733     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
1734
1735   std::stable_sort(RegUnitSetOrder.begin(), RegUnitSetOrder.end(),
1736                    [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
1737     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
1738            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
1739   });
1740   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1741     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
1742   }
1743 }
1744
1745 //
1746 // Synthesize missing register class intersections.
1747 //
1748 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
1749 // returns a maximal register class for all X.
1750 //
1751 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
1752   for (unsigned rci = 0, rce = RegClasses.size(); rci != rce; ++rci) {
1753     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
1754     CodeGenRegisterClass *RC2 = RegClasses[rci];
1755     if (RC1 == RC2)
1756       continue;
1757
1758     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
1759     const CodeGenRegister::Set &Memb1 = RC1->getMembers();
1760     const CodeGenRegister::Set &Memb2 = RC2->getMembers();
1761     CodeGenRegister::Set Intersection;
1762     std::set_intersection(Memb1.begin(), Memb1.end(),
1763                           Memb2.begin(), Memb2.end(),
1764                           std::inserter(Intersection, Intersection.begin()),
1765                           CodeGenRegister::Less());
1766
1767     // Skip disjoint class pairs.
1768     if (Intersection.empty())
1769       continue;
1770
1771     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
1772     // larger size for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
1773     if (RC2->SpillSize > RC1->SpillSize ||
1774         (RC2->SpillSize == RC1->SpillSize &&
1775          RC2->SpillAlignment > RC1->SpillAlignment))
1776       std::swap(RC1, RC2);
1777
1778     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
1779                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
1780   }
1781 }
1782
1783 //
1784 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
1785 //
1786 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
1787 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
1788 //
1789 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
1790   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
1791   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Set,
1792                    CodeGenSubRegIndex::Less> SubReg2SetMap;
1793
1794   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
1795   SubReg2SetMap SRSets;
1796   for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1797        RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1798     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = (*RI)->getSubRegs();
1799     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1800          E = SRM.end(); I != E; ++I)
1801       SRSets[I->first].insert(*RI);
1802   }
1803
1804   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
1805   // numerical order to visit synthetic indices last.
1806   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1807     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(SubIdx);
1808     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
1809     if (I == SRSets.end())
1810       continue;
1811     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
1812     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
1813       RC->setSubClassWithSubReg(SubIdx, RC);
1814       continue;
1815     }
1816     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
1817     CodeGenRegisterClass *SubRC =
1818       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
1819                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
1820     RC->setSubClassWithSubReg(SubIdx, SubRC);
1821   }
1822 }
1823
1824 //
1825 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
1826 //
1827 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
1828 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
1829 //
1830
1831 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
1832                                                 unsigned FirstSubRegRC) {
1833   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
1834                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
1835   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1836
1837   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
1838   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
1839     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
1840     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
1841     // called first.
1842     if (RC->getSubClassWithSubReg(SubIdx) != RC)
1843       continue;
1844
1845     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
1846     SSPairs.clear();
1847     TopoSigs.reset();
1848     for (CodeGenRegister::Set::const_iterator RI = RC->getMembers().begin(),
1849          RE = RC->getMembers().end(); RI != RE; ++RI) {
1850       const CodeGenRegister *Super = *RI;
1851       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(SubIdx)->second;
1852       assert(Sub && "Missing sub-register");
1853       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
1854       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
1855     }
1856
1857     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
1858     // this loop. They will never be useful.
1859     for (unsigned rci = FirstSubRegRC, rce = RegClasses.size(); rci != rce;
1860          ++rci) {
1861       CodeGenRegisterClass *SubRC = RegClasses[rci];
1862       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
1863       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC->getTopoSigs()))
1864         continue;
1865       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
1866       CodeGenRegister::Set SubSet;
1867       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
1868         if (SubRC->contains(SSPairs[i].second))
1869           SubSet.insert(SSPairs[i].first);
1870       if (SubSet.empty())
1871         continue;
1872       // RC injects completely into SubRC.
1873       if (SubSet.size() == SSPairs.size()) {
1874         SubRC->addSuperRegClass(SubIdx, RC);
1875         continue;
1876       }
1877       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
1878       // class.
1879       getOrCreateSubClass(RC, &SubSet, RC->getName() +
1880                           "_with_" + SubIdx->getName() +
1881                           "_in_" + SubRC->getName());
1882     }
1883   }
1884 }
1885
1886
1887 //
1888 // Infer missing register classes.
1889 //
1890 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
1891   // When this function is called, the register classes have not been sorted
1892   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
1893   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
1894   unsigned FirstNewRC = RegClasses.size();
1895
1896   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
1897   for (unsigned rci = 0; rci != RegClasses.size(); ++rci) {
1898     CodeGenRegisterClass *RC = RegClasses[rci];
1899
1900     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
1901     inferSubClassWithSubReg(RC);
1902
1903     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
1904     inferCommonSubClass(RC);
1905
1906     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
1907     inferMatchingSuperRegClass(RC);
1908
1909     // New register classes are created while this loop is running, and we need
1910     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
1911     // to match old super-register classes with sub-register classes created
1912     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
1913     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
1914     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
1915     if (rci + 1 == FirstNewRC) {
1916       unsigned NextNewRC = RegClasses.size();
1917       for (unsigned rci2 = 0; rci2 != FirstNewRC; ++rci2)
1918         inferMatchingSuperRegClass(RegClasses[rci2], FirstNewRC);
1919       FirstNewRC = NextNewRC;
1920     }
1921   }
1922 }
1923
1924 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
1925 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
1926 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
1927 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
1928 /// superclass.  Otherwise return null.
1929 const CodeGenRegisterClass*
1930 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
1931   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
1932   ArrayRef<CodeGenRegisterClass*> RCs = getRegClasses();
1933   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
1934   for (unsigned i = 0, e = RCs.size(); i != e; ++i) {
1935     const CodeGenRegisterClass &RC = *RCs[i];
1936     if (!RC.contains(Reg))
1937       continue;
1938
1939     // If this is the first class that contains the register,
1940     // make a note of it and go on to the next class.
1941     if (!FoundRC) {
1942       FoundRC = &RC;
1943       continue;
1944     }
1945
1946     // If a register's classes have different types, return null.
1947     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
1948       return nullptr;
1949
1950     // Check to see if the previously found class that contains
1951     // the register is a subclass of the current class. If so,
1952     // prefer the superclass.
1953     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
1954       FoundRC = &RC;
1955       continue;
1956     }
1957
1958     // Check to see if the previously found class that contains
1959     // the register is a superclass of the current class. If so,
1960     // prefer the superclass.
1961     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
1962       continue;
1963
1964     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
1965     // Return null.
1966     return nullptr;
1967   }
1968   return FoundRC;
1969 }
1970
1971 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
1972   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
1973
1974   // First add Regs with all sub-registers.
1975   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
1976     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
1977     if (Set.insert(Reg))
1978       // Reg is new, add all sub-registers.
1979       // The pre-ordering is not important here.
1980       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
1981   }
1982
1983   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
1984   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
1985     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
1986     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
1987       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
1988       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
1989         continue;
1990       // This new super-register is covered by its sub-registers.
1991       bool AllSubsInSet = true;
1992       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
1993       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
1994              E = SRM.end(); I != E; ++I)
1995         if (!Set.count(I->second)) {
1996           AllSubsInSet = false;
1997           break;
1998         }
1999       // All sub-registers in Set, add Super as well.
2000       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
2001       if (AllSubsInSet)
2002         Set.insert(Super);
2003     }
2004   }
2005
2006   // Convert to BitVector.
2007   BitVector BV(Registers.size() + 1);
2008   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
2009     BV.set(Set[i]->EnumValue);
2010   return BV;
2011 }