Allow <undef> flags on def operands as well as uses.
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / MachineRegisterInfo.h
index f5fda9bfc02ee3b690ef4647bd12e2acbfe7cdd9..3866b2650d0b0ebb17f332b8cf25098653ac5d90 100644 (file)
@@ -16,7 +16,7 @@
 
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
-#include "llvm/ADT/iterator.h"
+#include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
 #include <vector>
 
 namespace llvm {
@@ -25,13 +25,27 @@ namespace llvm {
 /// registers, including vreg register classes, use/def chains for registers,
 /// etc.
 class MachineRegisterInfo {
-  /// VRegInfo - Information we keep for each virtual register.  The entries in
-  /// this vector are actually converted to vreg numbers by adding the 
-  /// TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister delta to their index.
+  const TargetRegisterInfo *const TRI;
+
+  /// IsSSA - True when the machine function is in SSA form and virtual
+  /// registers have a single def.
+  bool IsSSA;
+
+  /// VRegInfo - Information we keep for each virtual register.
   ///
   /// Each element in this list contains the register class of the vreg and the
   /// start of the use/def list for the register.
-  std::vector<std::pair<const TargetRegisterClass*, MachineOperand*> > VRegInfo;
+  IndexedMap<std::pair<const TargetRegisterClass*, MachineOperand*>,
+             VirtReg2IndexFunctor> VRegInfo;
+
+  /// RegAllocHints - This vector records register allocation hints for virtual
+  /// registers. For each virtual register, it keeps a register and hint type
+  /// pair making up the allocation hint. Hint type is target specific except
+  /// for the value 0 which means the second value of the pair is the preferred
+  /// register for allocation. For example, if the hint is <0, 1024>, it means
+  /// the allocator should prefer the physical register allocated to the virtual
+  /// register of the hint.
+  IndexedMap<std::pair<unsigned, unsigned>, VirtReg2IndexFunctor> RegAllocHints;
   
   /// PhysRegUseDefLists - This is an array of the head of the use/def list for
   /// physical registers.
@@ -57,7 +71,23 @@ class MachineRegisterInfo {
 public:
   explicit MachineRegisterInfo(const TargetRegisterInfo &TRI);
   ~MachineRegisterInfo();
-  
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  // Function State
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+
+  // isSSA - Returns true when the machine function is in SSA form. Early
+  // passes require the machine function to be in SSA form where every virtual
+  // register has a single defining instruction.
+  //
+  // The TwoAddressInstructionPass and PHIElimination passes take the machine
+  // function out of SSA form when they introduce multiple defs per virtual
+  // register.
+  bool isSSA() const { return IsSSA; }
+
+  // leaveSSA - Indicates that the machine function is no longer in SSA form.
+  void leaveSSA() { IsSSA = false; }
+
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Register Info
   //===--------------------------------------------------------------------===//
@@ -65,32 +95,79 @@ public:
   /// reg_begin/reg_end - Provide iteration support to walk over all definitions
   /// and uses of a register within the MachineFunction that corresponds to this
   /// MachineRegisterInfo object.
-  template<bool Uses, bool Defs>
+  template<bool Uses, bool Defs, bool SkipDebug>
   class defusechain_iterator;
 
   /// reg_iterator/reg_begin/reg_end - Walk all defs and uses of the specified
   /// register.
-  typedef defusechain_iterator<true,true> reg_iterator;
+  typedef defusechain_iterator<true,true,false> reg_iterator;
   reg_iterator reg_begin(unsigned RegNo) const {
     return reg_iterator(getRegUseDefListHead(RegNo));
   }
   static reg_iterator reg_end() { return reg_iterator(0); }
 
+  /// reg_empty - Return true if there are no instructions using or defining the
+  /// specified register (it may be live-in).
+  bool reg_empty(unsigned RegNo) const { return reg_begin(RegNo) == reg_end(); }
+
+  /// reg_nodbg_iterator/reg_nodbg_begin/reg_nodbg_end - Walk all defs and uses
+  /// of the specified register, skipping those marked as Debug.
+  typedef defusechain_iterator<true,true,true> reg_nodbg_iterator;
+  reg_nodbg_iterator reg_nodbg_begin(unsigned RegNo) const {
+    return reg_nodbg_iterator(getRegUseDefListHead(RegNo));
+  }
+  static reg_nodbg_iterator reg_nodbg_end() { return reg_nodbg_iterator(0); }
+
+  /// reg_nodbg_empty - Return true if the only instructions using or defining
+  /// Reg are Debug instructions.
+  bool reg_nodbg_empty(unsigned RegNo) const {
+    return reg_nodbg_begin(RegNo) == reg_nodbg_end();
+  }
+
   /// def_iterator/def_begin/def_end - Walk all defs of the specified register.
-  typedef defusechain_iterator<false,true> def_iterator;
+  typedef defusechain_iterator<false,true,false> def_iterator;
   def_iterator def_begin(unsigned RegNo) const {
     return def_iterator(getRegUseDefListHead(RegNo));
   }
   static def_iterator def_end() { return def_iterator(0); }
 
+  /// def_empty - Return true if there are no instructions defining the
+  /// specified register (it may be live-in).
+  bool def_empty(unsigned RegNo) const { return def_begin(RegNo) == def_end(); }
+
   /// use_iterator/use_begin/use_end - Walk all uses of the specified register.
-  typedef defusechain_iterator<true,false> use_iterator;
+  typedef defusechain_iterator<true,false,false> use_iterator;
   use_iterator use_begin(unsigned RegNo) const {
     return use_iterator(getRegUseDefListHead(RegNo));
   }
   static use_iterator use_end() { return use_iterator(0); }
   
+  /// use_empty - Return true if there are no instructions using the specified
+  /// register.
+  bool use_empty(unsigned RegNo) const { return use_begin(RegNo) == use_end(); }
+
+  /// hasOneUse - Return true if there is exactly one instruction using the
+  /// specified register.
+  bool hasOneUse(unsigned RegNo) const;
+
+  /// use_nodbg_iterator/use_nodbg_begin/use_nodbg_end - Walk all uses of the
+  /// specified register, skipping those marked as Debug.
+  typedef defusechain_iterator<true,false,true> use_nodbg_iterator;
+  use_nodbg_iterator use_nodbg_begin(unsigned RegNo) const {
+    return use_nodbg_iterator(getRegUseDefListHead(RegNo));
+  }
+  static use_nodbg_iterator use_nodbg_end() { return use_nodbg_iterator(0); }
   
+  /// use_nodbg_empty - Return true if there are no non-Debug instructions
+  /// using the specified register.
+  bool use_nodbg_empty(unsigned RegNo) const {
+    return use_nodbg_begin(RegNo) == use_nodbg_end();
+  }
+
+  /// hasOneNonDBGUse - Return true if there is exactly one non-Debug
+  /// instruction using the specified register.
+  bool hasOneNonDBGUse(unsigned RegNo) const;
+
   /// replaceRegWith - Replace all instances of FromReg with ToReg in the
   /// machine function.  This is like llvm-level X->replaceAllUsesWith(Y),
   /// except that it also changes any definitions of the register as well.
@@ -99,23 +176,27 @@ public:
   /// getRegUseDefListHead - Return the head pointer for the register use/def
   /// list for the specified virtual or physical register.
   MachineOperand *&getRegUseDefListHead(unsigned RegNo) {
-    if (RegNo < TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister)
-      return PhysRegUseDefLists[RegNo];
-    RegNo -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
-    return VRegInfo[RegNo].second;
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegNo))
+      return VRegInfo[RegNo].second;
+    return PhysRegUseDefLists[RegNo];
   }
   
   MachineOperand *getRegUseDefListHead(unsigned RegNo) const {
-    if (RegNo < TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister)
-      return PhysRegUseDefLists[RegNo];
-    RegNo -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
-    return VRegInfo[RegNo].second;
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegNo))
+      return VRegInfo[RegNo].second;
+    return PhysRegUseDefLists[RegNo];
   }
 
   /// getVRegDef - Return the machine instr that defines the specified virtual
   /// register or null if none is found.  This assumes that the code is in SSA
   /// form, so there should only be one definition.
   MachineInstr *getVRegDef(unsigned Reg) const;
+
+  /// clearKillFlags - Iterate over all the uses of the given register and
+  /// clear the kill flag from the MachineOperand. This function is used by
+  /// optimization passes which extend register lifetimes and need only
+  /// preserve conservative kill flag information.
+  void clearKillFlags(unsigned Reg) const;
   
 #ifndef NDEBUG
   void dumpUses(unsigned RegNo) const;
@@ -126,36 +207,67 @@ public:
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   
   /// getRegClass - Return the register class of the specified virtual register.
+  ///
   const TargetRegisterClass *getRegClass(unsigned Reg) const {
-    Reg -= TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister;
-    assert(Reg < VRegInfo.size() && "Invalid vreg!");
     return VRegInfo[Reg].first;
   }
-  
+
+  /// setRegClass - Set the register class of the specified virtual register.
+  ///
+  void setRegClass(unsigned Reg, const TargetRegisterClass *RC);
+
+  /// constrainRegClass - Constrain the register class of the specified virtual
+  /// register to be a common subclass of RC and the current register class,
+  /// but only if the new class has at least MinNumRegs registers.  Return the
+  /// new register class, or NULL if no such class exists.
+  /// This should only be used when the constraint is known to be trivial, like
+  /// GR32 -> GR32_NOSP. Beware of increasing register pressure.
+  ///
+  const TargetRegisterClass *constrainRegClass(unsigned Reg,
+                                               const TargetRegisterClass *RC,
+                                               unsigned MinNumRegs = 0);
+
+  /// recomputeRegClass - Try to find a legal super-class of Reg's register
+  /// class that still satisfies the constraints from the instructions using
+  /// Reg.  Returns true if Reg was upgraded.
+  ///
+  /// This method can be used after constraints have been removed from a
+  /// virtual register, for example after removing instructions or splitting
+  /// the live range.
+  ///
+  bool recomputeRegClass(unsigned Reg, const TargetMachine&);
+
   /// createVirtualRegister - Create and return a new virtual register in the
   /// function with the specified register class.
   ///
-  unsigned createVirtualRegister(const TargetRegisterClass *RegClass) {
-    assert(RegClass && "Cannot create register without RegClass!");
-    // Add a reg, but keep track of whether the vector reallocated or not.
-    void *ArrayBase = VRegInfo.empty() ? 0 : &VRegInfo[0];
-    VRegInfo.push_back(std::make_pair(RegClass, (MachineOperand*)0));
-    
-    if (&VRegInfo[0] == ArrayBase || VRegInfo.size() == 1)
-      return getLastVirtReg();
+  unsigned createVirtualRegister(const TargetRegisterClass *RegClass);
+
+  /// getNumVirtRegs - Return the number of virtual registers created.
+  ///
+  unsigned getNumVirtRegs() const { return VRegInfo.size(); }
 
-    // Otherwise, the vector reallocated, handle this now.
-    HandleVRegListReallocation();
-    return getLastVirtReg();
+  /// setRegAllocationHint - Specify a register allocation hint for the
+  /// specified virtual register.
+  void setRegAllocationHint(unsigned Reg, unsigned Type, unsigned PrefReg) {
+    RegAllocHints[Reg].first  = Type;
+    RegAllocHints[Reg].second = PrefReg;
   }
 
-  /// getLastVirtReg - Return the highest currently assigned virtual register.
-  ///
-  unsigned getLastVirtReg() const {
-    return (unsigned)VRegInfo.size()+TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister-1;
+  /// getRegAllocationHint - Return the register allocation hint for the
+  /// specified virtual register.
+  std::pair<unsigned, unsigned>
+  getRegAllocationHint(unsigned Reg) const {
+    return RegAllocHints[Reg];
   }
-  
-  
+
+  /// getSimpleHint - Return the preferred register allocation hint, or 0 if a
+  /// standard simple hint (Type == 0) is not set.
+  unsigned getSimpleHint(unsigned Reg) const {
+    std::pair<unsigned, unsigned> Hint = getRegAllocationHint(Reg);
+    return Hint.first ? 0 : Hint.second;
+  }
+
+
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // Physical Register Use Info
   //===--------------------------------------------------------------------===//
@@ -167,11 +279,18 @@ public:
   /// setPhysRegUsed - Mark the specified register used in this function.
   /// This should only be called during and after register allocation.
   void setPhysRegUsed(unsigned Reg) { UsedPhysRegs[Reg] = true; }
-  
+
+  /// addPhysRegsUsed - Mark the specified registers used in this function.
+  /// This should only be called during and after register allocation.
+  void addPhysRegsUsed(const BitVector &Regs) { UsedPhysRegs |= Regs; }
+
   /// setPhysRegUnused - Mark the specified register unused in this function.
   /// This should only be called during and after register allocation.
   void setPhysRegUnused(unsigned Reg) { UsedPhysRegs[Reg] = false; }
-  
+
+  /// closePhysRegsUsed - Expand UsedPhysRegs to its transitive closure over
+  /// subregisters. That means that if R is used, so are all subregisters.
+  void closePhysRegsUsed(const TargetRegisterInfo&);
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // LiveIn/LiveOut Management
@@ -195,6 +314,24 @@ public:
   liveout_iterator liveout_begin() const { return LiveOuts.begin(); }
   liveout_iterator liveout_end()   const { return LiveOuts.end(); }
   bool             liveout_empty() const { return LiveOuts.empty(); }
+
+  bool isLiveIn(unsigned Reg) const;
+  bool isLiveOut(unsigned Reg) const;
+
+  /// getLiveInPhysReg - If VReg is a live-in virtual register, return the
+  /// corresponding live-in physical register.
+  unsigned getLiveInPhysReg(unsigned VReg) const;
+
+  /// getLiveInVirtReg - If PReg is a live-in physical register, return the
+  /// corresponding live-in physical register.
+  unsigned getLiveInVirtReg(unsigned PReg) const;
+
+  /// EmitLiveInCopies - Emit copies to initialize livein virtual registers
+  /// into the given entry block.
+  void EmitLiveInCopies(MachineBasicBlock *EntryMBB,
+                        const TargetRegisterInfo &TRI,
+                        const TargetInstrInfo &TII);
+
 private:
   void HandleVRegListReallocation();
   
@@ -203,24 +340,28 @@ public:
   /// operands in the function that use or define a specific register.  If
   /// ReturnUses is true it returns uses of registers, if ReturnDefs is true it
   /// returns defs.  If neither are true then you are silly and it always
-  /// returns end().
-  template<bool ReturnUses, bool ReturnDefs>
+  /// returns end().  If SkipDebug is true it skips uses marked Debug
+  /// when incrementing.
+  template<bool ReturnUses, bool ReturnDefs, bool SkipDebug>
   class defusechain_iterator
-    : public forward_iterator<MachineInstr, ptrdiff_t> {
+    : public std::iterator<std::forward_iterator_tag, MachineInstr, ptrdiff_t> {
     MachineOperand *Op;
     explicit defusechain_iterator(MachineOperand *op) : Op(op) {
       // If the first node isn't one we're interested in, advance to one that
       // we are interested in.
       if (op) {
         if ((!ReturnUses && op->isUse()) ||
-            (!ReturnDefs && op->isDef()))
+            (!ReturnDefs && op->isDef()) ||
+            (SkipDebug && op->isDebug()))
           ++*this;
       }
     }
     friend class MachineRegisterInfo;
   public:
-    typedef forward_iterator<MachineInstr, ptrdiff_t>::reference reference;
-    typedef forward_iterator<MachineInstr, ptrdiff_t>::pointer pointer;
+    typedef std::iterator<std::forward_iterator_tag,
+                          MachineInstr, ptrdiff_t>::reference reference;
+    typedef std::iterator<std::forward_iterator_tag,
+                          MachineInstr, ptrdiff_t>::pointer pointer;
     
     defusechain_iterator(const defusechain_iterator &I) : Op(I.Op) {}
     defusechain_iterator() : Op(0) {}
@@ -242,7 +383,8 @@ public:
       
       // If this is an operand we don't care about, skip it.
       while (Op && ((!ReturnUses && Op->isUse()) || 
-                    (!ReturnDefs && Op->isDef())))
+                    (!ReturnDefs && Op->isDef()) ||
+                    (SkipDebug && Op->isDebug())))
         Op = Op->getNextOperandForReg();
       
       return *this;
@@ -250,7 +392,18 @@ public:
     defusechain_iterator operator++(int) {        // Postincrement
       defusechain_iterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
     }
-    
+
+    /// skipInstruction - move forward until reaching a different instruction.
+    /// Return the skipped instruction that is no longer pointed to, or NULL if
+    /// already pointing to end().
+    MachineInstr *skipInstruction() {
+      if (!Op) return 0;
+      MachineInstr *MI = Op->getParent();
+      do ++*this;
+      while (Op && Op->getParent() == MI);
+      return MI;
+    }
+
     MachineOperand &getOperand() const {
       assert(Op && "Cannot dereference end iterator!");
       return *Op;