AsmParser: extractvalue requires at least one index operand
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PHIElimination.cpp
index afb87e501f2d798cb35373abae5b9fb64b61a019..def2e3d48ac0cfe01e1b90acbb90445533193dfb 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 //===-- PhiElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies ------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This pass eliminates machine instruction PHI nodes by inserting copy
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "PHIEliminationUtils.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
+#include <algorithm>
+using namespace llvm;
 
-namespace llvm {
+#define DEBUG_TYPE "phielim"
 
-namespace {
-  struct PNE : public MachineFunctionPass {
-    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-      bool Changed = false;
+static cl::opt<bool>
+DisableEdgeSplitting("disable-phi-elim-edge-splitting", cl::init(false),
+                     cl::Hidden, cl::desc("Disable critical edge splitting "
+                                          "during PHI elimination"));
 
-      // Eliminate PHI instructions by inserting copies into predecessor blocks.
-      //
-      for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I)
-       Changed |= EliminatePHINodes(Fn, *I);
+static cl::opt<bool>
+SplitAllCriticalEdges("phi-elim-split-all-critical-edges", cl::init(false),
+                      cl::Hidden, cl::desc("Split all critical edges during "
+                                           "PHI elimination"));
 
-      //std::cerr << "AFTER PHI NODE ELIM:\n";
-      //Fn.dump();
-      return Changed;
-    }
+namespace {
+  class PHIElimination : public MachineFunctionPass {
+    MachineRegisterInfo *MRI; // Machine register information
+    LiveVariables *LV;
+    LiveIntervals *LIS;
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addPreserved<LiveVariables>();
-      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+  public:
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    PHIElimination() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializePHIEliminationPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
     }
 
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
+
   private:
     /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions
     /// in predecessor basic blocks.
     ///
     bool EliminatePHINodes(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB);
+    void LowerPHINode(MachineBasicBlock &MBB,
+                      MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt);
+
+    /// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in
+    /// here. In particular, we want to map the number of uses of a virtual
+    /// register which is used in a PHI node. We map that to the BB the
+    /// vreg is coming from. This is used later to determine when the vreg
+    /// is killed in the BB.
+    ///
+    void analyzePHINodes(const MachineFunction& Fn);
+
+    /// Split critical edges where necessary for good coalescer performance.
+    bool SplitPHIEdges(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
+                       MachineLoopInfo *MLI);
+
+    // These functions are temporary abstractions around LiveVariables and
+    // LiveIntervals, so they can go away when LiveVariables does.
+    bool isLiveIn(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB);
+    bool isLiveOutPastPHIs(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB);
+
+    typedef std::pair<unsigned, unsigned> BBVRegPair;
+    typedef DenseMap<BBVRegPair, unsigned> VRegPHIUse;
+
+    VRegPHIUse VRegPHIUseCount;
+
+    // Defs of PHI sources which are implicit_def.
+    SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> ImpDefs;
+
+    // Map reusable lowered PHI node -> incoming join register.
+    typedef DenseMap<MachineInstr*, unsigned,
+                     MachineInstrExpressionTrait> LoweredPHIMap;
+    LoweredPHIMap LoweredPHIs;
   };
+}
+
+STATISTIC(NumLowered, "Number of phis lowered");
+STATISTIC(NumCriticalEdgesSplit, "Number of critical edges split");
+STATISTIC(NumReused, "Number of reused lowered phis");
+
+char PHIElimination::ID = 0;
+char& llvm::PHIEliminationID = PHIElimination::ID;
+
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(PHIElimination, "phi-node-elimination",
+                      "Eliminate PHI nodes for register allocation",
+                      false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveVariables)
+INITIALIZE_PASS_END(PHIElimination, "phi-node-elimination",
+                    "Eliminate PHI nodes for register allocation", false, false)
 
-  RegisterPass<PNE> X("phi-node-elimination",
-                     "Eliminate PHI nodes for register allocation");
+void PHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.addPreserved<LiveVariables>();
+  AU.addPreserved<SlotIndexes>();
+  AU.addPreserved<LiveIntervals>();
+  AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
+  AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 }
 
+bool PHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  MRI = &MF.getRegInfo();
+  LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
+  LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
+
+  bool Changed = false;
+
+  // This pass takes the function out of SSA form.
+  MRI->leaveSSA();
+
+  // Split critical edges to help the coalescer. This does not yet support
+  // updating LiveIntervals, so we disable it.
+  if (!DisableEdgeSplitting && (LV || LIS)) {
+    MachineLoopInfo *MLI = getAnalysisIfAvailable<MachineLoopInfo>();
+    for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
+      Changed |= SplitPHIEdges(MF, *I, MLI);
+  }
+
+  // Populate VRegPHIUseCount
+  analyzePHINodes(MF);
+
+  // Eliminate PHI instructions by inserting copies into predecessor blocks.
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
+    Changed |= EliminatePHINodes(MF, *I);
+
+  // Remove dead IMPLICIT_DEF instructions.
+  for (MachineInstr *DefMI : ImpDefs) {
+    unsigned DefReg = DefMI->getOperand(0).getReg();
+    if (MRI->use_nodbg_empty(DefReg)) {
+      if (LIS)
+        LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(DefMI);
+      DefMI->eraseFromParent();
+    }
+  }
+
+  // Clean up the lowered PHI instructions.
+  for (LoweredPHIMap::iterator I = LoweredPHIs.begin(), E = LoweredPHIs.end();
+       I != E; ++I) {
+    if (LIS)
+      LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(I->first);
+    MF.DeleteMachineInstr(I->first);
+  }
 
-const PassInfo *PHIEliminationID = X.getPassInfo();
+  LoweredPHIs.clear();
+  ImpDefs.clear();
+  VRegPHIUseCount.clear();
+
+  return Changed;
+}
 
 /// EliminatePHINodes - Eliminate phi nodes by inserting copy instructions in
 /// predecessor basic blocks.
 ///
-bool PNE::EliminatePHINodes(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB) {
-  if (MBB.empty() || MBB.front()->getOpcode() != TargetInstrInfo::PHI)
-    return false;   // Quick exit for normal case...
-
-  LiveVariables *LV = getAnalysisToUpdate<LiveVariables>();
-  const TargetInstrInfo &MII = MF.getTarget().getInstrInfo();
-  const MRegisterInfo *RegInfo = MF.getTarget().getRegisterInfo();
-
-  while (MBB.front()->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI) {
-    MachineInstr *MI = MBB.front();
-    // Unlink the PHI node from the basic block... but don't delete the PHI yet
-    MBB.erase(MBB.begin());
-
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(0).getReg()) &&
-           "PHI node doesn't write virt reg?");
-
-    unsigned DestReg = MI->getOperand(0).getAllocatedRegNum();
-    
-    // Create a new register for the incoming PHI arguments
-    const TargetRegisterClass *RC = MF.getSSARegMap()->getRegClass(DestReg);
-    unsigned IncomingReg = MF.getSSARegMap()->createVirtualRegister(RC);
-
-    // Insert a register to register copy in the top of the current block (but
-    // after any remaining phi nodes) which copies the new incoming register
-    // into the phi node destination.
-    //
-    MachineBasicBlock::iterator AfterPHIsIt = MBB.begin();
-    while (AfterPHIsIt != MBB.end() &&
-           (*AfterPHIsIt)->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI)
-      ++AfterPHIsIt;    // Skip over all of the PHI nodes...
-    RegInfo->copyRegToReg(MBB, AfterPHIsIt, DestReg, IncomingReg, RC);
-    
-    // Update live variable information if there is any...
-    if (LV) {
-      MachineInstr *PHICopy = *(AfterPHIsIt-1);
+bool PHIElimination::EliminatePHINodes(MachineFunction &MF,
+                                             MachineBasicBlock &MBB) {
+  if (MBB.empty() || !MBB.front().isPHI())
+    return false;   // Quick exit for basic blocks without PHIs.
+
+  // Get an iterator to the first instruction after the last PHI node (this may
+  // also be the end of the basic block).
+  MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt =
+    std::prev(MBB.SkipPHIsAndLabels(MBB.begin()));
+
+  while (MBB.front().isPHI())
+    LowerPHINode(MBB, LastPHIIt);
+
+  return true;
+}
+
+/// isImplicitlyDefined - Return true if all defs of VirtReg are implicit-defs.
+/// This includes registers with no defs.
+static bool isImplicitlyDefined(unsigned VirtReg,
+                                const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  for (MachineInstr &DI : MRI->def_instructions(VirtReg))
+    if (!DI.isImplicitDef())
+      return false;
+  return true;
+}
+
+/// isSourceDefinedByImplicitDef - Return true if all sources of the phi node
+/// are implicit_def's.
+static bool isSourceDefinedByImplicitDef(const MachineInstr *MPhi,
+                                         const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  for (unsigned i = 1; i != MPhi->getNumOperands(); i += 2)
+    if (!isImplicitlyDefined(MPhi->getOperand(i).getReg(), MRI))
+      return false;
+  return true;
+}
+
+
+/// LowerPHINode - Lower the PHI node at the top of the specified block,
+///
+void PHIElimination::LowerPHINode(MachineBasicBlock &MBB,
+                                  MachineBasicBlock::iterator LastPHIIt) {
+  ++NumLowered;
+
+  MachineBasicBlock::iterator AfterPHIsIt = std::next(LastPHIIt);
+
+  // Unlink the PHI node from the basic block, but don't delete the PHI yet.
+  MachineInstr *MPhi = MBB.remove(MBB.begin());
+
+  unsigned NumSrcs = (MPhi->getNumOperands() - 1) / 2;
+  unsigned DestReg = MPhi->getOperand(0).getReg();
+  assert(MPhi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Can't handle sub-reg PHIs");
+  bool isDead = MPhi->getOperand(0).isDead();
+
+  // Create a new register for the incoming PHI arguments.
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
+  unsigned IncomingReg = 0;
+  bool reusedIncoming = false;  // Is IncomingReg reused from an earlier PHI?
+
+  // Insert a register to register copy at the top of the current block (but
+  // after any remaining phi nodes) which copies the new incoming register
+  // into the phi node destination.
+  const TargetInstrInfo *TII = MF.getSubtarget().getInstrInfo();
+  if (isSourceDefinedByImplicitDef(MPhi, MRI))
+    // If all sources of a PHI node are implicit_def, just emit an
+    // implicit_def instead of a copy.
+    BuildMI(MBB, AfterPHIsIt, MPhi->getDebugLoc(),
+            TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), DestReg);
+  else {
+    // Can we reuse an earlier PHI node? This only happens for critical edges,
+    // typically those created by tail duplication.
+    unsigned &entry = LoweredPHIs[MPhi];
+    if (entry) {
+      // An identical PHI node was already lowered. Reuse the incoming register.
+      IncomingReg = entry;
+      reusedIncoming = true;
+      ++NumReused;
+      DEBUG(dbgs() << "Reusing " << PrintReg(IncomingReg) << " for " << *MPhi);
+    } else {
+      const TargetRegisterClass *RC = MF.getRegInfo().getRegClass(DestReg);
+      entry = IncomingReg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
+    }
+    BuildMI(MBB, AfterPHIsIt, MPhi->getDebugLoc(),
+            TII->get(TargetOpcode::COPY), DestReg)
+      .addReg(IncomingReg);
+  }
+
+  // Update live variable information if there is any.
+  if (LV) {
+    MachineInstr *PHICopy = std::prev(AfterPHIsIt);
+
+    if (IncomingReg) {
+      LiveVariables::VarInfo &VI = LV->getVarInfo(IncomingReg);
+
+      // Increment use count of the newly created virtual register.
+      LV->setPHIJoin(IncomingReg);
+
+      // When we are reusing the incoming register, it may already have been
+      // killed in this block. The old kill will also have been inserted at
+      // AfterPHIsIt, so it appears before the current PHICopy.
+      if (reusedIncoming)
+        if (MachineInstr *OldKill = VI.findKill(&MBB)) {
+          DEBUG(dbgs() << "Remove old kill from " << *OldKill);
+          LV->removeVirtualRegisterKilled(IncomingReg, OldKill);
+          DEBUG(MBB.dump());
+        }
 
       // Add information to LiveVariables to know that the incoming value is
       // killed.  Note that because the value is defined in several places (once
       // each for each incoming block), the "def" block and instruction fields
       // for the VarInfo is not filled in.
-      //
-      LV->addVirtualRegisterKilled(IncomingReg, &MBB, PHICopy);
+      LV->addVirtualRegisterKilled(IncomingReg, PHICopy);
+    }
 
-      // Since we are going to be deleting the PHI node, if it is the last use
-      // of any registers, or if the value itself is dead, we need to move this
-      // information over to the new copy we just inserted...
-      //
-      std::pair<LiveVariables::killed_iterator, LiveVariables::killed_iterator> 
-        RKs = LV->killed_range(MI);
-      std::vector<std::pair<MachineInstr*, unsigned> > Range;
-      if (RKs.first != RKs.second) {
-        // Copy the range into a vector...
-        Range.assign(RKs.first, RKs.second);
-
-        // Delete the range...
-        LV->removeVirtualRegistersKilled(RKs.first, RKs.second);
-
-        // Add all of the kills back, which will update the appropriate info...
-        for (unsigned i = 0, e = Range.size(); i != e; ++i)
-          LV->addVirtualRegisterKilled(Range[i].second, &MBB, PHICopy);
-      }
+    // Since we are going to be deleting the PHI node, if it is the last use of
+    // any registers, or if the value itself is dead, we need to move this
+    // information over to the new copy we just inserted.
+    LV->removeVirtualRegistersKilled(MPhi);
+
+    // If the result is dead, update LV.
+    if (isDead) {
+      LV->addVirtualRegisterDead(DestReg, PHICopy);
+      LV->removeVirtualRegisterDead(DestReg, MPhi);
+    }
+  }
+
+  // Update LiveIntervals for the new copy or implicit def.
+  if (LIS) {
+    MachineInstr *NewInstr = std::prev(AfterPHIsIt);
+    SlotIndex DestCopyIndex = LIS->InsertMachineInstrInMaps(NewInstr);
+
+    SlotIndex MBBStartIndex = LIS->getMBBStartIdx(&MBB);
+    if (IncomingReg) {
+      // Add the region from the beginning of MBB to the copy instruction to
+      // IncomingReg's live interval.
+      LiveInterval &IncomingLI = LIS->createEmptyInterval(IncomingReg);
+      VNInfo *IncomingVNI = IncomingLI.getVNInfoAt(MBBStartIndex);
+      if (!IncomingVNI)
+        IncomingVNI = IncomingLI.getNextValue(MBBStartIndex,
+                                              LIS->getVNInfoAllocator());
+      IncomingLI.addSegment(LiveInterval::Segment(MBBStartIndex,
+                                                  DestCopyIndex.getRegSlot(),
+                                                  IncomingVNI));
+    }
+
+    LiveInterval &DestLI = LIS->getInterval(DestReg);
+    assert(DestLI.begin() != DestLI.end() &&
+           "PHIs should have nonempty LiveIntervals.");
+    if (DestLI.endIndex().isDead()) {
+      // A dead PHI's live range begins and ends at the start of the MBB, but
+      // the lowered copy, which will still be dead, needs to begin and end at
+      // the copy instruction.
+      VNInfo *OrigDestVNI = DestLI.getVNInfoAt(MBBStartIndex);
+      assert(OrigDestVNI && "PHI destination should be live at block entry.");
+      DestLI.removeSegment(MBBStartIndex, MBBStartIndex.getDeadSlot());
+      DestLI.createDeadDef(DestCopyIndex.getRegSlot(),
+                           LIS->getVNInfoAllocator());
+      DestLI.removeValNo(OrigDestVNI);
+    } else {
+      // Otherwise, remove the region from the beginning of MBB to the copy
+      // instruction from DestReg's live interval.
+      DestLI.removeSegment(MBBStartIndex, DestCopyIndex.getRegSlot());
+      VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(DestCopyIndex.getRegSlot());
+      assert(DestVNI && "PHI destination should be live at its definition.");
+      DestVNI->def = DestCopyIndex.getRegSlot();
+    }
+  }
+
+  // Adjust the VRegPHIUseCount map to account for the removal of this PHI node.
+  for (unsigned i = 1; i != MPhi->getNumOperands(); i += 2)
+    --VRegPHIUseCount[BBVRegPair(MPhi->getOperand(i+1).getMBB()->getNumber(),
+                                 MPhi->getOperand(i).getReg())];
 
-      RKs = LV->dead_range(MI);
-      if (RKs.first != RKs.second) {
-        // Works as above...
-        Range.assign(RKs.first, RKs.second);
-        LV->removeVirtualRegistersDead(RKs.first, RKs.second);
-        for (unsigned i = 0, e = Range.size(); i != e; ++i)
-          LV->addVirtualRegisterDead(Range[i].second, &MBB, PHICopy);
+  // Now loop over all of the incoming arguments, changing them to copy into the
+  // IncomingReg register in the corresponding predecessor basic block.
+  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> MBBsInsertedInto;
+  for (int i = NumSrcs - 1; i >= 0; --i) {
+    unsigned SrcReg = MPhi->getOperand(i*2+1).getReg();
+    unsigned SrcSubReg = MPhi->getOperand(i*2+1).getSubReg();
+    bool SrcUndef = MPhi->getOperand(i*2+1).isUndef() ||
+      isImplicitlyDefined(SrcReg, MRI);
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
+           "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
+
+    // Get the MachineBasicBlock equivalent of the BasicBlock that is the source
+    // path the PHI.
+    MachineBasicBlock &opBlock = *MPhi->getOperand(i*2+2).getMBB();
+
+    // Check to make sure we haven't already emitted the copy for this block.
+    // This can happen because PHI nodes may have multiple entries for the same
+    // basic block.
+    if (!MBBsInsertedInto.insert(&opBlock).second)
+      continue;  // If the copy has already been emitted, we're done.
+
+    // Find a safe location to insert the copy, this may be the first terminator
+    // in the block (or end()).
+    MachineBasicBlock::iterator InsertPos =
+      findPHICopyInsertPoint(&opBlock, &MBB, SrcReg);
+
+    // Insert the copy.
+    MachineInstr *NewSrcInstr = nullptr;
+    if (!reusedIncoming && IncomingReg) {
+      if (SrcUndef) {
+        // The source register is undefined, so there is no need for a real
+        // COPY, but we still need to ensure joint dominance by defs.
+        // Insert an IMPLICIT_DEF instruction.
+        NewSrcInstr = BuildMI(opBlock, InsertPos, MPhi->getDebugLoc(),
+                              TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF),
+                              IncomingReg);
+
+        // Clean up the old implicit-def, if there even was one.
+        if (MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg))
+          if (DefMI->isImplicitDef())
+            ImpDefs.insert(DefMI);
+      } else {
+        NewSrcInstr = BuildMI(opBlock, InsertPos, MPhi->getDebugLoc(),
+                            TII->get(TargetOpcode::COPY), IncomingReg)
+                        .addReg(SrcReg, 0, SrcSubReg);
       }
     }
 
-    // Now loop over all of the incoming arguments, changing them to copy into
-    // the IncomingReg register in the corresponding predecessor basic block.
-    //
-    for (int i = MI->getNumOperands() - 1; i >= 2; i-=2) {
-      MachineOperand &opVal = MI->getOperand(i-1);
-      
-      // Get the MachineBasicBlock equivalent of the BasicBlock that is the
-      // source path the PHI.
-      MachineBasicBlock &opBlock = *MI->getOperand(i).getMachineBasicBlock();
-
-      // Figure out where to insert the copy, which is at the end of the
-      // predecessor basic block, but before any terminator/branch
-      // instructions...
-      MachineBasicBlock::iterator I = opBlock.end();
-      if (I != opBlock.begin()) {  // Handle empty blocks
-        --I;
-        // must backtrack over ALL the branches in the previous block
-        while (MII.isTerminatorInstr((*I)->getOpcode()) &&
-               I != opBlock.begin())
-          --I;
-        
-        // move back to the first branch instruction so new instructions
-        // are inserted right in front of it and not in front of a non-branch
-        if (!MII.isTerminatorInstr((*I)->getOpcode()))
-          ++I;
+    // We only need to update the LiveVariables kill of SrcReg if this was the
+    // last PHI use of SrcReg to be lowered on this CFG edge and it is not live
+    // out of the predecessor. We can also ignore undef sources.
+    if (LV && !SrcUndef &&
+        !VRegPHIUseCount[BBVRegPair(opBlock.getNumber(), SrcReg)] &&
+        !LV->isLiveOut(SrcReg, opBlock)) {
+      // We want to be able to insert a kill of the register if this PHI (aka,
+      // the copy we just inserted) is the last use of the source value. Live
+      // variable analysis conservatively handles this by saying that the value
+      // is live until the end of the block the PHI entry lives in. If the value
+      // really is dead at the PHI copy, there will be no successor blocks which
+      // have the value live-in.
+
+      // Okay, if we now know that the value is not live out of the block, we
+      // can add a kill marker in this block saying that it kills the incoming
+      // value!
+
+      // In our final twist, we have to decide which instruction kills the
+      // register.  In most cases this is the copy, however, terminator
+      // instructions at the end of the block may also use the value. In this
+      // case, we should mark the last such terminator as being the killing
+      // block, not the copy.
+      MachineBasicBlock::iterator KillInst = opBlock.end();
+      MachineBasicBlock::iterator FirstTerm = opBlock.getFirstTerminator();
+      for (MachineBasicBlock::iterator Term = FirstTerm;
+          Term != opBlock.end(); ++Term) {
+        if (Term->readsRegister(SrcReg))
+          KillInst = Term;
       }
-      
-      // Check to make sure we haven't already emitted the copy for this block.
-      // This can happen because PHI nodes may have multiple entries for the
-      // same basic block.  It doesn't matter which entry we use though, because
-      // all incoming values are guaranteed to be the same for a particular bb.
-      //
-      // If we emitted a copy for this basic block already, it will be right
-      // where we want to insert one now.  Just check for a definition of the
-      // register we are interested in!
-      //
-      bool HaveNotEmitted = true;
-      
-      if (I != opBlock.begin()) {
-        MachineInstr *PrevInst = *(I-1);
-        for (unsigned i = 0, e = PrevInst->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-          MachineOperand &MO = PrevInst->getOperand(i);
-          if (MO.isRegister() && MO.getReg() == IncomingReg)
-            if (MO.isDef()) {
-              HaveNotEmitted = false;
+
+      if (KillInst == opBlock.end()) {
+        // No terminator uses the register.
+
+        if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
+          // We may have to rewind a bit if we didn't insert a copy this time.
+          KillInst = FirstTerm;
+          while (KillInst != opBlock.begin()) {
+            --KillInst;
+            if (KillInst->isDebugValue())
+              continue;
+            if (KillInst->readsRegister(SrcReg))
               break;
-            }             
+          }
+        } else {
+          // We just inserted this copy.
+          KillInst = std::prev(InsertPos);
         }
       }
+      assert(KillInst->readsRegister(SrcReg) && "Cannot find kill instruction");
 
-      if (HaveNotEmitted) { // If the copy has not already been emitted, do it.
-        assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(opVal.getReg()) &&
-               "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
-        unsigned SrcReg = opVal.getReg();
-        RegInfo->copyRegToReg(opBlock, I, IncomingReg, SrcReg, RC);
-
-        // Now update live variable information if we have it.
-        if (LV) {
-          // We want to be able to insert a kill of the register if this PHI
-          // (aka, the copy we just inserted) is the last use of the source
-          // value.  Live variable analysis conservatively handles this by
-          // saying that the value is live until the end of the block the PHI
-          // entry lives in.  If the value really is dead at the PHI copy, there
-          // will be no successor blocks which have the value live-in.
-          //
-          // Check to see if the copy is the last use, and if so, update the
-          // live variables information so that it knows the copy source
-          // instruction kills the incoming value.
-          //
-          LiveVariables::VarInfo &InRegVI = LV->getVarInfo(SrcReg);
-
-          // Loop over all of the successors of the basic block, checking to see
-          // if the value is either live in the block, or if it is killed in the
-          // block.  Also check to see if this register is in use by another PHI
-          // node which has not yet been eliminated.  If so, it will be killed
-          // at an appropriate point later.
-          //
-          bool ValueIsLive = false;
-          const BasicBlock *BB = opBlock.getBasicBlock();
-          for (succ_const_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB);
-               SI != E && !ValueIsLive; ++SI) {
-            const std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned> &
-              SuccInfo = LV->getBasicBlockInfo(*SI);
-            
-            // Is it alive in this successor?
-            unsigned SuccIdx = SuccInfo.second;
-            if (SuccIdx < InRegVI.AliveBlocks.size() &&
-                InRegVI.AliveBlocks[SuccIdx]) {
-              ValueIsLive = true;
-              break;
-            }
-            
-            // Is it killed in this successor?
-            MachineBasicBlock *MBB = SuccInfo.first;
-            for (unsigned i = 0, e = InRegVI.Kills.size(); i != e; ++i)
-              if (InRegVI.Kills[i].first == MBB) {
-                ValueIsLive = true;
-                break;
-              }
+      // Finally, mark it killed.
+      LV->addVirtualRegisterKilled(SrcReg, KillInst);
+
+      // This vreg no longer lives all of the way through opBlock.
+      unsigned opBlockNum = opBlock.getNumber();
+      LV->getVarInfo(SrcReg).AliveBlocks.reset(opBlockNum);
+    }
+
+    if (LIS) {
+      if (NewSrcInstr) {
+        LIS->InsertMachineInstrInMaps(NewSrcInstr);
+        LIS->addSegmentToEndOfBlock(IncomingReg, NewSrcInstr);
+      }
+
+      if (!SrcUndef &&
+          !VRegPHIUseCount[BBVRegPair(opBlock.getNumber(), SrcReg)]) {
+        LiveInterval &SrcLI = LIS->getInterval(SrcReg);
+
+        bool isLiveOut = false;
+        for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = opBlock.succ_begin(),
+             SE = opBlock.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+          SlotIndex startIdx = LIS->getMBBStartIdx(*SI);
+          VNInfo *VNI = SrcLI.getVNInfoAt(startIdx);
+
+          // Definitions by other PHIs are not truly live-in for our purposes.
+          if (VNI && VNI->def != startIdx) {
+            isLiveOut = true;
+            break;
+          }
+        }
 
-            // Is it used by any PHI instructions in this block?
-            if (ValueIsLive) break;
-
-            // Loop over all of the PHIs in this successor, checking to see if
-            // the register is being used...
-            for (MachineBasicBlock::iterator BBI = MBB->begin(), E=MBB->end();
-                 BBI != E && (*BBI)->getOpcode() == TargetInstrInfo::PHI;
-                 ++BBI)
-              for (unsigned i = 1, e = (*BBI)->getNumOperands(); i < e; i += 2)
-                if ((*BBI)->getOperand(i).getReg() == SrcReg) {
-                  ValueIsLive = true;
+        if (!isLiveOut) {
+          MachineBasicBlock::iterator KillInst = opBlock.end();
+          MachineBasicBlock::iterator FirstTerm = opBlock.getFirstTerminator();
+          for (MachineBasicBlock::iterator Term = FirstTerm;
+              Term != opBlock.end(); ++Term) {
+            if (Term->readsRegister(SrcReg))
+              KillInst = Term;
+          }
+
+          if (KillInst == opBlock.end()) {
+            // No terminator uses the register.
+
+            if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
+              // We may have to rewind a bit if we didn't just insert a copy.
+              KillInst = FirstTerm;
+              while (KillInst != opBlock.begin()) {
+                --KillInst;
+                if (KillInst->isDebugValue())
+                  continue;
+                if (KillInst->readsRegister(SrcReg))
                   break;
-                }
+              }
+            } else {
+              // We just inserted this copy.
+              KillInst = std::prev(InsertPos);
+            }
           }
-          
-          // Okay, if we now know that the value is not live out of the block,
-          // we can add a kill marker to the copy we inserted saying that it
-          // kills the incoming value!
-          //
-          if (!ValueIsLive)
-            LV->addVirtualRegisterKilled(SrcReg, &opBlock, *(I-1));
+          assert(KillInst->readsRegister(SrcReg) &&
+                 "Cannot find kill instruction");
+
+          SlotIndex LastUseIndex = LIS->getInstructionIndex(KillInst);
+          SrcLI.removeSegment(LastUseIndex.getRegSlot(),
+                              LIS->getMBBEndIdx(&opBlock));
         }
       }
     }
-    
-    // really delete the PHI instruction now!
-    delete MI;
   }
 
-  return true;
+  // Really delete the PHI instruction now, if it is not in the LoweredPHIs map.
+  if (reusedIncoming || !IncomingReg) {
+    if (LIS)
+      LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MPhi);
+    MF.DeleteMachineInstr(MPhi);
+  }
+}
+
+/// analyzePHINodes - Gather information about the PHI nodes in here. In
+/// particular, we want to map the number of uses of a virtual register which is
+/// used in a PHI node. We map that to the BB the vreg is coming from. This is
+/// used later to determine when the vreg is killed in the BB.
+///
+void PHIElimination::analyzePHINodes(const MachineFunction& MF) {
+  for (const auto &MBB : MF)
+    for (const auto &BBI : MBB) {
+      if (!BBI.isPHI())
+        break;
+      for (unsigned i = 1, e = BBI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
+        ++VRegPHIUseCount[BBVRegPair(BBI.getOperand(i+1).getMBB()->getNumber(),
+                                     BBI.getOperand(i).getReg())];
+    }
+}
+
+bool PHIElimination::SplitPHIEdges(MachineFunction &MF,
+                                   MachineBasicBlock &MBB,
+                                   MachineLoopInfo *MLI) {
+  if (MBB.empty() || !MBB.front().isPHI() || MBB.isLandingPad())
+    return false;   // Quick exit for basic blocks without PHIs.
+
+  const MachineLoop *CurLoop = MLI ? MLI->getLoopFor(&MBB) : nullptr;
+  bool IsLoopHeader = CurLoop && &MBB == CurLoop->getHeader();
+
+  bool Changed = false;
+  for (MachineBasicBlock::iterator BBI = MBB.begin(), BBE = MBB.end();
+       BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+    for (unsigned i = 1, e = BBI->getNumOperands(); i != e; i += 2) {
+      unsigned Reg = BBI->getOperand(i).getReg();
+      MachineBasicBlock *PreMBB = BBI->getOperand(i+1).getMBB();
+      // Is there a critical edge from PreMBB to MBB?
+      if (PreMBB->succ_size() == 1)
+        continue;
+
+      // Avoid splitting backedges of loops. It would introduce small
+      // out-of-line blocks into the loop which is very bad for code placement.
+      if (PreMBB == &MBB && !SplitAllCriticalEdges)
+        continue;
+      const MachineLoop *PreLoop = MLI ? MLI->getLoopFor(PreMBB) : nullptr;
+      if (IsLoopHeader && PreLoop == CurLoop && !SplitAllCriticalEdges)
+        continue;
+
+      // LV doesn't consider a phi use live-out, so isLiveOut only returns true
+      // when the source register is live-out for some other reason than a phi
+      // use. That means the copy we will insert in PreMBB won't be a kill, and
+      // there is a risk it may not be coalesced away.
+      //
+      // If the copy would be a kill, there is no need to split the edge.
+      if (!isLiveOutPastPHIs(Reg, PreMBB) && !SplitAllCriticalEdges)
+        continue;
+
+      DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " live-out before critical edge BB#"
+                   << PreMBB->getNumber() << " -> BB#" << MBB.getNumber()
+                   << ": " << *BBI);
+
+      // If Reg is not live-in to MBB, it means it must be live-in to some
+      // other PreMBB successor, and we can avoid the interference by splitting
+      // the edge.
+      //
+      // If Reg *is* live-in to MBB, the interference is inevitable and a copy
+      // is likely to be left after coalescing. If we are looking at a loop
+      // exiting edge, split it so we won't insert code in the loop, otherwise
+      // don't bother.
+      bool ShouldSplit = !isLiveIn(Reg, &MBB) || SplitAllCriticalEdges;
+
+      // Check for a loop exiting edge.
+      if (!ShouldSplit && CurLoop != PreLoop) {
+        DEBUG({
+          dbgs() << "Split wouldn't help, maybe avoid loop copies?\n";
+          if (PreLoop) dbgs() << "PreLoop: " << *PreLoop;
+          if (CurLoop) dbgs() << "CurLoop: " << *CurLoop;
+        });
+        // This edge could be entering a loop, exiting a loop, or it could be
+        // both: Jumping directly form one loop to the header of a sibling
+        // loop.
+        // Split unless this edge is entering CurLoop from an outer loop.
+        ShouldSplit = PreLoop && !PreLoop->contains(CurLoop);
+      }
+      if (!ShouldSplit)
+        continue;
+      if (!PreMBB->SplitCriticalEdge(&MBB, this)) {
+        DEBUG(dbgs() << "Failed to split critical edge.\n");
+        continue;
+      }
+      Changed = true;
+      ++NumCriticalEdgesSplit;
+    }
+  }
+  return Changed;
+}
+
+bool PHIElimination::isLiveIn(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB) {
+  assert((LV || LIS) &&
+         "isLiveIn() requires either LiveVariables or LiveIntervals");
+  if (LIS)
+    return LIS->isLiveInToMBB(LIS->getInterval(Reg), MBB);
+  else
+    return LV->isLiveIn(Reg, *MBB);
 }
 
-} // End llvm namespace
+bool PHIElimination::isLiveOutPastPHIs(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB) {
+  assert((LV || LIS) &&
+         "isLiveOutPastPHIs() requires either LiveVariables or LiveIntervals");
+  // LiveVariables considers uses in PHIs to be in the predecessor basic block,
+  // so that a register used only in a PHI is not live out of the block. In
+  // contrast, LiveIntervals considers uses in PHIs to be on the edge rather than
+  // in the predecessor basic block, so that a register used only in a PHI is live
+  // out of the block.
+  if (LIS) {
+    const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
+         SE = MBB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+      if (LI.liveAt(LIS->getMBBStartIdx(*SI)))
+        return true;
+    }
+    return false;
+  } else {
+    return LV->isLiveOut(Reg, *MBB);
+  }
+}